[发明专利]一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统

说明书

本发明涉及一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，包括用于输送水泥轨枕的输送线、罩设输送线的罩架、设置在罩架内且位于输送线正上方的工业相机组，该工业相机组用于采集水泥轨枕表面图像信号，还包括PLC控制器，本发明采用工业相机结合PLC控制器替代人眼检测，达到视觉扫描识别高铁水泥枕木的在线检测，检测识别人眼不能识别或很难识别的微小裂纹，同时也记录每一个高铁水泥枕木的数据信息，为高铁安全运营提供高保障。

技术领域

本发明涉及机器视觉及应用领域，尤其涉及一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统。

背景技术

近年来，我国高铁技术突飞猛进，在设计、建造、施工等方面都领先全世界，目前，中国高速列车保有量1300多列，时速在200公里至380公里等级，在这样高速行驶状态下，轨道下的轨枕的质量要求非常严格，即使存在毫米的尺寸误差都能造成列车的震荡，因此需要经过一道道严密的工序。

但是水泥轨枕的检测是长期困扰高速铁路发展的一个问题，每一根轨枕都要经过严格的检测才能被高铁使用，而目前的检测方式是人眼检测，不仅劳动强度大，精确度也不高，同时也受制于专业人员的限制，产能受到制约。

发明内容

针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能代替人眼检测并记录每一根水泥枕木数据的基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，包括用于输送水泥轨枕的输送线、罩设输送线的罩架、设置在罩架内且位于输送线正上方的工业相机组，该工业相机组用于采集水泥轨枕表面图像信号，还包括PLC控制器，其中：

所述输送线包括输送机架、对称设置的输送轮、输送带和输送电机，所述输送带绕设成对输送轮，该输送线由输送电机提供动力完成运输，所述输送机架的两侧均设置该成对的输送轮，所述输送电机与 PLC控制器连接，水泥轨枕设在输送带上；

所述工业相机组包括对称设置的双相机、与双相机联动致使双相机摇摆的摇摆伺服模组，所述罩架上设置有水平移动伺服模组，该罩架通过水平移动伺服模组连接有相机连接架，该相机连接架的两端均设有升降伺服模组，所述摇摆伺服模组接在升降伺服模组上，所述摇摆伺服模组、水平移动伺服模组、升降伺服模组均与PLC控制器连接。

进一步地，所述PLC控制器包括图像处理模块和控制模块，双相机与图像处理模块连接，该双相机采集到水泥轨枕表面的图像信号传送给图像处理模块进行处理，输出轨枕表面裂缝结构给控制模块，所述输送电机、摇摆伺服模组、水平移动伺服模组、升降伺服模组与控制模块连接，从而达到双相机对水泥轨枕表面全面的摄像扫描。

进一步地，所述罩架上覆盖有防尘板，且罩架外设置有操作显示屏，该操作显示屏与控制模块连接，且该操作显示屏还设有存储模块，该控制模块将检测结果传送给存储模块记录。

进一步地，所述图像处理模块依次包括图像采集及归一化、ROI 提取、小波去噪、二值分割、特征计算和裂纹判断，其中，所述图像采集及归一化为消除输送线背景；所述ROI提取为去除非裂纹区，提取裂纹有效区；所述小波去噪为对提取的ROI区域使用基于小波阈值的方法去噪，具体为，使用IMAQ Image TOArray函数将图像数据转化为8位无符号二维数组IM1，然后使用sym4小波函数对IM1 开展二维数组小波分解及重构，然后对重构后的8位无符号二维数组 IM2，再使用IMAQ Image TOArray函数重新转化为图像数据；二值分割为采用最大类间方差进行分割，然后采用IMAQ Remove Particle 函数消除背景粒子干扰得到裂纹的连通域；特征计算为对连通域圆形度、长宽比进行计算，其中：

圆形度计算公式为：

长宽比计算公式为