一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，该装置通过设计一个LED漫反射灯照箱，实现火车轮表面能够均匀进行打光，从而解决了车轮表面强反射的问题，使得采集到的图像清晰可靠；通过采用大景深工业相机解决车轮表面高曲率变化的特性；通过设计一个相机旋转装置实现相机对车轮全表面图像的采集；通过搭建千兆网传输系统，实现对采集图像的高速并行传输；通过工控机对图像的实时检测，处理，显示，实现了检测的全自动化智能化，降低劳动成本，提高生产效率。该发明克服了传统检测方法的缺陷，提高了检测精度，提升了产品的质量。
【专利说明】一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于火车轮全表面缺陷检测【技术领域】，特别是涉及一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置。
【背景技术】
[0002]动车，高铁，地铁等产业的高速发展，对火车轮的生产品质提出了严格的要求，高品质的火车轮是火车安全运行及保证生命财产安全的重要保障。当前我国的火车轮检测主要还是依靠肉眼检测，劳动负荷大，检测精度低，且成本较高。
[0003]针对此类问题，国内外做了诸多的研究，如磁粉探伤，超声波探伤，机器视觉检测等相继被提出应用。利用磁粉探伤存在着励磁电流大，安全性低，且需要对工件进行退磁，清洗等程序，同时磁粉探伤的结果仍然需要人工介入判定，就存在着漏检、误判等问题。超声波检测也存在着材料微结构散射现象，导致干扰信号与缺陷信号频率相近，无法进行缺陷判别。机器视觉针对火车轮进行缺陷检测相对于其它几种检测方法，效率高，成本低，但是现阶段基于机器视觉技术的检测系统主要是针对火车轮的踏面进行检测，而没有针对火车轮全表面的自动检测装置，主要原因是难以克服金属表面的强反射以及火车轮表面部分区域曲率大，景深变化大等特性。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种针对火车轮表面高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，该装置结合机械设计、光路设计、相机采集系统和计算机系统实现对火车轮全表面的图像采集以及缺陷检测，能够克服传统检测方法的缺陷，提高检测效率和检测精度。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，包括灯照箱，灯条，大景深工业相机，定焦工业相机，旋转台，高反射率高温薄膜，相机旋转支架，千兆网口交换机和工控机，所述灯条、大景深工业相机、定焦工业相机、旋转台、高反射率高温薄膜和相机旋转支架均设置于灯照箱内部；所述旋转台位于灯照箱的中心位置；所述高反射率高温薄膜设置于灯照箱顶部及四个侧壁上；所述灯条设置于灯照箱的侧壁上，该灯条打光方向为垂直向上；所述大景深工业相机设置于旋转台上方，通过相机旋转支架与灯照箱顶部相连接；所述定焦工业相机设置于旋转台侧方，与灯照箱侧壁相连；所述千兆网口交换机通过网线与大景深工业相机和定焦工业相机进行连接；所述工控机与千兆网口交换机相连。
[0006]所述灯条每米采用72珠高亮LED灯并联。
[0007]所述大景深工业相机设置有3个。
[0008]由于采用上述技术方案，本发明具有的有益效果是:(1)针对火车轮曲率变化大的特性，通过高亮LED灯珠发出的光在灯照箱侧壁高反射率高温薄膜上以及旋转台上的车轮表面进行多次漫反射，从而使得火车轮全表明光照均匀，方便后期的图像采集。解决了使用普通的光源对火车轮表面进行打光，使得打光不均匀，造成相机采集的图像明暗区别明显，无法进行有效的图像处理的问题；(2)为了使得有限的相机对车轮全表面进行图像采集，需使得车轮旋转起来，通过旋转台盘绕中心轴进行旋转，使得相机能够完成对全表面的图像的采集；(3)针对火车轮表面曲率变化大，采用普通的工业相机进行图像采集，会因为工业相机的景深较小，使得采集到的图像在景深外的图像出现模糊，无法进行处理。因此本发明对火车轮辐板，内径面以及外径面的检测采用大景深相机对其进行采集，而对踏面部分采用普通的定焦工业相机进行采集；(4)为了使得采集到的图像能够实时进行处理显示，本发明采用千兆网口相机进行图像传输，为了进一步提高图像的处理速度，通过千兆网交换机实现高速并行处理系统的设计，实现对采集图像的高速传输，并通过上位工控机实现实时处理。
[0009]因此，本发明采用了无接触式检测方式；克服火车轮表面高曲率强反射的特性，实现对火车轮全表面的检测；采用千兆网口相机提高图像的传输速度；通过图像的实时检测处理，实现了全自动化检测，解放劳动力，提高检测精度，降低生产成本，增加企业效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中:
[0011]图1是本发明整体结构示意图；
[0012]图2是本发明灯照箱主视图；
[0013]图3是本发明局部结构剖面图；
[0014]图中:
[0015]1、灯照箱2、灯条3、大景深工业相机
[0016]4、定焦工业相机 5、车轮6、旋转台
[0017]7、高反射率高温薄膜8、相机旋转支架9、千兆网口交换机
[0018]10、工控机3A、第一大景深工业相机 3B、第二大景深工业相机
[0019]3C、第三大景深工业相机
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明:
[0021]如图1至图3所示，本发明一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，包括灯照箱1，灯条2，大景深工业相机3，定焦工业相机4，旋转台6，高反射率高温薄膜7，相机旋转支架8，千兆网口交换机9和工控机10，所述灯条2、大景深工业相机3、定焦工业相机4、旋转台6、高反射率高温薄膜7和相机旋转支架8均设置于灯照箱I内部；所述旋转台6位于灯照箱I的中心位置；所述高反射率高温薄膜7设置于灯照箱I顶部及四个侧壁上；所述灯条2设置于灯照箱I的侧壁上，该灯条2打光方向为垂直向上；所述大景深工业相机3设置于旋转台6上方，通过相机旋转支架8与灯照箱I顶部相连接；所述定焦工业相机4设置于旋转台6侧方，与灯照箱I侧壁相连；所述千兆网口交换机9通过网线与大景深工业相机3和定焦工业相机4进行连接；所述工控机10与千兆网口交换机9相连；所述灯条2每米采用72珠高亮LED灯并联；所述大景深工业相机3设置有3个。
[0022]本实例的工作过程是:如图1所示，将车轮5放置于旋转台6上，所述的高亮LED灯条2灯珠90°朝上照射，使光线充分在灯照箱四壁上的高反射薄膜7及车轮5表面进行漫反射，从而实现对车轮5表面的均匀打光，每米灯条2有72珠高亮LED灯；通过伺服电机带动旋转台6进行转动，车轮5的粗定位可选用中心标度尺，实现相机对火车轮5全表面图像的采集；相机旋转支架8实现对大景深工业相机3的固定，同时用于调节大景深工业相机3的角度，使得检测系统适用于多尺度的火车轮；千兆网口交换机9通过网线与3个大景深工业相机和I个定焦工业相机进行连接，实现图像的高速并行传输；工控机10用于对采集的图像进行处理，包括缺陷的检测、定位、标定、显示、报警等；车轮的正反面的检测可以通过翻转车轮进行实现。
[0023]三个大景深相机3分布如图2所示，第一大景深工业相机3A针对车轮5的内径面、轮毂面进行检测；第二大景深工业相机3B针对车轮5的辐板区域进行检测，第三大景深工业相机3C对车轮5的外径面、轮辋面进行检测；定焦工业相机4分布在车轮侧面，实现对车轮踏面的检测。
[0024]如图3所示，车轮5的内径面与外径面的曲率变化比较大，也就是图像的采集深度变化比较大，同时车轮5的正面与反面的曲率不相同，为适应多曲率的变化，所以采用大景深工业相机3实现对多型号车轮的检测。
[0025]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，其特征在于:包括灯照箱，灯条，大景深工业相机，定焦工业相机，旋转台，高反射率高温薄膜，相机旋转支架，千兆网口交换机和工控机，所述灯条、大景深工业相机、定焦工业相机、旋转台、高反射率高温薄膜和相机旋转支架均设置于灯照箱内部；所述旋转台位于灯照箱的中心位置；所述高反射率高温薄膜设置于灯照箱顶部及四个侧壁上；所述灯条设置于灯照箱的侧壁上，该灯条打光方向为垂直向上；所述大景深工业相机设置于旋转台上方，通过相机旋转支架与灯照箱顶部相连接；所述定焦工业相机设置于旋转台侧方，与灯照箱侧壁相连；所述千兆网口交换机通过网线与大景深工业相机和定焦工业相机进行连接；所述工控机与千兆网口交换机相连。
2.根据权利要求1所述的针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，其特征在于:所述灯条每米采用72珠高亮LED灯并联。
3.根据权利要求1所述的针对火车轮高曲率强反射特性的多目全表面检测装置，其特征在于:所述大景深工业相机设置有3个。
【文档编号】G01N21/952GK104390988SQ201410711796
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】郑俊君, 罗艳, 陈岩岩, 谭治英, 刘百辰 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所