基于機器視覺的鋼軌表面缺陷檢測
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隨著鐵道技術的不斷發展，我國鐵路運輸憑著在運輸速度、輸送能力及輸送成本等方面不可比擬的優勢在我國交通運輸行業中占著舉足輕重的地位。
而隨著國家鐵路輸送往運載速度快速化、承載貨物重載化目標邁進的同時，為保證乘客旅行的絕對安全，其對鐵路運輸組件的質量要求也越來越高。近年來，為進一步保證鐵路運輸的安全，鐵道部對鋼軌的表面質量提出 了 更加嚴苛的要求，其中表面缺陷是衡量鋼軌表面質量的一個重要技術指標。
01
鋼軌表面缺陷檢測難點
目前鋼軌表面缺陷檢測存在的問題有：（1） 智能化程度低通過實地參觀考察發現，現有的大型鋼鐵軌梁廠如攀鋼、包鋼等仍采用人工目測法對鋼軌表面質量進行監控，生產效率低，對后續的工藝改進參考價值不大。（2） 鋼軌缺陷檢測研究較少通過調研國內外文獻可知，目前比較成熟的鋼類產品缺陷檢測技術主要集中于鋼板，對冷態鋼軌的研究甚少。（3） 鋼軌表面材質特殊，處理難度大鋼軌是一種高反光性材質，其表面灰度變化不大，因此鋼軌缺陷檢測對成像質量以及缺陷分割算法有更高的要求。02
鋼軌表面典型缺陷分析
通過分析國內某鋼鐵企業在生產過程中的實際情況以及鋼軌缺陷形成機理，冷態鋼軌表面缺陷可分為表面夾雜、 軋疤、 軋痕三種典型缺陷，此外，還有一種類似于缺陷但不屬于缺陷的偽缺陷。這幾種類別缺陷外觀如圖：03
系統硬件結構設計
光源選擇鋼軌具有如下性質：反光性強、材質均勻、生產現場光照時常變化。因此，選擇一款光照度可調、照射均勻的光源對于鋼軌成像至關重要。兩種不同照明方式下的鋼軌表面圖像如圖：04
鋼軌表面缺陷檢測系統
檢測系統的目的是實現鋼軌表面缺陷的檢出及識別， 因此本檢測系統的設計應該滿足以下要求：（1）保證鋼軌表面完整成像。由于鋼軌在實際運行過程中存在左右波動情況，為了確保將鋼軌表面完整成像，我們必須預留足夠的成像寬度以滿足需求。（2）保證鋼軌缺陷能正常顯示。在實際生產線上，冷態鋼軌運行速度為1.5m/s，因此搭建的成像系統成像速度應與鋼軌運行速度一致。（3）缺陷檢出類別：可自動檢出鋼軌表面缺陷，實現軋疤、軋痕、夾雜以及偽缺陷的識別和分類。（4）缺陷的檢出率和識別率：高于90%。缺陷檢出率指檢出的缺陷數量與缺陷總量的百分比，識別準確率指正確識別的缺陷數量與缺陷總體數量的百分比。設計的檢測系統主要由圖像采集、圖像處理和運動控制三個模塊組成。本文僅做學術分享，如有侵權，請聯系刪文。
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