基于光度立体视觉的钢轨焊缝打磨表面缺陷检测

作     者：韦逍遥 刘文渊 王龄裕 丁斌杰 曹衍龙 杨将新 黄芳 

作者机构：浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2025年

页      面：11-24页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52175520) 浙江省重点研发计划(2021C03112) 国家重点研发计划(2020YFB1711401) 浙江省“高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才(2022R52053)资助项目 

主　　题：光度立体 缺陷检测 钢轨焊缝打磨表面 法向特征 特征提取 

摘      要：针对钢轨焊缝表面缺陷自动化检测存在的难题，提出基于光度立体视觉的钢轨焊缝打磨表面缺陷检测方法。分析钢轨几何特征和表面形貌，设计钢轨多表面图像采集系统，实现多照明角度下光度图像序列采集，基于高性能光度立体算法实现打磨表面法向重建。分析打磨表面法向特性以及缺陷特征，基于法向图自适应提取打磨区域，剔除背景区域干扰；提出基于双阶段和旋转矩形提取的横向纹路缺陷检测算法以及基于灰度直方图双阈值分割的高度突变缺陷检测算法，克服打磨区域的噪声和伪缺陷干扰，有效解决缺陷特征提取和定位困难的问题。试验结果表明，提出的打磨表面缺陷检测算法优于现有的基于深度学习的缺陷检测算法，横向纹路检测准确率达到94.4%，漏检率低到0.84%；高度突变检测准确率达到92.64%，漏检率低到1.56%；系统整体运行效率为23.784 s每处钢轨焊接面，满足实际生产需求。