热态重轨表面质量在线监测系统的研究与实现

摘要

近年来，随着经济发展越来越迅速，铁路运输也随着发生了巨大变化。铁路运输除了越来越高速化以外，重载化也成为了一种必然的趋势。为了适应铁路各路段的要求，保障铁路的安全运输，重轨的质量便成为了一个重要因素。一直以来，重轨是各个企业钢铁集团轨梁厂生产的核心产品，它为企业创造了巨大的经济效益。为了提高重轨的市场竞争力，提高重轨的生产质量就变得尤为关键。
　　 本文以国内热态重轨表面质量检测的现状为背景，通过对国内某大型钢铁集团轨梁厂的实际考察，针对多种人工检测的不足和肉眼直接观测等方法的缺陷，在理论研究和实际应用研究的基础上，以机器视觉的理论为核心，设计了一套能够适应于高温高速运行状态下的热态重轨表面质量在线监测系统。该系统摒弃了轨梁厂肉眼检测的方式，通过对高温高速状态下的重轨表面图像的采集和图像处理，实现了对热态重轨的四个表面缺陷的在线监测。在轨梁厂现场使用万能流水线高速高密度连续生产的情况下，系统克服了因发生轧制参数等设置偏差而导致的各种缺陷连带效应的产生，大大减少了产品的废品率和企业的经济损失，提高了重轨的生产效率。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 结合某大型钢铁企业集团轨梁厂的重轨生产现状，针对该厂重轨生产的工况条件和钢轨工艺要求，分析了基于机器视觉检测方法的优势；根据该厂对系统的功能需求，阐述了系统的工作原理和系统的总体设计方案；对系统中的光源与摄像设备的选型进行了分析，阐述了重轨表面辐射特性对图像采集的影响；对系统的图像采集单元进行了设计并对相机的布置进行了描述和分析；重点阐述了对所采集的重轨表面图像进行的图像处理和缺陷识别的原理和算法；最后，对系统在现场的实际应用情况进行了阐述，并对系统运行的效果进行了分析。