机器视觉助力实现对长途列车的自动检测.docx

DeutscheBahn德国联邦铁路公司使用图像技术来完成维护工作：借助E-Check，为不断增加的长途运输旅客数量做好准备。

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火车数量不断增加，技术工人日益短缺

在未来几年内，DeutscheBahn德国联邦铁路公司的长途运力将比2020年增加近一倍。届时，维护需求将会增加。除了进行结构化和人员投资之外，还需要投资自动化系统才能满足上述需求。启动E-Check流程旨在开发一套半自动化的检测和维护系统，用于维护各种ICE城际快速列车（ICE是德国InterCityExpress长途列车的缩写）。第一个配备新技术是位于科隆市尼佩斯区的ICE工厂。到2025年，柏林、多特蒙德、汉堡和慕尼黑将陆续采用这项新技术。E-Check可提供的帮助包括：

■让更多列车保持活跃的运行状态；

■简化和促进维护规划；

■减少维护工作中因人员短缺造成的瓶颈。

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相机技术和人工智能的应用难点

列车是一套由各种功能单元组成的复杂系统。检查它是否存在潜在缺陷或者能否满足维护要求是一项艰巨的任务。图像处理技术也面临着许多挑战，其中包括：

■32台同步相机产生的大量数据；

■光源条件欠佳；

■环境波动强烈，以及需要不断调整焦距来确保正确对焦。

除了高性能硬件外，这项任务还需要借助精妙复杂的人工智能软件。这就必须花费巨资对其进行验证和认证。毕竟，在与安全相关的任务中，AI技术必须要与人工检查同样可靠。因此，E-Check的目标是建立一个混合型检查系统：保留人力维护流程，并让AI技术承担部分任务来提高工作效率。

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图像处理系统是E-Check的重要组成部分

在E-Check项目中，GestaltRobotics公司（提供软件和芯片技术）、Strama-MPS公司（提供集成机械工程技术）与G?tting公司（提供AGV硬件）组成了一个联合企业。GestaltRobotics公司正在开发适用于外部检测的建筑专用人工智能模型，名为infraView。

E-Check包括一个可采集缓驶列车的完整图像的相机拱门、一个可选配的移动式地下装置和移动式E-CheckCobot，该Cobot机器人可协助检查底盘并管理自来水和废水供应。

进入检修大厅的列车要经过装有32台Baslerace2相机的相机拱门。a2A5328-4gcPRO它每秒可记录两幅高分辨率图像。然后需要在维修大厅使用移动式E-CheckCobot。每个Cobot机器人配备两条机械臂，每条机械臂各安装了一台Baslerace2a2A5328-4gcPRO相机，它可以拍摄到静态相机无法采集到的区域。

ace2相机是移动式地下检测设备(MUFIG)的核心部件，可提供高分辨率的数据，用于检测潜在的缺陷和异常。?德国联邦铁路股份公司/OliverLang

相机收集的数据由GestaltRobotics公司的AutomateOS媒介软件进行处理，以供后续步骤使用。然后，这个精妙复杂的人工智能系统就可以检测出潜在的异常和缺陷，并对其进行分类。例如，检测松动或丢失的螺丝、材料磨损或可能危及安全的石屑损坏。

员工还能对人工智能系统进行监控和修正，以持续不断地改进系统。在软件方面，系统的协调工作是由流程规划器负责，所有流程数据都透明、安全地存储在数据库中。

移动机器人不仅能在识别维护需求方面提供支持，还能执行清空和填充列车水箱的任务。这项工作由带有两条机械臂的移动Cobot独立完成。

带有两条机械臂的Cobot机器人可自主负责水资源管理。?德国联邦铁路股份公司/OliverLang

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该视觉系统的技术特点

■边缘计算，由于现场系统中数据量大，没有云连接；

■Baslerpylon软件套装是预配置相机和确定焦距的重要工具；

■通过可视化呈现来简化复杂的检测任务；

■借助高分辨率可精确检测张力包络曲线；

■利用GigE数据传输让整体系统实现高性能。

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解决方案所用产品

适用于图像采集的pylon软件

pylon能够为许多相机接口提供经过认证的驱动程序并配备简单易用的编程界面，以及实用的相机设置工具。

a2A5328(IMX540)

Baslerace2相机采用IMX540的Sony芯片，可提供24.4MP像素分辨率。