CN111443092A - 一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置 - Google Patents

一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置，所述检测方法包括：高速工业相机随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，处理分析包括：将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置。本发明提供的轨道扣件松动的检测方法和装置，能够有效的对轨道扣件进行松动检测，同时也能检测出扣件的缺失和弹停断裂等异常。

Description

一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及铁路机械设计与制造技术领域，具体涉及一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置。
背景技术
现有技术中，公开号为CN104129404A的中国发明专利申请公开了一种高速动态实时检测铁轨扣件松动的方法及装置，该方法包括：TDI线扫描相机将采集的图像通过高速采集卡传输给工控机；确定需检测目标；工控机对图像进行分割裁减，提取扣件图像，并进行图像预处理；获得扣件图像频谱；将实时获得的扣件图像频谱与工控机中存储的完好扣件图像频谱进行比较，进行缺陷识别；若存在缺陷，则工控机向显示器发送扣件松动的警示，并结合GPS定位信息给出故障点的位置；记录检测结果数据；所述的装置包括TDI线扫描相机、工控机、显示器、列车速度检测设备、列车行驶里程计算器、GPS定位仪和光源组件。该方法通过TDI线扫描相机进行图像采集，并对采集图像处理后判断是否存在扣件松动；本方案采用高速工业相机对扣件进行图像采集，利用各种算法对图像进行分析后判断是否存在扣件松动。公告号为CN208476808U的中国实用新型专利提供了一种轨道扣件异常检测系统，包括主控板、N个红外相机和连贯涂抹于铁路钢轨扣件交联处的红外敏感标记，N为正整数，红外相机设置于列车车轮处，主控板包括触发单元和图像处理单元；触发单元与红外相机连接，触发单元按规定时间间隔向所述红外相机发送触发信号，红外相机采集所述红外敏感标记图像信息，并将该图像信息发送至所述图像处理单元，图像处理单元提取该图像信息的轮廓，并判断该轮廓是否连续，如果连续，则该铁路钢轨扣件不存在松动或缺失的问题，如果不连续，则该铁路钢轨扣件松动或缺失；本方案通过红外相机采集红外敏感标记图像信息来判断扣件是否异常，列车振动对图像质量有很大的影响而且红外敏感标记不持久。
随着我国高速铁路的跨越式发展，对于铁路运营安全的要求也越来越高，已经日益成为关乎国家和人民生命财产安全的重大课题。其中，铁路扣件松动作为铁路安全运营的常见隐患之一，由于危害较为隐秘、检测难度较大，长期威胁铁路安全。我国铁路部门针对铁路工务的安全投入也在逐年加大，对于扣件检测和安全投入也越来越重视。因此，实现自动化扣件松动检测已成为一个非常重要的任务。
目前，行业内对于扣件的检测大多是扣件缺失、弹条断裂等病害，扣件松动的检测主要基于人工巡检的方法，该方法效率低、成本高、容易漏检。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于轨道扣件松动的检测方法及装置，能够有效的对轨道扣件进行松动检测。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
首先，本发明提供一种轨道扣件松动的检测方法，高速工业相机随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，处理分析包括：将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置；该检测方法具体包括以下步骤：
1）根据检测要求设定高速工业相机的帧数和运动速度；
2）高速工业相机同步对扣件进行拍摄成像，并将采集的图像通过数据传输线传输给数据处理器；
3）数据处理器根据拍摄图像中检测目标的成像质量确定是否作为最佳图像，并对图像进行预处理；
4）将各位置最佳图像与数据处理器中存储的标准图像进行比对，进行松动识别；
5）若存在松动，则数据处理器向终端发送扣件松动警示，并结合采集到的列车速度和图像帧数给出异常扣件的位置；
6）记录检测结果数据，形成统计分析报表并输出。
其次，本发明还提供一种轨道扣件松动的检测装置，该检测装置采用如上所述的轨道扣件松动的检测方法，可以实现轨道扣件的自动化检测。本发明所述检测装置包括高速工业相机、光源补偿装置、数据传输线、数据处理器和安装构架，所述检测装置通过弹性垫安装于机车的转向架构架端部位置，对应轨道两侧的扣件，其高速工业相机朝向与机车行进方向相同。
优选的是，所述安装构架包括底板、支撑座、安装架、连接座、固定座、调整座、立柱一和立柱二，所述连接座通过弹垫二与转向架构架连接，所述底板通过弹垫一搭接在支撑座上，所述立柱一连接支撑座与立柱二，所述安装架连接立柱二与固定座，所述调整座连接固定座与高速工业相机。
在上述任一技术方案中优选的是，所述支撑座上设置有长圆孔，座板和弹垫在支撑座上的长圆孔前后调整，实现高速工业相机相对于扣件水平距离的调节。
在上述任一技术方案中优选的是，所述立柱二上设置有长圆孔，立柱一在立柱二上的长圆孔上下调整，实现高速工业相机相对于扣件垂直距离的调节。
在上述任一技术方案中优选的是，所述安装架上设置有长圆孔，固定座在安装架上的长圆孔左右调整，调节高速工业相机视角对准于扣件。
在上述任一技术方案中优选的是，所述固定座上设置有长孔，调整座在固定座上的长孔进行角度调整，实现高速工业相机相对于轨面的角度调节。
在上述任一技术方案中优选的是，所述光源补偿装置设置于高速工业相机上方。
在上述任一技术方案中优选的是，所述光源补偿装置包括光源及其连接配件。
在上述任一技术方案中优选的是，所述高速工业相机通过数据传输线连接数据处理器。
在上述任一技术方案中优选的是，一台列车至少装置有两个轨道扣件松动的检测装置，每个轨道扣件松动的检测装置至少安装有两个高速工业相机和两套与高速工业相机同视角的光源补偿装置，分别对应同一条轨道两侧的扣件，其相机朝向与机车行进方向相同。
在上述任一技术方案中优选的是，所述轨道扣件松动的检测装置通过弹性垫安装于机车转向架构架端部位置，其高速工业相机安装高度和距离扣件的水平距离根据高速工业相机的焦距及拍摄图像最佳化确定，高速工业相机的视角与轨面成30°～60°角。
本发明采用高速工业相机随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置。该检测方法不仅能检测出扣件的松动，同时也能检测出扣件的缺失和弹停断裂等异常。本发明所采用的检测装置，其安装构架采用的是搭接并可调节的结构，高速工业相机的安装高度、角度，距离扣件的水平位置等均可调节。安装构架与转向架构架之间利用弹性垫进行连接，可以有效避免行车过程中产生的振动对于相机拍摄效果的影响。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案还具有如下有益效果：本发明采用高速工业相机对扣件进行图像采集，利用各种算法对图像进行分析后判断是否存在扣件松动；本发明采用激光测量，同时有振动补偿系统，不受列车振动的影响，结果更准确。
本发明通过高速工业相机采集轨道扣件的图像信息，利用高清的图像识别原理，可以通过AI处理服务器，准确定位轨道扣件位置，识别轨道扣件，利用深度学习的算法，提取特征并细化，对于松动扣件进行识别并输出检测结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本发明的轨道扣件松动的检测装置的一优选实施例的结构示意图；
图2为按照本发明的轨道扣件松动的检测装置的图1所示实施例的固定座与调整座连接示意图；
图3为按照本发明的轨道扣件松动的检测装置的另一优选实施例的结构示意图；
图4为按照本发明的轨道扣件松动的检测装置的图3所示实施例的固定座与调整座连接示意图。
附图标记：1、座板，2、弹垫一，3、支撑座，4、立柱一，5、立柱二，6、安装架，7、弹垫二，8、连接座，9、光源，10、高速工业相机，11、固定座，12、调整座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了克服轨道扣件松动检测在现有技术中所存在的技术缺陷问题，本发明实施例提出一种新的轨道扣件松动的检测方法及装置，能够有效的对轨道扣件进行松动检测。相较于现有技术：本发明实施例采用高速工业相机对扣件进行图像采集，利用各种算法对图像进行分析后判断是否存在扣件松动；本发明实施例采用激光测量，同时有振动补偿系统，不受列车振动的影响，结果更准确。
实施例1
本实施例所述的轨道扣件松动的检测方法，采用高速工业相机随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，处理分析包括：将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置；该检测方法具体包括以下步骤：
1）根据检测要求设定高速工业相机的帧数和运动速度；
2）高速工业相机同步对扣件进行拍摄成像，并将采集的图像通过数据传输线传输给数据处理器；
3）数据处理器根据拍摄图像中检测目标的成像质量确定是否作为最佳图像，并对图像进行预处理；
4）将各位置最佳图像与数据处理器中存储的标准图像进行比对，进行松动识别；
5）若存在松动，则数据处理器向终端发送扣件松动警示，并结合采集到的列车速度和图像帧数给出异常扣件的位置；
6）记录检测结果数据，形成统计分析报表并输出。
本实施例所述的轨道扣件松动的检测装置，采用如上所述的轨道扣件松动的检测方法，能够实现轨道扣件的自动化检测，所述检测装置包括高速工业相机10、光源补偿装置、数据传输线、数据处理器和安装构架，所述检测装置通过弹性垫安装于机车的转向架构架端部位置，对应轨道两侧的扣件，其高速工业相机10朝向与机车行进方向相同。
以下结合图1和图2具体说明本实施例的轨道扣件松动的检测装置的结构、特点和实现方式。
本实施例所述检测装置，安装构架包括底板、支撑座3、安装架6、连接座8、固定座11、调整座12、立柱一4和立柱二5，所述连接座8通过弹垫二7与转向架构架连接，所述底板通过弹垫一2搭接在支撑座3上，所述立柱一4连接支撑座3与立柱二5，所述安装架6连接立柱二5与固定座11，所述调整座12连接固定座11与高速工业相机10。
本实施例所述检测装置，支撑座3上设置有长圆孔，座板1和弹垫在支撑座3上的长圆孔前后调整，实现高速工业相机10相对于扣件水平距离的调节。
本实施例所述检测装置，立柱二5上设置有长圆孔，立柱一4在立柱二5上的长圆孔上下调整，实现高速工业相机10相对于扣件垂直距离的调节。
本实施例所述检测装置，安装架6上设置有长圆孔，固定座11在安装架6上的长圆孔左右调整，调节高速工业相机10视角对准于扣件。
本实施例所述检测装置，固定座11上设置有长孔，调整座12在固定座11上的长孔进行角度调整，实现高速工业相机10相对于轨面的角度调节。
本实施例所述检测装置，光源补偿装置设置于高速工业相机10上方。
本实施例所述检测装置，光源补偿装置包括光源9及其连接配件。光源9通过其连接配件与高速工业相机10装配连接。
本实施例所述检测装置，高速工业相机10通过数据传输线连接数据处理器。
本实施例通过高速工业相机10采集轨道扣件的图像信息，利用高清的图像识别原理，可以通过AI处理服务器，准确定位轨道扣件位置，识别轨道扣件，利用深度学习的算法，提取特征并细化，对于松动扣件进行识别并输出检测结果。
本实施例所述的检测方法和装置包含高速工业相机10、光源补偿装置、数据传输线、数据处理器及安装构架，安装构架采用的是搭接并可调节的结构；高速工业相机10的安装高度、角度，距离扣件的水平位置等均可调节；安装构架与转向架构架之间利用弹性垫进行连接，可以有效避免行车过程中产生的振动对于拍摄效果的影响。在具体实施中：连接座8通过弹垫二7与转向架构架连接，座板1通过弹垫一2搭接在支撑座3上，两处弹垫可以有效消除行车过程中产生的振动对拍摄效果的影响；座板1和弹垫一2可以在支撑座3上的长圆孔前后调整，以实现高速工业相机10相对于扣件水平距离的调节；立柱一4可以在立柱二5上长圆孔上下调整，以实现高速工业相机10相对于扣件垂直距离的调节；固定座11可以在安装架6上的长圆孔左右调整，以调节高速工业相机10视角对准于扣件；调整座12可以在固定座11上的长孔进行角度调整，以实现高速工业相机10相对于轨面的角度调节。采用高速工业相机10随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，然后将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置。该检测方法不仅能检测出扣件的松动，同时也能检测出扣件的缺失和弹停断裂等异常。安装构架采用的是搭接并可调节的结构，高速工业相机10的安装高度、角度，距离扣件的水平位置等均可调节。安装构架与转向架构架之间利用弹性垫进行连接，可以有效避免行车过程中产生的振动对于拍摄效果的影响。轨道扣件松动的检测装置通过弹性垫安装于机车转向架构架端部位置，其高速工业相机10安装高度和距离扣件的水平距离根据高速工业相机10的焦距及拍摄图像最佳化确定，高速工业相机10的视角与轨面成30°～60°角。
实施例2
在实施例1及图1至2基础上，具体实施中，一台列车至少装置有两个轨道扣件松动的检测装置，每个轨道扣件松动的检测装置至少安装有两个高速工业相机10和两套与高速工业相机10同视角的光源补偿装置，分别对应同一条轨道两侧的扣件，其相机10朝向与机车行进方向相同。其相机10安装高度和距离扣件的水平距离可以根据所选相机10的焦距及拍摄图像最佳化确定。其相机10的视角与轨面成30°～60°角。
参照实施例1，采用本实施例所述检测方法及装置，实现轨道扣件的自动化检测：如图3至4所示设置轨道扣件松动的检测装置，轨道扣件松动的检测装置通过弹性垫安装于机车转向架端部位置，一台列车装置有两个检测装置，每个检测装置安装有两个高速工业相机10和两套与高速工业相机10同视角的光源补偿装置，分别对应同一条轨道两侧的扣件，其相机10朝向与机车行进方向相同。其相机10安装高度和距离扣件的水平距离根据所选相机10的焦距及拍摄图像最佳化确定。其相机10的视角与轨面成30°～60°角。
本实施例通过高速工业相机采集轨道扣件的图像信息，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，利用高清的图像识别原理，可以通过AI处理服务器，准确定位轨道扣件位置，识别轨道扣件，利用深度学习的算法，提取特征并细化，对于松动扣件进行识别并输出检测结果。采用本实施例技术方案，不仅能检测出扣件的松动，同时也能检测出扣件的缺失和弹停断裂等异常。
以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道扣件松动的检测方法，其特征在于，高速工业相机随机车的行进进行实时拍摄，拍摄的图像通过数据传输线传至数据处理器，数据处理器采用深度学习的算法将图像进行处理分析，处理分析包括：将处理后的图像与存储的标准图像进行比对，比对结果以报表的形式输出，如果扣件出现松动，将通过采集到的列车速度和图像的帧数进行计算，得出异常扣件的准确位置；该检测方法具体包括以下步骤：
1）根据检测要求设定高速工业相机的帧数和运动速度；
2）高速工业相机同步对扣件进行拍摄成像，并将采集的图像通过数据传输线传输给数据处理器；
3）数据处理器根据拍摄图像中检测目标的成像质量确定是否作为最佳图像，并对图像进行预处理；
4）将各位置最佳图像与数据处理器中存储的标准图像进行比对，进行松动识别；
5）若存在松动，则数据处理器向终端发送扣件松动警示，并结合采集到的列车速度和图像帧数给出异常扣件的位置；
6）记录检测结果数据，形成统计分析报表并输出。
2.一种轨道扣件松动的检测装置，采用如权利要求1所述的轨道扣件松动的检测方法，实现轨道扣件的自动化检测，其特征在于，所述检测装置包括高速工业相机、光源补偿装置、数据传输线、数据处理器和安装构架，所述检测装置通过弹性垫安装于机车的转向架构架端部位置，对应轨道两侧的扣件，其高速工业相机朝向与机车行进方向相同。
3.如权利要求2所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述安装构架包括底板、支撑座、安装架、连接座、固定座、调整座、立柱一和立柱二，所述连接座通过弹垫二与转向架构架连接，所述底板通过弹垫一搭接在支撑座上，所述立柱一连接支撑座与立柱二，所述安装架连接立柱二与固定座，所述调整座连接固定座与高速工业相机。
4.如权利要求3所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述支撑座上设置有长圆孔，座板和弹垫在支撑座上的长圆孔前后调整，实现高速工业相机相对于扣件水平距离的调节。
5.如权利要求4所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述立柱二上设置有长圆孔，立柱一在立柱二上的长圆孔上下调整，实现高速工业相机相对于扣件垂直距离的调节。
6.如权利要求5所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述安装架上设置有长圆孔，固定座在安装架上的长圆孔左右调整，调节高速工业相机视角对准于扣件。
7.如权利要求6所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述固定座上设置有长孔，调整座在固定座上的长孔进行角度调整，实现高速工业相机相对于轨面的角度调节。
8.如权利要求7所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述光源补偿装置设置于高速工业相机上方。
9.如权利要求8所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述光源补偿装置包括光源及其连接配件。
10.如权利要求9所述的轨道扣件松动的检测装置，其特征在于，所述高速工业相机通过数据传输线连接数据处理器。
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CN112990132A (zh) * 2021-04-27 2021-06-18 成都中轨轨道设备有限公司 一种轨道标号牌定位识别方法

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