[发明专利]列车轮对踏面和轮缘在线高速检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测系统及其检测方法，具体涉及一种列车轮对踏面与轮缘在线高速检测系统及其检测方法。

背景技术

轮对是列车最重要的部件之一，轮对的好坏直接影响列车的行车安全。列车轮对踏面的缺陷包括踏面擦伤和踏面剥离，这些缺陷在列车运行中会带来额外的冲击振动，严重影响列车的行驶安全以及轨道设施的使用寿命，所以如何准确的检测出列车轮对踏面的缺陷是列车发展中急需解决的检测技术问题。

近年来，随着我国经济的快速发展，列车行驶速度在逐步提升，伴随着高速和重载的实际情况，列车轮对要承受更大的动态载荷，使得列车轮对极易出现踏面擦伤、剥离等现象，进而导致列车运行品质下降。列车轮对踏面磨损加剧，严重时会导致车轴断裂、崩轮，甚至造成重大事故。

目前有很多踏面缺陷的检测方法，其中在专利号为ZL200610155281.3的专利中，在检测轮对踏面的过程中未考虑喷砂管与刹车装置的影响，结构光组的光平面与轨道平面有夹角和采用线阵相机成像，由于结构光组无法全部覆盖踏面，所以只能检测整个轮对踏面的部分缺陷信息，另外，缺陷信息是通过与无缺陷的图片相比较之后做差所获得的，未考虑机车的震动和偏移，容易造成较大的检测误差。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种更加准确的用于检测列车轮对缺陷的在线检测系统及其检测方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

列车轮对踏面和轮缘缺陷在线高速检测系统，其特征在于，包括：

用于检测列车是否进入检测区域的目标检测装置，

用于检测列车运行速度的测速装置,

用于判断列车是否到达指定位置的位置判断装置，

用于获得列车轮对踏面和轮缘图像信息的图像采集装置，

用于处理前述图像采集装置获得的图像信息的图像处理装置，

用于接收前述目标检测装置、测速装置和位置判断装置的信息，并根据所得信息对图像采集装置、图像处理装置进行控制的系统控制装置；

前述图像采集装置包括：多组线结构光源和高速面阵相机；前述线结构光源的光平面位于轨道平面的上方并与轨道平面形成俯角，光平面与轮对相交所形成的交线平行于轨道平面并位于列车喷砂管/刹车装置与轨道之间；前述高速面阵相机位于轨道平面的下方，相机的光轴与轨道平面形成仰角同时与前述光平面形成固定夹角；前述图像采集装置在两条轨道的外侧各设置至少两套。

前述的列车轮对踏面和轮缘缺陷在线高速检测系统，其特征在于，前述目标检测装置、位置判断装置和测速装置为霍尔传感器。

前述的列车轮对踏面和轮缘缺陷在线高速检测系统，其特征在于，前述高速面阵相机的成像视场可设置，前述成像视场的宽度仅含盖体现轮对踏面和轮缘形状的区域，成像视场的高度仅含盖最大交线区域。

前述的列车轮对踏面和轮缘缺陷在线高速检测系统，其特征在于，前述高速面阵相机的光轴与光平面所成固定夹角的大小在5～20度范围内。

利用前述的列车轮对踏面和轮缘缺陷在线高速检测系统检测轮对踏面和轮缘缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）当轮对进入检测区域后，目标检测装置检测到相应信息，系统控制装置接收前述信息、并启动测速装置；

（2）当轮对进入测速区间后，测速装置获得轮对的速度信息，系统控制装置接收前述速度信息、并启动图像采集装置；

（3）当轮对到达指定的图像采集位置后，位置判断装置检测到轮对的位置信息，系统控制装置接收前述位置信息、并控制图像采集装置对轮对踏面及轮缘进行图像采集，获得一系列的踏面及轮缘图像信息；

（4）图像处理装置接收前述图像信息并进行处理和分析，最终显示轮对踏面和轮缘的缺陷信息。

前述的检测轮对踏面和轮缘缺陷的方法，其特征在于，在前述步骤（4）中，图像处理装置处理图像信息的方法为：

（一）判断图像中的轮对是否存在缺陷：利用canny边缘检测的方法得到交线的上下单像素边缘，同时设定一个第一阈值，将像素点与其之前的像素点做差，当差值大于第一阈值则判定轮对此处存在缺陷，反之则不存在缺陷；

（二）、计算缺陷的大小：

①、以踏面与线结构光源交点作为单像素边缘的基准点，设定一个第二阈值，将分开踏面与轮缘的估算位置的前后数个单像素点与基准点做差，差值小于等于第二阈值时，即确定这个像素点是区分踏面与轮缘的分界点，同时得到轮缘的实际像素个数A；