基于機(jī)器視覺的鋼軌表面缺陷檢測
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隨著鐵道技術(shù)的不斷發(fā)展，我國鐵路運輸憑著在運輸速度、輸送能力及輸送成本等方面不可比擬的優(yōu)勢在我國交通運輸行業(yè)中占著舉足輕重的地位。
而隨著國家鐵路輸送往運載速度快速化、承載貨物重載化目標(biāo)邁進(jìn)的同時，為保證乘客旅行的絕對安全，其對鐵路運輸組件的質(zhì)量要求也越來越高。近年來，為進(jìn)一步保證鐵路運輸?shù)陌踩?，鐵道部對鋼軌的表面質(zhì)量提出 了 更加嚴(yán)苛的要求，其中表面缺陷是衡量鋼軌表面質(zhì)量的一個重要技術(shù)指標(biāo)。
01
鋼軌表面缺陷檢測難點
目前鋼軌表面缺陷檢測存在的問題有：（1） 智能化程度低通過實地參觀考察發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的大型鋼鐵軌梁廠如攀鋼、包鋼等仍采用人工目測法對鋼軌表面質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，生產(chǎn)效率低，對后續(xù)的工藝改進(jìn)參考價值不大。（2） 鋼軌缺陷檢測研究較少通過調(diào)研國內(nèi)外文獻(xiàn)可知，目前比較成熟的鋼類產(chǎn)品缺陷檢測技術(shù)主要集中于鋼板，對冷態(tài)鋼軌的研究甚少。（3） 鋼軌表面材質(zhì)特殊，處理難度大鋼軌是一種高反光性材質(zhì)，其表面灰度變化不大，因此鋼軌缺陷檢測對成像質(zhì)量以及缺陷分割算法有更高的要求。02
鋼軌表面典型缺陷分析
通過分析國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中的實際情況以及鋼軌缺陷形成機(jī)理，冷態(tài)鋼軌表面缺陷可分為表面夾雜、 軋疤、 軋痕三種典型缺陷，此外，還有一種類似于缺陷但不屬于缺陷的偽缺陷。這幾種類別缺陷外觀如圖：03
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
光源選擇鋼軌具有如下性質(zhì)：反光性強(qiáng)、材質(zhì)均勻、生產(chǎn)現(xiàn)場光照時常變化。因此，選擇一款光照度可調(diào)、照射均勻的光源對于鋼軌成像至關(guān)重要。兩種不同照明方式下的鋼軌表面圖像如圖：04
鋼軌表面缺陷檢測系統(tǒng)
檢測系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)鋼軌表面缺陷的檢出及識別， 因此本檢測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該滿足以下要求：（1）保證鋼軌表面完整成像。由于鋼軌在實際運行過程中存在左右波動情況，為了確保將鋼軌表面完整成像，我們必須預(yù)留足夠的成像寬度以滿足需求。（2）保證鋼軌缺陷能正常顯示。在實際生產(chǎn)線上，冷態(tài)鋼軌運行速度為1.5m/s，因此搭建的成像系統(tǒng)成像速度應(yīng)與鋼軌運行速度一致。（3）缺陷檢出類別：可自動檢出鋼軌表面缺陷，實現(xiàn)軋疤、軋痕、夾雜以及偽缺陷的識別和分類。（4）缺陷的檢出率和識別率：高于90%。缺陷檢出率指檢出的缺陷數(shù)量與缺陷總量的百分比，識別準(zhǔn)確率指正確識別的缺陷數(shù)量與缺陷總體數(shù)量的百分比。設(shè)計的檢測系統(tǒng)主要由圖像采集、圖像處理和運動控制三個模塊組成。本文僅做學(xué)術(shù)分享，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪文。
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