[发明专利]结合深度测量的车轮踏面擦伤视觉检测方法

说明书

本发明公开了一种结合深度测量的车轮踏面擦伤视觉检测方法，包括以下步骤：首先对标准车轮进行踏面图像提取，从图像中提取出标准相位信息；然后对待测车轮进行踏面图像提取，从图像中提取出待测相位信息；其次，待测相位与标准相位相减即可得到待测车轮踏面上任意点与参考平面间的相位差，最终获取待测车轮的踏面深度信息；接着，去除待测车轮的踏面图像中的光栅部分，最终获取待测车轮的踏面图像信息；最后，采用图像融合技术将上述获取的待测车轮的踏面深度与图像信息融合显示。通过上述方式，本发明能够实现快速获取踏面整周的全部图像以及图像上每点对应的深度信息，从而更准确地了解车轮踏面的损伤情况。

技术领域

本发明涉及车轮踏面损伤检测领域，尤其涉及一种结合深度测量的车轮踏面擦伤视觉检测方法。

背景技术

车轮作为高速列车运行的重要部件，关系到列车的运行安全和运行质量，其中车轮踏面在车厢高载荷的压力以及与轨道接触产生的冲击力的作用下，成为各种损伤的高发区域，及时对车轮踏面擦伤进行检测，以便对受损车轮进行维修、更换，消除安全隐患非常必要。

国内外关于车轮踏面损伤检测，常用的有六种方法，分别是光学检测法、振动加速度检测法、超声表面波检测法、光电法、位移检测法和图像检测法。这些方法都具备一定的有效性，其中图像法检测结果直观，但由于缺陷的不规则性，形状、大小等各异，缺陷种类之间的界限并不十分明显，使得对图像的处理与分析的难度较大，难以达到很高的准确率与精度。再加上水迹、锈迹等与缺陷在图像上的灰度特征大致相似，因此仅用图像法来识别缺陷，容易造成误判，无法做到较高准确率。

要实现踏面的全面检测，还需要踏面三维形貌测量。目前，特别针对车轮踏面的三维形貌测量研究不多，现有的研究大多都是针对静态物体的测量。常用的研究三维形貌测量技术有：激光测距法、明暗恢复形状法、深度图像处理技术。激光测距法虽然单点检测精度高，但只能逐点对踏面进行抽样检测，造成垂直与水平方向的分辨率都不高，检测难度大，效率低；明暗恢复形状法目前仍处于理论分析及计算机仿真阶段；深度图像处理技术可以得到物体的深度数据，但不包含物体表面图像。目前国内采用较多的“LY系列轮对故障动态检测系统”，是引进德国技术进行研制和生产的。该系统采用的是结构光视觉测量技术进行轮对外形尺寸和踏面磨耗量测量。结构光视觉测量技术即光截图像测量法，是将线结构光投射至车轮表面形成一条光曲线，然后用高速摄像机进行图像采集，之后经过一系列图像处理便可得到轮对尺寸参数及踏面磨耗量。该方法旨在获取车轮外形尺寸，同样无法同时获取踏面图像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前车轮踏面检测技术的不足，提供一种结合深度测量的车轮踏面擦伤视觉检测方法，利用投影光栅与相位解调技术，实现全面获取车轮踏面图像以及图像上每点对应的深度信息，从而更全面准确地了解车轮踏面的损伤情况，通过多相机协调工作实现列车车轮360°全周踏面的不停车在线实时检测。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

结合深度测量的车轮踏面擦伤视觉检测方法，包括以下步骤：

步骤1)，将预设的光栅投影出结构光场、以中心发散的方式投射到标准车轮表面后，对标准车轮进行踏面图像提取，得到标准车轮的踏面图像，并将其作为参考平面；所述预设的光栅具有相位分布；

步骤2)，对标准车轮的踏面图像进行踏面分割、相位求解，提取出能够表征标准车轮表面状况的相位信息，作为标准相位；

步骤3)，将预设的光栅投影出结构光场、以中心发散的方式投射到标准车轮表面后，对待测车轮进行踏面图像提取，得到待测车轮的踏面图像；

步骤4)，对待测车轮的踏面图像序列进行踏面分割、相位求解，提取出能够表征待测车轮表面状况的相位信息，作为待测相位；