[發(fā)明專利]一種鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510355322.2
• 申請(qǐng)日: 2015-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN105115976B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周劍;徐一丹;陸宏偉;龍學(xué)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海圖甲信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所31272
• 代理人: 俞滌炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磨耗檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的鐵軌磨耗量測(cè)量技術(shù)包括接觸式和非接觸式測(cè)量兩種。接觸式測(cè)量即檢測(cè)過程在檢測(cè)設(shè)備與鋼軌相對(duì)靜止的情況下進(jìn)行。

接觸式測(cè)量可分為機(jī)械測(cè)量與電子測(cè)量兩類。機(jī)械測(cè)量采用機(jī)械設(shè)備(如游標(biāo)卡尺等)實(shí)現(xiàn)手工接觸式測(cè)量，德國RM1200波形磨損檢測(cè)設(shè)備就是典型的機(jī)械設(shè)備。這類方法雖然操作簡(jiǎn)單，成本低廉，但其作業(yè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。電子測(cè)量采用傳感器(如光電傳感器或位移傳感器)為媒介間接測(cè)量鐵軌的磨耗情況，丹麥的Miniprof系統(tǒng)。為典型的傳感器，這類方法測(cè)量精度較高，但是測(cè)量速度一般，且造價(jià)昂貴。

非接觸式測(cè)量包括激光探測(cè)、電渦流、漏磁檢測(cè)以及紅外線檢測(cè)等。

激光探測(cè)技術(shù)通過激光器發(fā)射一個(gè)激光束到鐵軌表面，并利用傳感器接收鐵軌表面反射回來的激光束，通過檢測(cè)反射回來的激光束的振幅以得到鐵軌的磨耗信息。該技術(shù)存在顯著的局限性，其分辨率較低，不能檢測(cè)長度小于4毫米的鐵軌缺陷，同時(shí)對(duì)鐵軌表面破裂的檢測(cè)能力有限。

電渦流檢測(cè)技術(shù)是利用帶有交變電流的激勵(lì)線圈靠近鐵軌，鐵軌會(huì)因此產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)交變電流(即渦流)，該渦流的分布和大小與鐵軌電導(dǎo)率以及表面缺陷等密切相關(guān)。采用檢測(cè)器檢測(cè)線圈中的阻抗變化便可獲得鐵軌渦流分布與大小，進(jìn)而推導(dǎo)出鐵軌的磨耗信息。該技術(shù)對(duì)震動(dòng)的魯棒性很差，稍有震動(dòng)就會(huì)使得檢測(cè)效果變差，因此目前還難以采用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵軌磨耗量的定量檢測(cè)。

漏磁檢測(cè)技術(shù)首先磁化待檢測(cè)鐵軌，在檢測(cè)時(shí)，若鐵軌內(nèi)存在缺陷則會(huì)引起鐵軌局部區(qū)域的磁阻增加從而產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)散漏磁場(chǎng)，采用磁敏感元件檢測(cè)漏磁場(chǎng)從而可以檢測(cè)到鐵軌的缺陷。該技術(shù)檢測(cè)效率較低，一般要求軌檢車速度不超過35km/h。此外，該技術(shù)只能檢測(cè)個(gè)別種類的缺陷(如橫向裂紋)，但對(duì)于腐蝕和剝落等磨耗難以檢測(cè)出來。

紅外線檢測(cè)技術(shù)首先通過高頻感應(yīng)線圈在鋼軌表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，鐵軌表面的磨耗會(huì)導(dǎo)致不同區(qū)域消耗的電能產(chǎn)生差異，進(jìn)而使得鐵軌表面局部溫度上升值產(chǎn)生差異。采用紅外線檢測(cè)器檢測(cè)局部溫度升溫值進(jìn)而可以解算出鐵軌局部表面的磨耗及缺陷。該技術(shù)一般用于熱軋板等平直型鋼板表面缺陷的檢測(cè)，但由于實(shí)際的鐵軌表面通常并不平整，因此該技術(shù)難以適用于鐵軌的實(shí)時(shí)在線測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的鐵軌磨耗量測(cè)量技術(shù)存在的上述問題，現(xiàn)提供一種旨在實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度高、作業(yè)效率高、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)的鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

具體技術(shù)方案如下：

一種鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，安裝在軌檢車上用于對(duì)待檢測(cè)路段的鐵軌進(jìn)行缺陷檢測(cè)，所述待檢測(cè)路段設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)，每一節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一標(biāo)準(zhǔn)三維模型；包括：

一結(jié)構(gòu)光傳感器，用于在所述節(jié)點(diǎn)對(duì)所述鐵軌建立三維點(diǎn)云以進(jìn)行成像；

一處理單元，連接所述結(jié)構(gòu)光傳感器，將與所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述三維點(diǎn)云與相應(yīng)的所述標(biāo)準(zhǔn)三維模型進(jìn)行對(duì)比，獲取鐵軌上的絕對(duì)磨耗量，并對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記；

所述處理單元沿著軌檢車的行駛路徑依次對(duì)相鄰的所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述三維點(diǎn)云進(jìn)行拼接，以獲取所述待檢測(cè)路段的所述鐵軌的完整三維云圖。

優(yōu)選的，還包括：

一里程測(cè)量單元，分別連接所述結(jié)構(gòu)光傳感器和所述處理單元，用于測(cè)量相鄰兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)之間所述軌檢車的行駛的距離；

所述處理單元將所述距離作為相鄰兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)云拼接的初值，對(duì)相鄰兩次成像對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)云進(jìn)行拼接。

優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)光傳感器包括：

一結(jié)構(gòu)光投影模塊，用以將光柵圖像投射至所述節(jié)點(diǎn)所在的所述鐵軌上；

一攝像模塊，用以拍攝發(fā)生形變后的所述光柵圖像。

優(yōu)選的，所述處理單元采用點(diǎn)云精配準(zhǔn)算法對(duì)相鄰所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述三維點(diǎn)云進(jìn)行拼接配準(zhǔn)。

一種鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)方法，應(yīng)用于所述的鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，所述鐵軌磨耗缺陷檢測(cè)方法包括：

S1.在所述節(jié)點(diǎn)對(duì)所述鐵軌建立三維點(diǎn)云以進(jìn)行成像；

S2.將與所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述三維點(diǎn)云與相應(yīng)的所述標(biāo)準(zhǔn)三維模型進(jìn)行對(duì)比，獲取鐵軌上的絕對(duì)磨耗量，并對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記；

S3.沿著軌檢車的行駛路徑依次對(duì)相鄰的所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述三維點(diǎn)云進(jìn)行拼接，以獲取所述待檢測(cè)路段的所述鐵軌的完整三維云圖。

優(yōu)選的，所述步驟S2中還包括：測(cè)量相鄰兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)之間所述軌檢車的行駛的距離，將所述距離作為相鄰兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)云拼接的初值，對(duì)相鄰兩次成像對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)云進(jìn)行拼接。