[发明专利]一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统和方法

说明书

本发明属于光学检测和轨道表面损伤检测技术领域，涉及一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统和方法。一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统，包括：钢轨、扣件、混泥土枕、第一探测单元、第二探测单元、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和工控机。第一探测单元和第二探测单元用于采集散斑差分图像；第一激光位移传感器和第二激光位移传感器用于测量轨道混凝土枕的高度；工控机用于接收第一激光位移传感器和第二激光位移传感器输出，判断是否经过混泥土枕，控制采集钢轨表面的散斑差分图像，对散斑差分图像进行分析，实现钢轨表面损伤的判断。本发明实现了轨道表面损伤非接触式地探测，有效地提高了探测速度。

技术领域

本发明属于光学检测和轨道表面损伤检测技术领域，涉及一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统和方法。

背景技术

截止到2018年3月5日，我国高速铁路运营里程增加到2万5千公里，占世界三分之二，然而，与高铁发展状况不匹配的是钢轨巡检依然处于“低速”模式，铁路钢轨探伤车的最高检测速度仅为80km/h。钢轨表面的磨耗损伤主要有压溃、剥离掉块和波浪磨耗，目前轨道探伤技术主要有：轨检小车，如瑞士安博格公司的GRP1000/3000/5000、中国郑州辰维TRIG1000铁路轨道检测仪；一体化超声探伤车，如美国的SPERRY1900、中国的GTC-80。轨检小车采用半机械化与智能化结合的方式，检测铁路轨道内部几何状态(轨距、水平、轨向、高低、正失扭曲)和外部几何状态(轨道中线偏差、高程偏差)，但是其缺点在于作业时间窗口短、效率低，日巡检在10km左右，且对操作员经验要求高。一体化超声探伤车中，最高检测速度仅为80km/h，其中轮式传感器对线路的适应性好，特别适合有缝线路或轨头形态不良(如严重侧磨)的情况；滑靴式传感器对轨头形态的要求相对苛刻，侧磨和轨缝都会导致滑靴失水而破坏耦合，影响检测效果。

经检索，一种双轨自动探伤系统(详见上海铁路科学技术研究所的发明专利“双轨自动探伤系统”，公开日为：2012-05-09，公开号为：CN102445495A)和一种铁路钢轨探伤轮探头及铁路钢轨探伤方法(详见中国铁路总公司等的发明专利“一种铁路钢轨探伤轮探头及铁路钢轨探伤方法”，公开日为：2018-02-23，公开号为：CN 107727741A)分别介绍了基于超声技术测量铁路钢轨界面回波，实现分析钢轨伤损和定位的方法，但这种方法的缺点是超声探头与钢轨间的耦合仍然需要耦合剂，无形中增加了检测成本，也无法实现非接触式的探测。

散斑照相技术指使用散斑强度图样叠加的技术，是一项重要的无损检测，能够有效地对钢轨的损伤状态进行探测。

发明内容

为解决现有轨道探伤技术存在的问题，本发明提供一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统。通过采集与分析钢轨表面的散斑差分图像，实现轨道表面损伤非接触式地探测，有效地提高了探测速度。

本发明还提供一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测方法。

本发明的基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统采用如下技术方案实现：

一种基于散斑照相技术的轨道表面损伤检测系统，包括：钢轨、扣件、混泥土枕、第一探测单元、第二探测单元、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和工控机，其中：

第一探测单元和第二探测单元用于向钢轨表面发射激光，并采集散斑差分图像，分别位于列车底部左右两侧；

第一激光位移传感器和第二激光位移传感器用于测量轨道混凝土枕的高度，二者位于同一侧轨道，同时位于左侧轨道或者右侧轨道；

工控机用于接收第一激光位移传感器和第二激光位移传感器输出，判断是否经过混泥土枕，对途径的混泥土枕的计数；控制第一探测单元和第二探测单元采集钢轨表面的散斑差分图像；通过对散斑差分图像的分析及其所处的混泥土枕区间，实现钢轨表面损伤的判断和定位。