CN108593658A - 一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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
进一步地，所述输送线上与水泥轨枕之间设置有固定件，从而达到固定水泥轨枕的效果。
与现有技术相比，本发明的优点在于：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，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明水平移动伺服模组与工业相机组的结构示意图；
图3为本发明的系统结构示意图。
输送线1、罩架2、工业相机组3、PLC控制器4、水平移动伺服模组5、相机连接架6、升降伺服模组7、防尘板8、操作显示屏9、固定件10、输送机架1-1、输送轮1-2、输送带1-3、输送电机1-4、双相机3-1、摇摆伺服模组3-2、存储模块9-1
具体实施方式
如图1-3所示，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1、罩设输送线1的罩架2、设置在罩架2内且位于输送线1正上方的工业相机组3，该工业相机组3用于采集水泥轨枕表面图像信号，还包括PLC控制器4，其中：
所述输送线1包括输送机架1-1、对称设置的输送轮1-2、输送带 1-3和输送电机1-4，所述输送带1-3绕设成对输送轮1-2，该输送线 1由输送电机1-4提供动力完成运输，所述输送机架1-1的两侧均设置该成对的输送轮1-2，所述输送电机1-4与PLC控制器4连接，水泥轨枕设在输送带1-3上；
所述工业相机组3包括对称设置的双相机3-1、与双相机3-1联动致使双相机3-1摇摆的摇摆伺服模组3-2，所述罩架2上设置有水平移动伺服模组5，该罩架2通过水平移动伺服模组5连接有相机连接架6，该相机连接架6的两端均设有升降伺服模组7，所述摇摆伺服模组3-2接在升降伺服模组7上，所述摇摆伺服模组3-2、水平移动伺服模组5、升降伺服模组7均与PLC控制器4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PLC控制器4包括图像处理模块4-1和控制模块4-2，双相机3-1与图像处理模块4-1连接，该双相机3-1采集到水泥轨枕表面的图像信号传送给图像处理模块4-1进行处理，输出轨枕表面裂缝结构给控制模块4-2，所述输送电机1-4、摇摆伺服模组3-2、水平移动伺服模组5、升降伺服模组7与控制模块4-2连接。
进一步地，所述罩架2上覆盖有防尘板8，且罩架2外设置有操作显示屏9，该操作显示屏9与控制模块4-2连接，且该操作显示屏 9还设有存储模块9-1，该控制模块4-2将检测结果传送给存储模块 9-1记录。
进一步地，所述图像处理模块4-1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
所述输送线1上与水泥轨枕之间设置有固定件10，从而达到固定水泥轨枕的效果。
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，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (5)
1.一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，其特征在于，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。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，其特征在于，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
5.根据权利要求4所述的一种基于工业视觉的高铁水泥轨枕检测系统，其特征在于，所述输送线上与水泥轨枕之间设置有固定件。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111103294A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-05-05 | 北京智创赋能技术开发中心(有限合伙) | 一种吊臂式轨枕裂纹检测系统 |
| CN115144540A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) | 一种碱激发胶凝材料的化学成分检测装置及其使用方法 |
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| CN115144540A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-04 | 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) | 一种碱激发胶凝材料的化学成分检测装置及其使用方法 |
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