一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钢轨表面缺陷检测技术领域，具体说是一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统。该系统在成像时能防外界光照干扰。
【背景技术】
[0002]专利一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置及方法(CN101699273A)中，其光源部分通过控制辅助光源的光强来影响线阵相机曝光，获得较为稳定的图像。该技术方案的缺点在于:防外界光照干扰能力差，即:由于列车运行在户外，气候、天气、光照、地形、路基材质等因素复杂，线阵相机的成像质量受外部环境的影响比较大，当外界干扰光线进入的时候，辅助光源光强降低来控制线阵相机所获画面的整体亮度，这一操作降低了对钢轨表面缺陷的灵敏度，严重干扰影响检测精度。
[0003]如图1所示，为钢轨表面成像原理，列车底部悬挂线阵相机I和光源2，光源2用于发出稳定无频闪的白光照亮钢轨3，图1所示方案中，在钢轨3的两侧分别布置一个光源2以期获得钢轨表面完整的无影图像，线阵相机I采集钢轨表面图像后传输给计算机4，在计算机4中通过数字图像处理技术进行缺陷的检测和定位。图中两个光源2分别产生稳定无频闪的白光IjP 12，钢轨3产生的反射光分别为I/和12’，反射光被线阵相机I捕获以采集钢轨表面图像。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，结构简单，使用方便，防外界光照干扰能力好，尤其针对早晚时太阳斜射光的影响，成像效果好，可获取稳定、清晰的图像。
[0005]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0006]一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，包括线阵相机I和光源2，光源2用于发出稳定无频闪的白光照亮钢轨3，
[0007]线阵相机I采集钢轨表面图像后传输给计算机4，计算机4用于通过数字图像处理技术进行缺陷的检测和定位，
[0008]其特征在于，还包括:遮光罩5，将线阵相机I和光源2遮蔽于其内。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述遮光罩5开口朝下，包括:
[0010]顶板，用于将遮光罩固定于列车底部，用于悬挂线阵相机I和光源2，
[0011 ] 侧壁板，用于遮挡来自于前后左右方向的外界干扰光线。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述遮光罩5还包括一可拆装的底板，底板上设有与线阵相机I和光源2适配的开口。
[0013]在上述技术方案的基础上，遮光罩5的侧壁板的下端设有一圈遮光软帘6。
[0014]在上述技术方案的基础上，所述遮光软帘6为细毛帘。
[0015]在上述技术方案的基础上，遮光软帘6可拆装的设置于遮光罩5的侧壁板的下端。
[0016]在上述技术方案的基础上，遮光罩5的材质为耐蚀不透光材料。
[0017]在上述技术方案的基础上，线阵相机I和光源2通过螺栓直接紧固于遮光罩5内。
[0018]在上述技术方案的基础上，线阵相机I和光源2通过悬挂机构安装于遮光罩5内。
[0019]在上述技术方案的基础上，所述悬挂机构为设有减震装置的悬挂机构。
[0020]本实用新型所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，结构简单，使用方便，防外界光照干扰能力好，尤其针对早晚时太阳斜射光的影响，成像效果好，可获取稳定、清晰的图像。
【附图说明】
[0021]本实用新型有如下附图:
[0022]图1钢轨表面成像原理示意图；
[0023]图2本实用新型的结构示意图；
[0024]图3阳光照射角度较小时示意图；
[0025]图4添加了遮光软帘的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0027]如图2所示，本实用新型所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，包括:
[0028]线阵相机I和光源2，光源2用于发出稳定无频闪的白光照亮钢轨3，
[0029]光源2至少设置一个，作为优选方案，可在钢轨3的两侧分别布置一个光源2，以期获得钢轨表面完整的无影图像，
[0030]线阵相机I采集钢轨表面图像后传输给计算机4，计算机4用于通过数字图像处理技术进行缺陷的检测和定位，
[0031]遮光罩5，将线阵相机I和光源2遮蔽于其内，
[0032]所述遮光罩5开口朝下，包括:
[0033]顶板，用于将遮光罩固定于列车底部，用于悬挂线阵相机I和光源2，
[0034]侧壁板，用于遮挡来自于前后左右方向的外界干扰光线。
[0035]由于机器视觉钢轨表面缺陷检测系统的应用环境是在列车高速行驶中采集图像，故对线阵相机的分辨率及感光度等物理参数有较高要求，但由于列车运行在户外，气候、天气、光照、地形、路基材质等因素复杂，线阵相机的成像质量受外部环境的影响比较大。因此本实用新型采用遮光罩将线阵相机I和光源2罩起来，仅开放成像所需的遮光罩5的底面，以期减少外界光及冷热变化对成像的干扰。
[0036]由于铁路沿线各种设备的存在，要求车载设备必须高于钢轨表面一定距离，因此只设置遮光罩在阳光照射角度较小时(如日出日落时)不能完全屏蔽照射到钢轨表面的外界光线，斜射到钢轨表面的阳光严重影响线阵相机的成像质量。如图3所示，斜射光13照射到钢轨表面，反射光13’被线阵相机I捕获影响了 I1'和12’的成像效果。因此，为了减少斜射光的影响，方案可进一步优化如下:
[0037]优化方案1:在上述技术方案的基础上，所述遮光罩5还包括一可拆装的底板，底板上设有与线阵相机I和光源2适配的开口。
[0038]优化方案2:在上述技术方案的基础上，遮光罩5的侧壁板的下端设有一圈遮光软帘6。
[0039]优化方案I和2可单独实施，亦可同时实施。
[0040]遮光软帘对铁路沿线设备几乎没有影响，可以极大地减少外界光线的射入，提高线阵相机的成像质量和系统的灵敏度。
[0041]如图4所示，斜射光I3经遮光软帘6的阻挡，仅有极少部分泄露斜射光I 4照射到钢轨I上，泄露斜射光I4的光强远小于斜射光13，减小了反射光13’对线阵相机I所捕获的I/和12’成像效果的影响。
[0042]在上述技术方案的基础上，所述遮光软帘6为细毛帘。
[0043]在上述技术方案的基础上，遮光软帘6可拆装的设置于遮光罩5的侧壁板的下端。在遮光软帘磨损或老化之后可以很方便地进行更换。
[0044]在上述技术方案的基础上，遮光罩5的材质为耐蚀不透光材料。
[0045]在上述技术方案的基础上，线阵相机I和光源2通过螺栓直接紧固于遮光罩5内。
[0046]在上述技术方案的基础上，线阵相机I和光源2通过悬挂机构安装于遮光罩5内。
[0047]在上述技术方案的基础上，所述悬挂机构为设有减震装置的悬挂机构。
[0048]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，包括线阵相机(I)和光源(2)，光源(2)用于发出稳定无频闪的白光照亮钢轨(3)， 线阵相机(I)采集钢轨表面图像后传输给计算机(4)，计算机(4)用于通过数字图像处理技术进行缺陷的检测和定位， 其特征在于，还包括:遮光罩(5)，将线阵相机⑴和光源⑵遮蔽于其内。2.如权利要求1所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:所述遮光罩(5)开口朝下，包括: 顶板，用于将遮光罩固定于列车底部，用于悬挂线阵相机(I)和光源(2)， 侧壁板，用于遮挡来自于前后左右方向的外界干扰光线。3.如权利要求2所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:所述遮光罩(5)还包括一可拆装的底板，底板上设有与线阵相机(I)和光源(2)适配的开口。4.如权利要求2所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:遮光罩(5)的侧壁板的下端设有一圈遮光软帘(6)。5.如权利要求4所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:所述遮光软帘(6)为细毛帘。6.如权利要求4所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:遮光软帘(6)可拆装的设置于遮光罩(5)的侧壁板的下端。7.如权利要求2所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:遮光罩(5)的材质为耐蚀不透光材料。8.如权利要求2所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:线阵相机(I)和光源(2)通过螺栓直接紧固于遮光罩(5)内。9.如权利要求2所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:线阵相机(I)和光源(2)通过悬挂机构安装于遮光罩(5)内。10.如权利要求9所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，其特征在于:所述悬挂机构为设有减震装置的悬挂机构。
【专利摘要】本实用新型涉及一种机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，包括线阵相机(1)和光源(2)，光源(2)用于发出稳定无频闪的白光照亮钢轨(3)，线阵相机(1)采集钢轨表面图像后传输给计算机(4)，计算机(4)用于通过数字图像处理技术进行缺陷的检测和定位，其特征在于，还包括：遮光罩(5)，将线阵相机(1)和光源(2)遮蔽于其内。遮光软帘(6)，阻挡斜射光对成像质量的影响并提高系统的灵敏度。本实用新型所述的机器视觉钢轨表面缺陷检测系统，结构简单，使用方便，防外界光照干扰能力好，尤其针对早晚时太阳斜射光的影响，成像效果好，可获取稳定、清晰的图像。
【IPC分类】G01N21/89, B61K9/10
【公开号】CN204924974
【申请号】CN201520717646
【发明人】郝晓莉, 陈后金, 刘泽
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月16日