近年来高铁发展迅速，如何保证产品的安全性与可靠性，提高产品质量，实现产品的精准溯源，显得尤为重要。在铁路产品制造行业中，对于提高弹条产品质量，实现精准溯源，最主要的两点制约因素在于如何提高原料数量的准确性及成品检验的精准及时，传统的原料计数方式称重、计数器等都存在一定误差，误差率通常在千分之三左右，该误差随着生产环节累计，增加了追溯的困难性，成品检验人工检测方式检测精准度不高，抽检频次低，影响生产前端的品质管控。

基于行业现状，作为高铁工务工程产品关键部件制造商的北京铁科首钢轨道技术股份有限公司一直致力于数字化、网络化、智能化转型工作并启动弹条制造数字化转型项目（以下简称”项目”），打造智能化车间。项目采用视觉识别技术，对原料计数和成品检验装置进行数字化创新研发，协同上下游环节，实现了精准计数、在线检测、协同生产，将生产各环节网络互通，数据精准共享，可视化呈现。针对弹条生产过程两个重要环节：原料投入、成品入库，规划做到精准计数，精准检验，提升效率。打破原有传统技术，借力而行，使用新兴技术，赋能工厂建设。

基于视觉识别技术实现产品全生命周期溯源

项目采用视觉识别技术，在铁路行业推广，视觉计数可解决大批量生产产品的精准计数问题，从而实现产品全生命周期溯源，提高铁路产品的安全性和可溯源性。视觉检测可以应用在产品检测要求全方位快速检测，精准检测，释放人工。结合生产制造系统、仓储系统和业务系统等，可布局智能工厂生态体系。随着视觉识别、商业智能、人工智能和增强现实等技术的融合，可以使制造端更智能，业务端更方便，财务端更精细，节省成本并提高盈利能力。

在原料计数环节，采用“二值化处理”和“斑点分析“基础技术，对原料码放截面利用CCD图像传感器获取实时图像，经过斑点工具对图像处理检测，再通过二值化处理后，查询白色斑点的个数进行计数。

在成品检验环节，弹条定位上采用三维扫描仪的弹条定位方法，并研究开发了扫描仪与机器人间的标定方法，将两者的坐标系进行关联统一，利用机器人实现对弹条的自动化抓取与放置。目标与模型匹配阶段，先采用3Dsc (3D形状上下文特征）方法进行粗配准，之后采用ICP（迭代最近点）算法进行精配准，获取弹条在淬火网带上与CAD模型之间的对应关系。在行业内第一个实现了弹条运动且杂乱状态下的随机抓取，是实现弹条自动在线检测的关键步骤。

基于3D激光扫描技术实现对弹条全尺寸检测

项目基于3D激光扫描技术，实现对弹条全尺寸自动化检测，主要检测尺寸精度达到±0.1mm，在行业内属于首创。同时，项目针对弹条的具体特征以及需自动化检测的尺寸，研究开发了弹条的自动化三维激光扫描技术，通过一种手持式激光扫描仪技术，实现对弹条的全自动快速扫描，获取弹条的几何点云信息。基于三维扫描数据，针对弹条的具体检测项目，定制各种不同的检测方法，如特征圆数据提取、特征面数据提取、面中心点数据提取、最高点数据提取等等。根据提取的特征再进行距离、半径、高度、宽度等测量要素的计算，最后将计算结果与定义值进行比较，在限差范围内为合格，超出限差范围为不合格。

助力铁路行业降本增效，创造广泛的应用效益和社会价值

项目实施上线后，原料计数环节最终实现原有千分之三误差降低到近乎零误差，成品检验环节实现检验自动抓取，24小时在线监测，检测效率由人工检测一件约Smin,降低到全尺寸一件约2min,检测效率是人工的2.5倍。在抽检频率，抽检的均布性等方面系统检测相较于人工检测都有巨大优势。

其中，在原料视觉计数应用效益方面形成三大特点。

其一，产品追溯，提高定尺计数的准确度，为产品全生命周期追溯打好基础；

其二，数据校核，对数据的真实性、可靠性，实现可直观、便捷的校验，做到有据可查，有据可依；

其三，自动化，整合车间现有设备、软件，实现过程自动运转，提升车间自动化水平。

同时，在成品视觉检测的应用效益方面创造两点价值。

其一，可以大大降低人工劳动强度，员工可以从频繁的抽检尺寸中解放出来，更多地进行现场设备的巡检及模具调整技能的提升；有利于提高员工的专业技能水平。

其二，检测效率方面，系统检测一件约2min,人工全尺寸一件约Smin,检测效率是人工的2.5倍；系统可以实现24小时在线检测，在抽检频率，抽检的均布性等方面系统检测相较于人工检测都有巨大优势。

项目在铁路行业应用落地创造了广泛的社会价值。方案可解决大批量生产产品的精准计数问题，不规则产品全方位快速检测问题。在行业中属首创，全过程自主研制，具有较大的创新性意义。同时，生产过程的自动化，对企业的生产效率提高的同时，也对生产过程规范化、精细化，进一步提升企业治理能力。对铁路行业基于数智化转型实现降本增效具有良好的示范效应。