[發明專利]一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201910217657.6
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109916908B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 姚若河;楊云云;葉曉靖
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/47;G01N21/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發明屬于光學檢測和軌道表面損傷檢測技術領域，涉及一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統和方法。一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統，包括：鋼軌、扣件、混泥土枕、第一探測單元、第二探測單元、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器和工控機。第一探測單元和第二探測單元用于采集散斑差分圖像；第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器用于測量軌道混凝土枕的高度；工控機用于接收第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器輸出，判斷是否經過混泥土枕，控制采集鋼軌表面的散斑差分圖像，對散斑差分圖像進行分析，實現鋼軌表面損傷的判斷。本發明實現了軌道表面損傷非接觸式地探測，有效地提高了探測速度。

技術領域

本發明屬于光學檢測和軌道表面損傷檢測技術領域，涉及一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統和方法。

背景技術

截止到2018年3月5日，我國高速鐵路運營里程增加到2萬5千公里，占世界三分之二，然而，與高鐵發展狀況不匹配的是鋼軌巡檢依然處于“低速”模式，鐵路鋼軌探傷車的最高檢測速度僅為80km/h。鋼軌表面的磨耗損傷主要有壓潰、剝離掉塊和波浪磨耗，目前軌道探傷技術主要有：軌檢小車，如瑞士安博格公司的GRP1000/3000/5000、中國鄭州辰維TRIG1000鐵路軌道檢測儀；一體化超聲探傷車，如美國的SPERRY1900、中國的GTC-80。軌檢小車采用半機械化與智能化結合的方式，檢測鐵路軌道內部幾何狀態(軌距、水平、軌向、高低、正失扭曲)和外部幾何狀態(軌道中線偏差、高程偏差)，但是其缺點在于作業時間窗口短、效率低，日巡檢在10km左右，且對操作員經驗要求高。一體化超聲探傷車中，最高檢測速度僅為80km/h，其中輪式傳感器對線路的適應性好，特別適合有縫線路或軌頭形態不良(如嚴重側磨)的情況；滑靴式傳感器對軌頭形態的要求相對苛刻，側磨和軌縫都會導致滑靴失水而破壞耦合，影響檢測效果。

經檢索，一種雙軌自動探傷系統(詳見上海鐵路科學技術研究所的發明專利“雙軌自動探傷系統”，公開日為：2012-05-09，公開號為：CN102445495A)和一種鐵路鋼軌探傷輪探頭及鐵路鋼軌探傷方法(詳見中國鐵路總公司等的發明專利“一種鐵路鋼軌探傷輪探頭及鐵路鋼軌探傷方法”，公開日為：2018-02-23，公開號為：CN 107727741A)分別介紹了基于超聲技術測量鐵路鋼軌界面回波，實現分析鋼軌傷損和定位的方法，但這種方法的缺點是超聲探頭與鋼軌間的耦合仍然需要耦合劑，無形中增加了檢測成本，也無法實現非接觸式的探測。

散斑照相技術指使用散斑強度圖樣疊加的技術，是一項重要的無損檢測，能夠有效地對鋼軌的損傷狀態進行探測。

發明內容

為解決現有軌道探傷技術存在的問題，本發明提供一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統。通過采集與分析鋼軌表面的散斑差分圖像，實現軌道表面損傷非接觸式地探測，有效地提高了探測速度。

本發明還提供一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測方法。

本發明的基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統采用如下技術方案實現：

一種基于散斑照相技術的軌道表面損傷檢測系統，包括：鋼軌、扣件、混泥土枕、第一探測單元、第二探測單元、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器和工控機，其中：

第一探測單元和第二探測單元用于向鋼軌表面發射激光，并采集散斑差分圖像，分別位于列車底部左右兩側；

第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器用于測量軌道混凝土枕的高度，二者位于同一側軌道，同時位于左側軌道或者右側軌道；

工控機用于接收第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器輸出，判斷是否經過混泥土枕，對途徑的混泥土枕的計數；控制第一探測單元和第二探測單元采集鋼軌表面的散斑差分圖像；通過對散斑差分圖像的分析及其所處的混泥土枕區間，實現鋼軌表面損傷的判斷和定位。