[發明專利]列車輪對踏面和輪緣在線高速檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 201210235743.8
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102788803A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 徐貴力;祁曉鵬;程月華;姚恩濤;李開宇;王平;郭瑞鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89;B61K9/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明涉及一種檢測系統及其檢測方法，具體涉及一種列車輪對踏面與輪緣在線高速檢測系統及其檢測方法。

背景技術

輪對是列車最重要的部件之一，輪對的好壞直接影響列車的行車安全。列車輪對踏面的缺陷包括踏面擦傷和踏面剝離，這些缺陷在列車運行中會帶來額外的沖擊振動，嚴重影響列車的行駛安全以及軌道設施的使用壽命，所以如何準確的檢測出列車輪對踏面的缺陷是列車發展中急需解決的檢測技術問題。

近年來，隨著我國經濟的快速發展，列車行駛速度在逐步提升，伴隨著高速和重載的實際情況，列車輪對要承受更大的動態載荷，使得列車輪對極易出現踏面擦傷、剝離等現象，進而導致列車運行品質下降。列車輪對踏面磨損加劇，嚴重時會導致車軸斷裂、崩輪，甚至造成重大事故。

目前有很多踏面缺陷的檢測方法，其中在專利號為ZL200610155281.3的專利中，在檢測輪對踏面的過程中未考慮噴砂管與剎車裝置的影響，結構光組的光平面與軌道平面有夾角和采用線陣相機成像，由于結構光組無法全部覆蓋踏面，所以只能檢測整個輪對踏面的部分缺陷信息，另外，缺陷信息是通過與無缺陷的圖片相比較之后做差所獲得的，未考慮機車的震動和偏移，容易造成較大的檢測誤差。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種更加準確的用于檢測列車輪對缺陷的在線檢測系統及其檢測方法。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

列車輪對踏面和輪緣缺陷在線高速檢測系統，其特征在于，包括：

用于檢測列車是否進入檢測區域的目標檢測裝置，

用于檢測列車運行速度的測速裝置,

用于判斷列車是否到達指定位置的位置判斷裝置，

用于獲得列車輪對踏面和輪緣圖像信息的圖像采集裝置，

用于處理前述圖像采集裝置獲得的圖像信息的圖像處理裝置，

用于接收前述目標檢測裝置、測速裝置和位置判斷裝置的信息，并根據所得信息對圖像采集裝置、圖像處理裝置進行控制的系統控制裝置；

前述圖像采集裝置包括：多組線結構光源和高速面陣相機；前述線結構光源的光平面位于軌道平面的上方并與軌道平面形成俯角，光平面與輪對相交所形成的交線平行于軌道平面并位于列車噴砂管/剎車裝置與軌道之間；前述高速面陣相機位于軌道平面的下方，相機的光軸與軌道平面形成仰角同時與前述光平面形成固定夾角；前述圖像采集裝置在兩條軌道的外側各設置至少兩套。

前述的列車輪對踏面和輪緣缺陷在線高速檢測系統，其特征在于，前述目標檢測裝置、位置判斷裝置和測速裝置為霍爾傳感器。

前述的列車輪對踏面和輪緣缺陷在線高速檢測系統，其特征在于，前述高速面陣相機的成像視場可設置，前述成像視場的寬度僅含蓋體現輪對踏面和輪緣形狀的區域，成像視場的高度僅含蓋最大交線區域。

前述的列車輪對踏面和輪緣缺陷在線高速檢測系統，其特征在于，前述高速面陣相機的光軸與光平面所成固定夾角的大小在5～20度范圍內。

利用前述的列車輪對踏面和輪緣缺陷在線高速檢測系統檢測輪對踏面和輪緣缺陷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）當輪對進入檢測區域后，目標檢測裝置檢測到相應信息，系統控制裝置接收前述信息、并啟動測速裝置；

（2）當輪對進入測速區間后，測速裝置獲得輪對的速度信息，系統控制裝置接收前述速度信息、并啟動圖像采集裝置；

（3）當輪對到達指定的圖像采集位置后，位置判斷裝置檢測到輪對的位置信息，系統控制裝置接收前述位置信息、并控制圖像采集裝置對輪對踏面及輪緣進行圖像采集，獲得一系列的踏面及輪緣圖像信息；

（4）圖像處理裝置接收前述圖像信息并進行處理和分析，最終顯示輪對踏面和輪緣的缺陷信息。

前述的檢測輪對踏面和輪緣缺陷的方法，其特征在于，在前述步驟（4）中，圖像處理裝置處理圖像信息的方法為：

（一）判斷圖像中的輪對是否存在缺陷：利用canny邊緣檢測的方法得到交線的上下單像素邊緣，同時設定一個第一閾值，將像素點與其之前的像素點做差，當差值大于第一閾值則判定輪對此處存在缺陷，反之則不存在缺陷；

（二）、計算缺陷的大小：

①、以踏面與線結構光源交點作為單像素邊緣的基準點，設定一個第二閾值，將分開踏面與輪緣的估算位置的前后數個單像素點與基準點做差，差值小于等于第二閾值時，即確定這個像素點是區分踏面與輪緣的分界點，同時得到輪緣的實際像素個數A；