[發明專利]一種基于機器視覺的軌道側面磨損檢測系統

在審

• 申請號: 201710947391.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109655462A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 歐陽光;池敏
• 申請（專利權）人: 南京敏光視覺智能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 陳琛

本發明公開了一種基于機器視覺的軌道側面磨損檢測系統，利用機器視覺技術，并結合軌道檢測車在線獲取軌道表面的連續圖像數據，然后通過對連續圖像進行處理獲取檢測軌道的連續輪廓數據，將輪廓數據與標準輪廓信息做對比，對比結果即能夠反映軌道兩側的磨損情況，是軌道檢測的一種新的方法。

技術領域

本發明涉及一種基于機器視覺的軌道側面磨損檢測系統。

背景技術

鐵路運輸的大發展，我國進入高速鐵路時代，鐵路行車高速化、重載化和高密度化成為新鐵路時代主要行車特點。客運列車的高速化，以及行車密度的提高，使得鋼軌產生滾動接觸疲勞（RCF），這是高速鐵路鋼軌的主要損傷。高速鐵路鋼軌滾動接觸疲勞是由于列車輪對與鐵路鋼軌接觸過程中，接觸應力過大，在列車載荷多次反復作用下，鋼軌表面或亞表面的應力集中形變區形成微小裂紋。鋼軌中的刺輪效應產生塑性累積變形，當累積塑性變形達到鋼軌的最大韌性值，會導致裂紋、剝離、掉塊、魚鱗傷等傷損的產生。因此，滾動接觸疲勞會促使鋼軌發展為軌頭裂紋、剝離掉塊等傷損，當這些傷損發展到一定期限后，嚴重時可能導致鐵路鋼軌橫向斷裂。

現有鐵路鋼軌檢測較為成熟的技術是超聲波檢測技術和渦流檢測技術。其中超聲波檢測技術能對鐵路鋼軌內部缺陷進行有效檢測，但是超聲波檢測時需要耦合劑，接觸式檢測，限制了巡檢速度，當鋼軌表面磨損嚴重、剝離掉塊等會影響檢測效果，不適用于鐵路鋼軌表面缺陷檢測。渦流檢測技術優勢是對鐵路鋼軌表面和近表面缺陷進行檢測，但是當鋼軌表面比較粗糙、不平整時，會產生很多干擾信號，影響渦流檢測信號，從而得不到準確的檢測結果，渦流檢測技術也不適于鐵路鋼軌高速巡檢。

機器視覺是人工智能正在快速發展的一個分支。簡單說來，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是通過機器視覺產品將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，得到被攝目標的形態信息，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號。圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種基于機器視覺的軌道側面磨損檢測系統，實現鐵路軌道兩側磨損檢測。

技術方案：一種基于機器視覺的軌道側面磨損檢測系統，包括照明模塊、光學攝像頭、圖像采集卡、上位機、控制器以及電源模塊；所述圖像采集卡、上位機、控制器、上位機設置在軌道檢測車中，所述照明模塊和光學攝像頭分別固定在軌道檢測車底部；

所述電源模塊用于提供系統工作電源；

所述照明模塊用于對軌道上表面及兩側面區域進行照明；

所述光學攝像頭正對軌道表面上所述照明模塊照射區域，用于高速連續獲取軌道表面圖像；

所述圖像采集卡連接所述光學攝像頭，用于將光學攝像頭獲取的圖像轉換為數字信號后發送到上位機；

所述上位機對連續的軌道表面圖像進行處理，提取得到軌道輪廓信息，并將提取得到的輪廓信息與標準輪廓信息進行比對，比對結果存儲在存儲器中；

所述控制器用于根據上位機的指令信號控制所述照明模塊以及光學攝像頭的工作。

進一步的，所述照明模塊為白光LED陣列。

進一步的，所述上位機對圖像進行處理時，首先對原始圖像進行灰度化處理，然后根據設定閾值對灰度圖像進行二值化處理，在對圖像進行卡爾曼濾波去噪，然后對濾波后的圖像進行標定后再進行輪廓邊緣提取。

進一步的，所述上位機將提取得到的輪廓信息與標準輪廓信息進行比對時是將軌道輪廓線參數化后與標準輪廓的參數化信息進行比對。

進一步的，所述LED陣列包括分別設置在光學攝像頭兩側的LED子陣列。