[實用新型]一種基于圖像識別的鋼軌激光強化車

有效

• 申請號: 201921941845.5
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN211471997U
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 羅小華;許克亮;張琨;張浩;殷勤;游鵬輝;史明紅;周明翔;劉輝;張俊嶺
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E01B31/18
• 分類號: E01B31/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 宋敏

本實用新型公開了一種基于圖像識別的鋼軌激光強化車，其特征在于：包括平板車(26)、第一集裝車體(1)、第二集裝車體(15)，三者相互獨立，還包括鋼軌圖像采集系統；所述鋼軌圖像采集系統包括結構光源(2601)、高速攝像機(2602)、圖像采集板、圖像處理器；本實用新型能夠識別鋼軌硬化狀態信息及幾何尺寸信息，還可對強化過程中的軌面濕度和溫度、幾何參數進行檢測，為機器人在激光強化過程中規劃作業路徑提供準確、穩定的數據依據，機器人可針對不同的強化對象改變光斑的大小，控制強化層的深度，并對強化的軌面進行質量評估，以獲得更好的強化效果。

技術領域

本實用新型屬于鋼軌激光強化領域，具體涉及一種基于圖像識別的鋼軌激光強化車。

背景技術

我國高鐵、城際、市域鐵路以及城市軌道交通快速發展，運營里程以達到巨大的規模，在鐵路提速的背景下，列車直接的承載基礎設施——鋼軌，擔負著巨大的運營壓力，由于輪軌作用，鋼軌在服役期間會產生嚴重的磨損，明顯縮減鋼軌的使用壽命，每年都要因此進行大量鋼軌的更換，造成巨大的經濟損失，因此提高鋼軌使用壽命對我國鐵路及城市軌道交通的運營養護維修具有巨大的意義。

目前，增加鋼軌耐磨性，提高鋼軌表面硬度，延長鋼軌使用壽命的方式主要有兩種：

第一種，在鋼軌生產過程中，進行淬火工藝處理；

第二種，在鋼軌使用中出現磨損時，通過打磨設備對鋼軌缺陷部位進行修型打磨。

第一種方式是從鋼軌的原始性能方面對其耐磨性進行加強，采用中頻加熱+噴風/霧冷冷卻的方法進行淬火，但也會存在風、霧冷卻不均勻導致鋼軌表面硬度不均勻的情況，易產生軌面剝落、擦傷等失效，影響鋼軌的使用壽命。

第二種方式是從鋼軌的服役狀態方面對磨損進行修復，使用小型設備或大型養路機械借助砂輪對鋼軌進行打磨修型，減小磨損對鋼軌壽命的影響，但打磨修型只是修復鋼軌輪廓，減小磨損對列車運行平穩性造成的不良影響，無法從根本上提高鋼軌的耐磨性能，無法對既有的鋼軌進行強化，延長鋼軌使用壽命的效果有限。

上述第一種鋼軌延長使用壽命的方法，目前技術已經成熟，工序完備，并且已在鋼軌生產中得到廣泛應用，雖然有缺點，但其優點也很明顯，在線下鋼軌生產中占據重要位置。而目前在線上，除上述打磨修型設備及方法外，還沒有成熟的、直接可以在線上進行現場作業的鋼軌強化設備或方法。現有專利ZL 02100096.4公開了一種“鐵路軌道激光維修車”，包括牽引機控制車和激光加工車，多輛激光維修車可組成激光維修列車；其原理主要是通過激光將合金粉末融化在鋼軌表面上形成合金層，以填補鋼軌的磨損、剝離、掉塊等缺陷，但其采用鐵路軌道車作為牽引控制車對整個車組進行驅動，鐵路軌道車采用的是柴油電機，其運行速度不穩定，難以精確控制，不利于激光強化作業的精度；所述激光器固定在作業車底板的軌道上，只能進行一維運動，無法跟隨車輛的狀態變化而調整激光頭以對準軌頭，無法保障強化的準確度，該專利公布的激光維修車也可以延長鋼軌的使用壽命，但其維修工藝復雜，需要合金粉末供粉系統配合，屬于激光熔覆工藝的一種，修復過程復雜，并非激光淬火，該專利所公開的維修車并無涉及鋼軌缺陷識別的裝置或技術，鋼軌維修過程中無數據支撐，無法針對性修復。

目前，在使用激光直接對鋼軌進行加熱淬火方面的研究較少，在該方面相關的設備研發也較少。現有專利ZL 201010114198.8公開了“一種鋼軌表面在線處理的移動式激光加工裝置”，用于鋼軌表面的激光強韌化處理及修復，具體包括：雙工位激光移動式激光加工裝置、兩套激光加工頭、兩套激光束運動執行機構、控制系統和導光系統，該裝置無法實時檢測軌面的幾何參數、濕度、溫度，無法根據軌面情況改變光斑大小，無法控制強化層的深度，無法對強化后的質量進行分析和評估。鑒于此，急需研發一種全新的鋼軌強化設備，以增加鋼軌耐磨性，提高鋼軌表面硬度，延長鋼軌使用壽命。

實用新型內容