3.2 典型应用案例

  （1）重轨表面缺陷检测系统。目前，重轨表面缺陷的检测方法有目测法、超声波检测和电涡流检测等。目测法是目前很多重轨企业采用的一种方法；超声波检测是一种标准检测方法，但其检测时要求被检测表面有较低的粗糙度值，且不适合做复杂曲面的检测，只能用于检测轨底部分，电涡流检测精度高，可以检测复杂的重轨全表面，但其检测往往存在过检测的问题，且检测分辨率不容易调整，使得其操作弹性较小。基于工业视觉的重轨表面缺陷检测将为重轨检测开辟一个新的领域。重轨图像的自动采集与原来靠人眼检测相比，大大降低工人的操作随机性，减少漏报问题，提高质量检测的自动化水平，提高企业的生产效率。

  1）重轨几何特征及表面缺陷的种类。重轨的表面是多平面、多曲面的组合面，重轨的横截面如图2所示。图中所示尺寸为公称重量为60kg/m规格的重轨。重轨规格尺寸与其公称重量有关，形状大体相同。重轨分为三个部分：轨头、轨腰和轨底。重轨的全表面共有弧面18个，平面6个。分别是轨头踏面、轨头侧面、轨头底面和轨底底面。轨底顶面由几段圆弧和短直线组成，不是一个平面。轨腰也是由两段曲率半径较大的圆弧组成，其外观近似平面。重轨的具体尺寸，可以从TB/T2344等相关标准中获得。

  重轨的表面缺陷种类多达几十种，出现概率较高的表面缺陷有15种之多：结疤、轧疤、辊印、线纹、底裂、横裂、轧裂、折叠、冷伤、过烧、矫伤、凸泡、耳子、瘤子、表面夹杂等。上述表面缺陷是从攀钢轨梁厂历年来的产品中归纳出来的，具有很强的代表性。经过调研和分析，确定需要进行分类的缺陷一共有8种：结疤、轧疤、辊印、线纹、底裂、冷伤、矫伤和表面夹杂。

  2）重轨表面缺陷在线检测硬件系统(如图3所地示)。重轨表面为多平面、多曲面的复杂表面，只单个电荷藕合器件(CCD)无法完成全表面的图像采集。重轨表面缺陷是在线检测，重轨以某一速度运行，故系统采用曲线阵CCD和光源构成的离散采集单元；热态下检测相机与重轨的距离约1.3m，在镜头前加滤光镜，冷态下相机与重轨的距离为1m，LED光源与重轨表面夹角α成45°～60°。重轨表面需要检测到的最小尺寸为0.4mm, 故系统的最小分辨率σ= 0.4mm。由于重轨的尺寸限制，采集单元在重轨表面的分布呈现离散化分布。每组采集单元之间的间距不小于400mm。采集单元由同步器控制，同时触发采样。触发采样的频率则是由安装在重轨控制线上的转速编码器决定的，以使重轨在恒定或变速度运行，都能正确成像。