[發明專利]一種轉轍機油管內壁清洗及裂紋識別系統

有效

• 申請號: 202010077519.5
• 申請日: 2020-01-30
• 公開（公告）號: CN111282925B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 胡軍;郇海瑤;王強;倉尖措
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: B08B9/027
• 分類號: B08B9/027;B08B9/032;B08B9/043;B08B9/047;B24B27/033;G01N21/88;G01N21/954
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 黃亮亮

1.一種轉轍機油管內壁清洗及裂紋識別方法，應用于轉轍機油管內壁清洗及裂紋識別系統，其特征在于：所述系統包括加熱器、液晶顯示屏、水管、馬達、打磨花頭、鉆頭、攝像頭、包塑鋼絲繩、控制電路板，加熱器的出水口與水管連接，加熱器用于加熱水，水管的另一端與打磨花頭中部連接在一起，包塑鋼絲繩的一端與馬達底部連接，用于拉動馬達在油管中移動，進而帶動打磨花頭更全面的對油管進行清洗，打磨花頭與馬達的旋轉軸連接在一起，鉆頭安裝在打磨花頭的前端，由控制電路板控制馬達旋轉，帶動打磨花頭轉動，對油管管壁進行清洗，同時打磨花頭前端的鉆頭也跟著轉動，疏通油管中堵塞的地方，攝像頭安裝在馬達底部，用于采集清洗后的油管內壁圖像信息，并識別油管內壁的裂紋，液晶顯示屏和控制電路板固定在一起，用于顯示攝像頭采集到的管道內壁圖像信息，由操作人員拉/推動包塑鋼絲繩來帶動馬達在油管中移動來完成對油管的全面清洗，控制電路板控制馬達旋轉，加熱器中的熱水隨著水管流到打磨花頭上，打磨花頭隨著馬達旋轉對油管內壁進行清洗，打磨花頭向前清洗管壁，攝像頭在后面對清洗后的管壁做裂紋識別；

油管內壁清洗和裂紋識別的方法為：

(1)系統初始化處理

將系統恢復到使用前的狀態；

(2)開始清洗

向加熱器中加入清水和油污清洗劑，將油管傾斜至30～60度之間，油污清洗劑溶于熱水中后從水管中流入到打磨花頭上，由控制電路板控制馬達轉動，進而帶動鉆頭和打磨花頭轉動，通過推動包塑鋼絲繩即可讓馬達向前移動，進而實現鉆頭對堵塞的地方進行剔除，以及使打磨花頭對有油管壁進行刷洗，接著在水管的四個開孔將水管中的水噴到清洗后的油管內壁上，實現油管的二次沖洗；

(3)圖像采集

馬達、打磨花頭、鉆頭向前對油管清洗完成后，馬達后面的三個攝像頭緊跟著對清洗后的油管進行圖像采集，并將采集到的圖像同時傳輸給控制電路板，在控制電路板中實現對油管內壁裂紋的識別；

(4)灰度處理

對三個攝像頭一次傳來的三張圖片分別做灰度處理，即把圖像的像素映射到[0，255]之間；

(5)圖相融合

采用基于小波變化的圖像融合方法對三個攝像頭采集到的圖片進行圖像融合，即：

進行低、高通濾波，使每張圖片都分解為含有不同頻率成分的4個子圖像，接著對每一原圖像進行小波分解，建立圖像的小波金字塔分解；然后對各個分解層進行融合處理，不同頻率的各層根據不同的要求采用不同的融合算子進行融合處理，最終得到小波金字塔；對融合后的小波金字塔進行小波變換，即圖像重構，重構的圖像即為融合圖像；

(6)濾波去噪

采用時域去噪中的中值濾波法對融合后的圖像進行濾波去噪處理，具體方法如下：

在圖像中確定一個鄰域,然后排序像素灰度值,并將中間的值作為像素灰度新值，此鄰域即為窗口，設二維濾波輸出為g(x,y)，則有：

g(x,y)＝med{f(x-k),y-l},(k,l∈A)

其中，g(x,y)為濾波后的圖像，f(x-k,y-l)為濾波前的圖像，A是二維滑動模板，通常為2*2或3*3區域；

(7)圖像分割

采用邊緣檢測分割法將油管內壁中存在裂紋的圖像和沒有裂紋的圖像分割開來，通過檢測油管內壁圖像的不同區域邊界進行分割，先將步驟6得到的圖像轉化為二值圖像，再采用LOG算子根據信噪比求出檢測圖像邊緣，即采用高斯函數對圖像進行平滑處理，再通過拉普拉斯算子根據二階導數過零點來檢測圖像邊緣，進而將油管中裂紋從背景中分割出來；

(8)裂紋識別

對分割出來的圖像做像素積分投影，將圖像上每個像素點的灰度值在水平方向上的累加即為水平積分投影，在垂直方向上的累加即為垂直積分投影，其積分投影公式如下：

式中f(x,y)為圖像的像素值，L、V分別為水平積分投影和垂直積分投影，將水平積分投影作為油管裂紋的寬度，垂直積分投影作為油管裂紋的長度，既可以得出油管裂紋的面積為：

S＝L·V

(9)顯示裂紋情況

由控制電路板控制液晶顯示屏顯示融合后的圖像，并在圖像上標記出裂紋的長度、寬度、面積，為工作人員提供油管內壁裂紋的信息。

2.根據權利要求1所述的轉轍機油管內壁清洗及裂紋識別方法，其特征在于：所述水管在與馬達的交匯處設有四個開口，用于對打磨花頭清洗過后的油管進行沖刷。