[发明专利]一种钢轨表面视觉检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种钢轨表面视觉检测方法和装置，包括光源和图像采集单元，采用如下步骤：S1：将光源和图像采集单元安装于巡检车上，使图像采集单元的取景视野对准钢轨的顶面和内侧轨距角；S2：调整光源的中心光轴和图像采集单元的光轴使两者处于同一平面，并使光源的中心光轴与图像采集单元的光轴的夹角为α角，α角的角度范围为10°‑60°；S3：调整图像采集单元使其光轴与钢轨的纵截面的夹角为β角，β角的角度范围为10°‑75°。S4：调整图像采集单元使其光轴与钢轨的横截面的夹角为λ角，λ角的角度范围为‑30°‑3°或者3°‑30°。该方法可有效减少光源在钢轨顶面和轨距角的镜面反射光进入图像采集单元，以防止其采集的图像产生过曝现象。

技术领域

本发明属于钢轨探伤技术领域，尤其涉及一种钢轨表面视觉检测方法和装置。

背景技术

目前机器视觉产品在轨道交通行业备受关注，用机器视觉自动巡检技术代替人工巡检已经逐渐形成一种趋势。

目前对钢轨表面缺陷检测市场上有2种设备，一种是轨道巡检仪器，一种是钢轨监视仪器。这两类仪器在应用中普遍存在受钢轨光带和轨距角磨耗影响而出现拍摄图像数据过曝、图像质量不清晰的问题，这种过曝现象会严重影响对钢轨表面的纹理和细小缺陷(鱼鳞纹或掉块)的精确检出和智能识别，对钢轨状态的真实情况监测带来不利影响。

专利号为202020618702.7的发明专利公开了一种用于巡检车的钢轨表面监视装置，包括分别获取两侧轨道视频数据的单侧监视模块，所述单侧监视模块包括设置于轨道上方的本体，所述本体其中一个固定面上设置有作用于轨道右上侧、正上方和左上侧三个方向的相机，所述固定面与轨道长度方向大致垂直，所述本体为以固定面的法向为拉伸厚度方向的空心立体结构，所述相机固定于本体内部，且本体朝向轨道表面的底面具有供相机光线穿过的监视窗。

上述专利一共采用了6个相机、6个光源去多个角度拍摄钢轨表面缺陷，其出发点是好的，但是其忽略了多个角度光源在实际使用中相机拍摄钢轨踏面、轨距角位置更加容易出现镜面反射而导致图像过曝的情况，无法做到钢轨表面纹理缺陷清晰拍照。

且现有技术中对钢轨表面图像拍摄方法普遍采用明场照明法、而这种方法优点在于拍摄的图片对比度很高、其对拍摄道床(漫反射)比较有利，但是也因为如此、在钢轨顶面和轨距角位置普遍产生图像过曝现象，这种现象不利于观察钢轨表面纹理特征和细小缺陷(鱼鳞纹或者掉块)，会极大增加图像识别算法难度、降低缺陷自动识别能力，从而影响铁路巡检设备自动化巡检的安全性和可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种钢轨表面视觉检测方法和装置，该方法可有效减少光源在钢轨顶面和轨距角的镜面反射光进入图像采集单元，以防止其采集的图像产生过曝现象。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种钢轨表面视觉检测方法，包括光源和图像采集单元，采用如下步骤：

S1：将所述光源和所述图像采集单元安装于巡检车上，使所述图像采集单元的取景视野对准所述钢轨的顶面和内侧轨距角；

S2：调整所述光源的中心光轴和所述图像采集单元的光轴使两者处于同一平面，并使所述光源的中心光轴与所述图像采集单元的光轴的夹角为α角，所述α角的角度范围为10°-60°；

S3：调整所述图像采集单元使其光轴与所述钢轨的纵截面的夹角为β角，所述β角的角度范围为10°-75°，且同时保持所述光源和所述图像采集单元之间的相对位置和角度不变；

S4：调整所述图像采集单元使其光轴与所述钢轨的横截面的夹角为λ角，所述λ角的角度范围为-30°-3°或者3°-30°，且同时保持所述光源和所述图像采集单元之间的相对位置和角度不变、保持所述图像采集单元的光轴与所述钢轨纵截面的夹角不变。

根据本发明一实施例，S1中使所述图像采集单元的光轴对准所述钢轨顶面的中心位置。