专利名称：钢轨表面缺陷检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种钢轨表面缺陷检测装置，具体为一种应用在钢轨生产输送线上对钢轨表面缺陷进行检测和报警的装置。
背景技术：
随着铁路运输向高速、重载方向发展，对钢轨表面质量提出了越来越高的要求，一些钢轨表面缺陷导致钢轨断裂的情况越来越常见，但在钢轨轧制过程中，由于钢坯、轧制设备、轧制工艺等原因，可能会导致表面出现了裂纹、结疤、辊印、刮伤、表皮分层等缺陷，这些缺陷不仅影响了钢轨外观，更要的是降低了钢轨的抗腐蚀性、抗磨性、疲劳极限，所以钢轨表面缺陷检测作为钢轨检测工作的一部分，对铁路运营的安全起着至关重要的作用，以往的检测是通过检测员对钢轨表面进行人工目测，人工检测存在劳动强度大、漏检率高、检测精度低、钢轨底部检测困难的问题，同时随着国内铁路高速迅猛的发展，生产钢轨设备的更新引进，钢轨的制造速度也逐步加快，以往人工对钢轨进行表面缺陷的工作已经不能满足实际生产要求。
发明内容本实用新型的目的是提供一种钢轨表面缺陷检测装置，能在线对钢轨表面缺陷进行检测、无漏检、精度高、测量结果可靠。本实用新型的技术方案是:钢轨表面缺陷检测装置，包括工控机、可编程逻辑控制器、设置在钢轨输送线上的支架和报警装置，其特征在于:支架上装有LED灯、工业相机和打标机，所述的可编程逻辑控制器包括输出接口和通信模块，工业相机、LED灯和报警装置的开关通过控制线与可编程逻辑控制器的输出接口连接，所述的工控机包括视频采集模块、通信模块，工控机的通信模块通过信号线分别与可编程逻辑控制器的通信模块和打标机的通信模块连接，工控机的视频采集模块通过视频线与工业相机的视频输出接口连接。本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置的支架装在钢轨生产线末端的输送线上，通过支架上安装的工业相机和LED灯，将钢轨表面的图像输入工控机，工控机对图像进行分析处理，将结果反馈到显示模块上，如钢轨表面存在缺陷则工控机通过通信线使可编程逻辑控制器控制报警装置进行报警，本实用新型的优点是安装在支架上不同角度的若干个工业相机可同时快速的对所测钢轨的端面、腰面、脚面、底面的表面进行取像，不会产生漏检的现象，并将所取得的图像传输给工控机的进行处理，工控机处理分析图像的精度高，产生的测量结果可靠，能够全自动的对钢轨表面进行快速的检测，不影响生产，可满足在线检测的要求。
附图是本实用新型钢轨表面缺陷检测装置的原理示意图。
具体实施方式
钢轨表面缺陷检测装置，包括工控机、可编程逻辑控制器、设置在钢轨输送线上的支架和报警装置，支架上装有LED灯、工业相机和打标机，所述的可编程逻辑控制器包括输出接口和通信模块，工业相机、LED灯和报警装置的开关通过控制线与可编程逻辑控制器的输出接口连接，所述的工控机包括视频采集模块、通信模块，工控机的通信模块通过信号线分别与可编程逻辑控制器的通信模块和打标机的通信模块连接，工控机的视频采集模块通过视频线与工业相机的视频输出接口连接。所述的报警装置采用声光报警，通过报警灯和报警音对检验人员进行提示报警，所述的支架可以焊接到输送线上，也可以为独立支架，但支架应安装稳定，在支架上装有LED灯，LED灯是条形的LED灯，优点是光照稳定、寿命长、耗电低，支架上还装有工业相机，本实施方式采用六部工业相机，从不同的角度分别对钢轨的端面、腰面、脚面、底面的表面进行取像，相机由可编程逻辑控制器控制启动或停止，所述的可编程逻辑控制器是指采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程，它包括输出接口，其中输入接口模块为现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道；输出接口模块由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口模块向现场的执行部件输出相应的控制信号，可编程逻辑控制器还包括存储模块、电源模块、显示模块、功能模块、中央处理单元模块和通信模块，工业相机、LED灯和报警装置的开关通过控制线与可编程逻辑控制器的输出接口连接，由可编程逻辑控制器控制工业相机、LED灯和报警装置的启动或关闭，实际上为了更好的达到其使用效果，在支架上也可以装有传感器，当钢轨从生产线经过支架拍摄区域时，传感器感应到钢轨立即给可编程逻辑控制器一个信号，这时可编程逻辑控制器控制工业相机、LED灯和报警装置工作或待机。所述的工控机包括视频采集模块和通信模块，还包括电源模块、显示模块、人机接口模块、中央处理单元模块和存储模块，工控机的通信模块通过信号线分别与可编程逻辑控制器(以下简称PLC)的通信模块和打标机的通信模块连接主要是将工控机分析出的结果通过信号线传输给工控机，当检查钢轨表面无瑕疵时，工控机传输给PLC —个通过信号，此时PLC控制报警模块的灯光报警显示绿色信号，当检查钢轨表面有不合格瑕疵时，工控机通过通信模块给打标机一个信号，打标机是一种带有控制器的喷漆装置，当打标机接收到来自工控机通信模块发送来的信号时，打标机在有缺陷的部位进行喷漆标记，同时工控机传输给PLC —个报警信号，此时PLC控制报警模块的灯光报警显示红色信号，同时进行声音报警，所述工控机的视频采集模块通过视频线与工业相机的视频输出接口连接，将工业相机采集的图像存储到存储模块上进行分析处理并显示到显示模块上，检验人员可通过人机接口模块和显示模块对工控机的结果进行查询和处理。本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置属于嵌入式视觉装置，安装至钢轨输送线上，自动测量钢轨的表面缺陷；并将自动控制PLC输出报警、停止信号，确保投入使用的钢轨都是质量良好的，本装置可以提升产品质量、降低人工工作量，提升生产线的附加值。本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置使用工控机结合工业相机，由PLC触发相机完成图像采集，检测、结果输出都在工控机软件内完成。[0012]本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置在工控机中安装有图像处理软件，在图像处理软件中启用了中值滤波、形态处理和阈值控制，在明视场内提取低像素的缺陷区域，在暗视场内提取高像素的缺陷区域，能够正确的达到缺陷的检测和分类，首先，针对腰面的结构，采用明视场的方式凸显凹坑、剥落等缺陷；对于脚面、端面、底面采用暗视场的成像方式，提取裂纹、隐约裂纹，并且将本身的氧化物的影响减至最低。本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置主要检测钢轨上的表面裂纹、表面刮伤、机械滚印和因为裂纹、刮伤等严重氧化形成的表皮剥落。例如:1、轨头的碰伤采用边缘宽度的计算，提取暗视场边缘特征，边缘超限，即轨头出现向内碰伤；2、刮伤剥落使用了中值滤波、形态处理和阈值控制，在明视场内提取低像素的缺陷区域，在暗视场内提取高像素的缺陷区域，实验室阶段特征稳定；3、裂纹、磨痕使用了中值滤波、形态处理和阈值控制，在明视场内提取低像素的缺陷区域，在暗视场内提取高像素的缺陷区域，实验室阶段特征稳定。经过实验室样机的新能测试，本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置最快检测速度为1.5米/秒，检测精度为0.1mm;装置可连续24小时进行检测工作，连续试验工作120小时，无任何故障；在实验室对从钢轨生产线随机抽取的十组共八十根二十五米长的钢轨进行检测，本装置拍摄漏测率(坏的当好的)为0%;本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置采用特制光学机构，GigE相机，成像稳定性高；且装置体积小、重量轻，机构不复杂、对安装空间要求小、无污染、无噪音、无废气、无废料，符合绿色环保的要求；本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置节能省电，检测无需耗材、辅材，节省成本、系统维护简单，操作方便。
权利要求1.钢轨表面缺陷检测装置，包括工控机、可编程逻辑控制器、设置在钢轨输送线上的支架和报警装置，其特征在于:支架上装有LED灯、工业相机和打标机，所述的可编程逻辑控制器包括输出接口和通信模块，工业相机、LED灯和报警装置的开关通过控制线与可编程逻辑控制器的输出接口连接，所述的工控机包括视频采集模块、通信模块，工控机的通信模块通过信号线分别与可编程逻辑控制器的通信模块和打标机的通信模块连接，工控机的视频采集模块通过视频线与工业相机的视频输出接口连接。
专利摘要钢轨表面缺陷检测装置，包括工控机、可编程逻辑控制器、设置在钢轨输送线上的支架和报警装置，支架上装有LED灯、工业相机和打标机，所述的可编程逻辑控制器包括输出接口和通信模块，工业相机、LED灯和报警装置的开关通过控制线与可编程逻辑控制器的输出接口连接，所述的工控机包括视频采集模块、通信模块，工控机的通信模块通过信号线分别与可编程逻辑控制器的通信模块和打标机的通信模块连接，工控机的视频采集模块通过视频线与工业相机的视频输出接口连接，本实用新型的钢轨表面缺陷检测装置测量结果可靠，能够全自动的对钢轨表面进行快速的检测，不影响生产，可满足在线检测的要求。
文档编号G01N21/88GK202974887SQ20122072511
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者赵志光 申请人:沈阳铁路局科学技术研究所