2025年申报省科学技术进步奖项目公示材料

——H型钢三维视觉检测系统开发与应用

一、项目名称：

H型钢三维视觉检测系统开发与应用

二、提名单位：

山西省金属学会

三、提名单位意见：

该项目针对 H 型钢形状复杂、规格与测量点项繁多，生产中质量检测依赖人工、漏检率高、效率低下等行业难题，以实现 H 型钢质量智能化检测、提升生产管控水平为目的，围绕轮廓高精度测量、表面缺陷精准识别、质量追溯与产品分流管理等方面开展系统性技术研发与集成创新，形成了 H 型钢三维视觉智能检测关键技术，并在首钢长治钢铁有限公司 H 型钢产线完成生产应用与持续优化，经受了工业实践的检验，取得了在线检测技术的重大突破，实现了 H 型钢轮廓及表面缺陷全流程自动检测与智能判级，有力促进了产线提质增效，实现了智能化检测与精益化生产的协同发展。

该项目形成的关键技术丰富了型钢在线检测理论体系，填补了 H 型钢表面检测技术的国际空白；项目授权发明专利 4 项、实用新型专利 2 项，发表论文 7 篇，登记软件著作权 4 项，构建了缺陷图谱与工艺关联矩阵体系，开发的多尺度融合网络与缺陷分级算法显著提升了模型泛化能力与检测精度，凹坑、烂边、孔洞检出率达到 100%，缺陷识别准确率达 96% 以上，对推动钢铁行业质量检测智能化转型具有重要的技术引领意义。

该项目技术内容真实、可靠，经济效益和社会效益显著，在高精度轮廓测量与表面缺陷智能识别技术集成上有较大创新，项目整体处于国际先进水平。该技术的推广应用将有效解放人力、降低劳动强度，减少产线停机时间、降低能耗、提升机时产量与成材率，为 H 型钢生产质量管控水平的跃升提供重要技术支撑，具有广泛的推广应用前景。

该项目符合提名要求，同意提名参加山西省科学技术进步奖二等奖的评审。

四、主要完成人：

郭新文、邓能辉、张奇、李小占、胡洪、吴昆鹏、詹卫金、史亚国

五、主要完成单位：

首钢长治钢铁有限公司

北京科技大学

北京科技大学设计研究院有限公司

六、完成人合作关系说明：

产学研合作，共同知识产权，共同成果验收、共同专利及论文。

七、项目简介：

该项目属于轧钢在线质量控制与智能制造领域。随着建筑行业转型升级，国内H型钢应用需求持续增长，年产量已接近2000万吨。当前H型钢生产自动化水平较高，但表面缺陷与轮廓检测仍依赖人工操作，存在漏检率高、残次品易流入市场等问题，既存在安全隐患，也制约生产连续性。此外，国外主流检测设备功能单一，仅可完成尺寸测量，无法识别表面缺陷，国内长期缺少集尺寸检测与缺陷识别于一体的国产化智能装备。

针对行业痛点，首钢长治钢铁有限公司联合北京科技大学及其设计研究院，研发出H型钢尺寸测量与表面缺陷检测一体化智能系统，实现缺陷自动预警、尺寸精准测量与智能分钢管控，核心技术包含三大创新。

1.该系统搭载360°环绕成像架构与高频3D相机，配合多色光源交叉成像技术，有效提升复杂断面成像效果。通过多相机在线标定消除成像误差，结合点云配准与动态拼接补偿算法，可精准检测H型钢各类关键截面尺寸，适配多规格产品生产，检测精度可达±0.1mm以内。

2.在缺陷检测方面，系统创新融合2D灰度纹理与3D深度空间多模态特征，精准区分缺陷与背景干扰。针对工业少样本、微小缺陷检测难题，引入注意力增强网络强化细微特征提取能力，搭配轻量化算法满足产线实时检测需求。系统建立缺陷等级量化评价体系，缺陷检出率达100%，识别准确率≥96%。

3.项目同步搭建全流程质量管控体系，制定科学化质量分级标准，打通检测、喷涂、分拣设备通信链路，实现轧件自动清理、智能检测、缺陷标识、自动挑废全流程自动化。同时构建生产质量数据库，联动工艺与检测数据，完成质量追溯与闭环管控，为工艺优化提供数据支撑。

该系统在首钢长钢H型钢产线投用后，有效降低了职工劳动强度，成本节约、效率提升、质量增值提高检测效率，提高了成品合格率，年新增经济效益694.8万元，节约投资超1000万元。

该成果填补国内高端H型钢一体化智能检测技术空白，可推广应用至国内三十余条H型钢及异形钢生产线，产业化应用前景广阔。

八、客观评价：

智能化检测与数字化转型是钢铁行业高质量发展的必然趋势，H 型钢三维视觉智能检测技术有力推动了型钢生产质量管控的智能化升级。一方面，该系统作为行业智能化检测典型案例，可为同行业提供 "质量管控 效率提升" 示范模板，带动钢铁企业数字化改造，助力行业从 "规模导向" 向 "质量导向" 转型，对国内型钢生产线高效、高质量、安全检测具有引领示范作用；另一方面，技术推广可解决人工检测误差大、覆盖不全等问题，实现检测自动化、信息化与智能化深度融合，解放人力、降低劳动强度，同时催生设备运维、数据分析等技术岗位，推动员工从 "体力操作" 向 "技术管理" 转型，优化就业结构、提升行业技能水平。此外，全方位检测可从源头识别轮廓偏差、表面裂纹等隐性缺陷，减少建筑结构安全隐患与机械故障风险，间接保障下游关键领域生产安全。

九、推广应用情况：

该项目已在长钢H型钢生产线上推广应用，降低工人劳动强度，节约了人力成本；有效减少产线停机时间，降低了能耗，提升机时产量，提高成材率，为H型钢生产质量管控水平的跃升提供了重要的技术支撑，年新增经济效益达694.8万元，具有显著的经济效益和社会效益。

该成果填补国内高端H型钢一体化智能检测技术空白，可推广应用至国内三十余条H型钢及异形钢生产线，产业化应用前景广阔。 

项目整体处于国际先进水平，该技术具有广泛的推广意义。

十、主要知识产权：

（一）实用新型专利2件：

1、一种型钢表面的氧化铁皮清除装置（ZL202422851119.1）

2、一种 H 型钢缺陷标记喷涂装置（ZL202422892207.6）

（二）发明授权专利4件：

1、基于灰度图像和深度数据融合的管材缺陷检测方法及装置（ZL202210203782.3）

2、一种二维与三维融合的圆钢表面成像系统（ZL202210062537.5）

3、一种基于机器视觉的棒材全线跟踪方法及装置

（ZL202210211558.9）

4、一种基于视觉检测的钢轨分流自动跟踪方法及系统

（ZL2023 10904286.5）

（三）实质审查阶段发明专利7件

1、一种用于H型钢的吹扫装置（202420688678.2）

2、种基于表面检测平台的钢板轮廓尺寸测量方法（2024112433337）

3、一种基于数据缓冲的多模块并行金属表面缺陷检测方法（2024109917221）

4、一种金属表面缺陷检测网络模型轻量化方法（2024109299008）

5、一种钢材缺陷周期性判定及周期拟合方法（2024103949708）

6、一种环形布置的3D相机重合区域剪裁方法及装置（202311274980X）

7、一种相机标定体及用于圆柱形钢材的多相机联合标定方法（2023105632308）

（四）软件著作权4项

1、《三维缺陷检测与轮廓尺寸测量平台软件V1.0》（2024SR0387754）

2、《目标检测模型自学习优化系统V1.0》(2022SR1585795)

3、《钢板轮廓分析与缺陷识别集成系统软件V1.0》(2023SR0027925)

4、《基于视觉检测的智能装备系统后台服务软件V1.0》(2024SR1748701)

（五）发表学术论文7篇。

1、《智能化轮廓仪在H型钢生产线的应用》山西冶金，2025，48（1）

2、《解决H型钢腹板裂纹的攻关实践》甘肃冶金，2025，47（2）

3、《基于激光检测与多维信息融合的H型钢表面质量检测》重型机械，2025，388（4）

4、《基于机器视觉的钢铁工业智能装备软件平台研究》冶金自动化，2024，48（4）

5、《三维点云拼接的型钢轮廓测量实验平台设计》，实验室研究与探索，2024，43（2）

6、《融合灰度和深度特征的钢管表面缺陷检测方法》，机械工程学报，2025，61（4）

7、《Surface Defect Detection Method for Steel Bar Based on Correction Attention YOLOF》，ICCEAI期刊收录

十一、创新推广贡献：

该研发成果实现了国产高端 H 型钢轮廓与表面缺陷自动检测技术的重大突破，填补了国内该领域技术空白，为 H 型钢生产质量管控水平跃升提供了重要技术支撑。项目整体技术处于国际先进水平，具有广阔的推广应用前景。

公示时间:2026年7月15日--7月21日,如有意见或问题，可自公示期间向首钢长治钢铁有限公司制造部反映。反映问题应实事求是，可当面反映、书面反映、电话反映，也可以通过电子邮箱反映电话：0355-5085521,电子邮箱：1121599185@qq.com。

首钢长治钢铁有限公司

2026年7月15日