[發明專利]軌道車輛螺栓松動檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201910545803.8
• 申請日: 2019-06-23
• 公開（公告）號: CN110246132A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 王勇;張興田;沈泓;周麗萍;李明揚;臧勐佳;趙曉東;蘭洪財
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01M17/08
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 徐艷艷

本發明涉及一種軌道車輛螺栓松動檢測方法及系統，所述檢測方法包括：S1、在不同光照條件下獲取螺栓處的多張軌道車輛關鍵部件圖像；S2、將每張圖像剪裁至設定大小；對每張圖像進行人工標注；S3、建立并訓練關鍵部件定位網絡；S4、設置剪裁層；S5、建立并訓練螺栓松動檢測網絡；S6、圖像測試。所述系統包括多光譜分時光源、圖像獲取裝置、圖像處理模塊、關鍵部件定位網絡搭建與訓練模塊、剪裁層設置模塊、螺栓松動檢測網絡搭建與訓練模塊以及存儲與測試模塊。本發明能夠對關鍵部件進行螺栓狀態監測，給出松動螺栓的具體位置信息，檢測速度快，能夠實現實時在線檢測，不僅提高檢測效率，還能夠提高檢測的準確率。

技術領域

本發明屬于鐵路故障檢測技術領域，涉及軌道車輛螺栓松動檢測技術，具體地說，涉及一種軌道車輛螺栓松動檢測方法及系統。

背景技術

螺栓是動車組、城軌和地鐵等軌道車輛的常用緊固件，在行車過程中由于受腐蝕、振動和沖擊等因素的影響，很容易引起螺栓的變形、松動、斷裂或脫落，從而引起設備故障，甚至造成重大安全事故。因此，對螺栓的松動檢查一直是車輛日檢的重要項目。

為保證軌道車輛安全運行，工作人員需要每天對螺栓進行狀態檢查，檢查項目其中一項就是檢查螺栓是否松動。通常情況下，一節車廂上面就有幾百甚至更多的螺栓，一天當中又有多列列車，對螺栓松動的檢測是一件極其繁重的工作。傳統檢查螺栓的方法為人工巡檢法，主要有兩種方式：一種方式是不管螺栓是否已經松動，工作人員都會用扳手擰緊螺栓，確保螺栓處于擰緊的狀態；另一種方式是螺栓在第一次擰緊后分別在螺栓和螺母上用線標記擰緊的狀態，檢查時只需查看是螺栓和螺母上的劃線是否對齊，如果不對齊則擰緊至其對齊。第一種方式工作量大、效率低下、沒有針對性，而第二種方式容易使工作人員在檢測大量螺栓后產生視覺疲勞，導致錯檢、漏檢，特別是現在開通的高速列車，更要工作人員能快速、準確地完成螺栓的檢測。此外，由于多數列車均在夜晚入庫，夜晚人員容易疲勞，檢修質量依賴于工作人員的責任心，依稀細節在光照、疲勞等因素影響下又難以發現，容易造成潛在的安全隱患。為了減少工作量，提高工作效率。目前，比較常用的螺栓檢測方法主要基于振動信號分析和圖像識別。

基于振動信號分析的螺栓檢測方法，在獲取振動信號時，主要有以下兩種方式：一種是采用ODS(全稱：Operational Deflection Shape)數學模型，分析車輪經過某區間的振動信號，人工觀察篩選出ODS值的異常情況，進而判斷松動區間，但該方式未能實現在線實時檢測；另一種方式是借助敲擊錘不斷敲擊被固定結構，同時對余振信號進行采集和分析，但該方式存在速度較慢的問題。此外，上述兩種方式雖然在一定程度上提高了工作效率，但工作效率并不高，仍然存在工作效率低的問題。

基于圖像識別的螺栓松動檢測方法，依賴于防松標志和模板圖像。例如：公開號為CN 108469336A的中國專利申請公開了一種基于圖像處理的螺栓松動檢測方法，包括以下步驟：在擰緊的螺栓上，安裝方向標記物；將被檢測螺栓附近相對固定的結構邊緣線作為參考線；將攝像頭對準螺栓、方向標記物及參考線；攝取螺栓擰緊狀態的第一次圖像；通過計算機對攝取的第一次圖像進行處理，識別出螺栓中心點、方向標記結構、參考線，再識別出標記角點，接著作出垂線，從螺栓中心點作出射線，從垂線以零度開始沿逆時針方向計算出射線相對于垂線的夾角；反復重復上述步驟得出第n次的夾角；將每次得出的夾角與第一次夾角比較，偏差較大時，將檢測出松動的螺栓擰緊。由于行車過程環境復雜，防松標志可能會被油污覆蓋、異物遮擋或脫落，且油污、異物的形狀顏色各異，倒置模板匹配得分很低甚至無法判斷。因而，依賴現有的單光譜圖像采集裝置及常規圖像識別方法難以滿足實際需求，存在檢測準確率低的問題。

發明內容

本發明針對現有螺栓檢測方法存在的在線檢測困難、檢測準確率低等上述問題，提供了一種軌道車輛螺栓松動檢測方法及系統，能夠實時在線檢測螺栓是否松動，檢測效率高，采用深度網絡結構的自學習檢測算法，能夠有效提高檢測的準確率。

為了達到上述目的，本發明提供了一種軌道車輛螺栓松動檢測方法，其步驟為：