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基于机器视觉的钢轨表面缺陷三维检测方法
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2020-10-17
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提出了一种二维视觉与三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。该方法通过线阵相机采集二维图像,由激光扫描仪采集钢轨深度信息,最后将这两组数据传送回主机,用Halcon和VC编写上层图像处理软件,获得钢轨表面缺陷的大小、形状、位置及深度,实现了全面检测钢轨表面缺陷。实验表明,与二维图像识别,或者与单独使用三维扫描检测相比,本系统检测效果更好。
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基于机器视觉的钢轨表面缺陷三维检测方法基于机器视觉的钢轨表面缺陷三维检测方法
提出了一种二维视觉与三维视觉相结合的钢轨表面缺陷检测方法。该方法通过线阵相机采集二维图像,由激光
扫描仪采集钢轨深度信息,最后将这两组数据传送回主机,用Halcon和VC编写上层图像处理软件,获得钢轨表
面缺陷的大小、形状、位置及深度,实现了全面检测钢轨表面缺陷。实验表明,与二维图像识别,或者与单独
使用三维扫描检测相比,本系统检测效果更好。
摘摘 要要: 提出了一种
关键词关键词: 二维视觉;三维视觉;激光扫描仪;钢轨表面缺陷;Halcon
0 引言引言
在我国的交通运输行业中,铁路运输发挥着不可替代的作用。为保证铁路运输的安全、快速,除了对钢轨高平直度、高热
处理强度和高精度的要求外,对钢轨的表面质量也提出了更为严格的要求。而表面缺陷则是衡量钢轨表面质量的一个重要技术
指标,也是保证铁路运行安全的重要保障。
近几年,世界各国加强了对钢轨表面缺陷检测的研究,许多发达国家已自行研制出高速轨检车,如意大利 MERMEC
Group公司开发的Rail Profile System(RPS)、澳大利亚 SY00970 轨道扫描试验车以及俄罗斯的 BFSM 检测系统等,许多
学者对基于机器视觉的表面检测技术也做了深入的研究工作[1-5]。目前,国内常用的钢轨表面检测方法主要有人工目视法、磁
场法和电涡流法。但是人工疲劳、环境恶劣等各方面的因素致使检测受到局限,因此需要研发一个自动检测系统来协助铁路部
门进行检测。国内一些学者如叶苏茹、徐科、王平等人[6-9]已经开始研究将视觉技术应用于钢轨表面缺陷检测,并且取得了一
定成果[10-14]。
但是,以上所述的这些表面检测方法主要针对二维图像进行识别,无法给出量化的缺陷深度信息,一些细小孔洞等难以用
二维图像识别的方法将其检测出来。另外,根据大型钢材生产厂制定的《43 kg/m 75 kg/m钢轨订货技术条件》知,合格的钢
轨表面不应有裂纹,深度超过0.5 mm或者面积超过0.5 mm2的氧化铁皮或者磨痕、折叠等。因此,本文在这些研究成果和检
测标准的基础上提出了一种将二维视觉与三维视觉相结合的钢轨表面检测系统,该系统能准确检测出钢轨缺陷的位置、大小及
深度,为钢轨表面缺陷检测提供一种成本低、检测精度高的快速有效新途径。
1 硬件设计硬件设计
设计的硬件平台系统如图1所示。该系统主要由数据采集系统、运动控制系统以及计算机处理系统三部分组成。
整个图像采集系统如图2所示。该系统采集的数据主要包括钢轨表面图像以及钢轨表面深度数据。
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