CN216926630U - 一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，包括放置在高速铁路轨道上的轨道电动车以及设置在轨道电动车上的控制主机、检测探头、笔记本电脑、供电单元和座椅，在轨道电动车的一个车轮上装有测距编码器；检测探头包括壳体、激光发射器、对称设置在激光发射器两侧的两个高清线阵相机、两个热红外相机，该系统采用双线阵相机成像，双相机图像叠加拼接，实现了轨道板表面的全覆盖；热红外相机在雨后轨道板表面有水、产生反光的情况下，更容易识别裂缝，提高了裂缝检测准确度；当轨道电动车停止时，主机不采集图像，有效节省了资源，该系统分辨率高、重量轻、移动速度快。

Description

一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统

技术领域

本实用新型涉及工程无损检测技术领域，具体涉及一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统。

背景技术

受列车振动、风雨侵蚀及温度变化等因素影响，高速铁路轨道板表面难免会出现裂缝，表面裂缝是引起高速铁路轨道板混凝土结构钢筋锈蚀和耐久性失效的重要原因之一，必须对其准确查明，才能有效治理。对于混凝土裂缝的检测，目前多是人工肉眼识别或裂缝刻度尺近距离检测，近年来，有人利用高清面阵相机进行检测，但是该方法存在以下缺点：

(1)人工核查精度低、人为影响大；

(2)面阵相机检测图像亮度不均匀，尤其是在轨道板表面有雨水的情况下，识别准确率有待提高；

(3)铁路天窗时间在夜间，光照度低，图像亮度较难满足检测需求，另外天窗时间较短，只有3小时左右，所以对检测系统的效率要求较高。

发明内容

针对上述需求及存在问题，本实用新型提供一种高效且识别准确率较高的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，包括放置在高速铁路轨道上的轨道电动车以及设置在轨道电动车上的控制主机、检测探头、笔记本电脑、供电单元和座椅，所述笔记本电脑通过电脑托架安装在所述轨道电动车前部；所述座椅和电脑托架之间设置刹车板和油门；所述轨道电动车底部两侧两两对称安装有四个尼龙轮，在位于后部的一个尼龙轮上装有测距编码器，用于测量轨道电动车的移动距离并给所述控制主机提供脉冲触发信号；所述检测探头通过探头支架安装在所述轨道电动车尾部，所述检测探头包括壳体、激光发射器、对称设置在所述激光发射器两侧的两个高清线阵相机和两个热红外相机；所述控制主机分别与所述供电单元、检测探头、笔记本电脑和测距编码器相连，用于接收所述测距编码器发出的脉冲触发信号，控制所述激光发射器向轨道板表面发射激光，控制两个所述线阵相机采集轨道板表面的光学图像，控制两个所述热红外相机采集轨道板表面的热图像，并对所采集的信号进行左右图像的拼接和裂缝的识别。

在所述控制主机内装有采集软件，在采集软件的控制下，当达到设定的采样线数时，所述线阵相机和热红外相机分别将采集的光学图像和热图像发送至控制主机并存储为图片。

优选的是，所述高清线阵相机为黑白相机，线数为1线、横向像素为16000个点。

所述激光发射器发射激光并覆盖两个所述高清线阵相机的扫描区域，两个高清线阵相机的扫描范围部分重叠，在后期图像处理时进行重合叠加处理。

两个所述热红外相机的扫描范围与两个所述高清线阵相机的扫描范围相同，所述热红外相机与高清线阵相机的扫描线平行且保持5cm间距，以免激光影响热红外成像效果。

另外，连接所述控制主机和检测探头的电缆为五芯，分别与所述激光发射器、两个高清线阵相机、两个热红外相机连接。

与传统的高速铁路轨道板表面裂缝检测方法及装置相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的检测系统采用激光补光，亮度非常高，能够得到极高亮度的光学图像；

2、本实用新型的检测系统分辨率高，采用16k线阵相机，单相机扫描宽度1.2米，分辨精度能够达到0.1mm；

3、本实用新型利用双线阵相机实现了轨道板表面的全覆盖，单相机扫描宽度1.2米，双相机扫描叠加拼接；

4、本实用新型还配备了高精度测距编码器，随着轨道电动车移动，自动化控制主机采集图像，当轨道电动车停止时，主机不采集图像，有效节省了硬盘资源、减少了图像叠加浪费；

5、本系统还配备了热红外相机，可以与光学图像联合进行裂缝检测，尤其是雨后轨道板表面有水反光，影响线阵相机采集图像的情况下，热红外成像结果更容易识别裂缝，两种方法联合检测，提高了裂缝检测的准确度。

6、本系统将高速高清相机、激光器、轻便电动轨道电动车相结合，构成了一套轨道板表面裂缝车载图像检测系统，其重量轻、移动速度快，为轨道板裂缝检测提供了有效技术支撑。

附图说明

图1为本实用新型的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型中检测探头的内部设备分布图。

图中：

1、轨道电动车；2、控制主机；3、检测探头；4、笔记本电脑；5、测距编码器；6、探头支架；7-10：电缆；11、钢轨；12、轨道板；13、扫描线；14、电脑托架；15、尼龙车轮；16、刹车板；17、油门；18、供电单元；19、螺丝；20、座椅；21、裂缝；22、激光发射器；23、24：线阵相机；25、壳体；26、激光线；27、扫描范围；28、29：热红外相机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统包括放置在高速铁路轨道11上的轨道电动车1以及设置在轨道电动车1上的控制主机2、检测探头3、笔记本电脑4、供电单元18和座椅20，所述笔记本电脑4通过电脑托架14安装在所述轨道电动车1前部；所述座椅20和电脑托架14之间设置刹车板16和油门17；所述轨道电动车1底部两侧两两对称安装有四个尼龙轮15，在位于后部的一个尼龙轮上装有测距编码器5，用于测量轨道电动车的移动距离并给所述控制主机2提供脉冲触发信号；所述检测探头3通过探头支架6安装在所述轨道电动车1尾部，所述检测探头3包括壳体25、激光发射器22、对称设置在所述激光发射器22两侧的两个高清线阵相机23、24以及对称设置在所述激光发射器22两侧的两个热红外相机28、29；所述控制主机2分别与所述供电单元18、检测探头3、笔记本电脑和测距编码器5相连，用于接收所述测距编码器5发出的脉冲触发信号，控制所述激光发射器22向轨道板表面发射激光，控制两个所述线阵相机23、24采集轨道板表面的光学图像，控制两个所述热红外相机28、29采集轨道板表面的热图像，并对所采集的信号进行左右图像的拼接和裂缝的识别。

在所述控制主机2内装有采集软件，在采集软件的控制下，当达到设定的采样线数时，所述线阵相机23、24和热红外相机28、29分别将采集的光学图像和热图像发送至控制主机2并存储为图片。在本实用新型的一个实施例中，所述高清线阵相机23、24为黑白16k线阵相机，相机线数为1线、横向像素为16000个点。

所述激光发射器22发射激光26并覆盖两个所述高清线阵相机23、24的扫描区域，两个高清线阵相机23、24的扫描范围部分重叠，在后期图像处理时进行重合叠加处理。

两个所述热红外相机28、29的扫描范围与两个所述高清线阵相机23、24的扫描范围相同，所述热红外相机28、29与高清线阵相机23、24的扫描线平行且保持5cm间距，以免激光影响热红外成像效果。

另外，连接所述控制主机2和检测探头3的电缆为五芯，分别与所述激光发射器22、两个高清线阵相机23、24、两个热红外相机28、29连接。

将本实用新型的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统运至现场后按以下方式操作：

1、首先将轨道电动车1放置在铁路钢轨11上，然后将控制主机2固定至轨道电动车中部，并与供电单元18、检测探头3、测距编码器5、笔记本电脑4分别通过电缆8、10、9、7相连接；

2、控制主机2开机，司机坐至座椅20上，到此完成准备工作，后续即可开展光学图像和红外图像的采集工作；

3、司机脚踩油门17，轨道电动车向前行驶，轨道电动车车轮转动，测距编码器5跟随转动，同时发送脉冲信号至控制主机2，控制主机2接收信号后即控制检测探头3开展检测工作，在脉冲信号到达主机2后，激光发射器22开始发射激光、高清线阵相机23、24同步采集光学图像，热红外相机28、29同步采集热学图像，每发射一个脉冲信号采集一条扫描线，当达到设定采样线数时，将光学图像、热学图像返回发送至控制主机2、并存储为图片；

4、当需要停车时，司机脚踩刹车板16，即可停车，此时测距编码器会停止向控制主机2发送信号，控制主机2即控制检测探头停止激光发射、图像采样的动作；

5、在工作结束后，首先关闭控制主机，然后切断电源、断开所有连接电缆，收集、整理所有设备，最后将轨道电动车1搬离轨道，即完成光学图像和热红外图像采集工作；

6、回到室内后，利用控制主机2开展左右图像的拼接、裂缝的识别，裂缝的识别采用人工识别和机器学习联合的方法，其中机器学习识别方法采用的是快速区域卷积神经网络方法(Faster R-CNN)，至此完成轨道板表面裂缝检测工作。

Claims (6)

1.一种高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：包括放置在高速铁路轨道(11)上的轨道电动车(1)以及设置在轨道电动车(1)上的控制主机(2)、检测探头(3)、笔记本电脑(4)、供电单元(18)和座椅(20)，

所述笔记本电脑(4)通过电脑托架(14)安装在所述轨道电动车(1)前部；

所述座椅(20)和电脑托架(14)之间设置刹车板(16)和油门(17)；

所述轨道电动车(1)底部两侧两两对称安装有四个尼龙轮(15)，在位于后部的一个尼龙轮上装有测距编码器(5)，用于测量轨道电动车的移动距离并给所述控制主机(2)提供脉冲触发信号；

所述检测探头(3)通过探头支架(6)安装在所述轨道电动车(1)尾部，所述检测探头(3)包括壳体(25)、激光发射器(22)以及对称设置在所述激光发射器(22)两侧的两个高清线阵相机(23、24)、两个热红外相机(28、29)；

所述控制主机(2)分别与所述供电单元(18)、检测探头(3)、笔记本电脑和测距编码器(5)相连，用于接收所述测距编码器(5)发出的脉冲触发信号，控制所述激光发射器(22)向轨道板表面发射激光，控制两个所述线阵相机(23、24)采集轨道板表面的光学图像，控制两个所述热红外相机(28、29)采集轨道板表面的热图像，并对所采集的信号进行左右图像的拼接和裂缝的识别。

2.根据权利要求1所述的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：当达到设定的采样线数时，所述线阵相机(23、24)和热红外相机(28、29)分别将采集的光学图像和热图像发送至控制主机(2)并存储为图片。

3.根据权利要求1所述的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：所述高清线阵相机(23、24)为黑白相机，线数为1线、横向像素为16000个点。

4.根据权利要求1所述的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：所述激光发射器(22)发射激光(26)并覆盖两个所述高清线阵相机(23、24)的扫描区域，两个高清线阵相机(23、24)的扫描范围部分重叠，在后期图像处理时进行重合叠加处理。

5.根据权利要求1所述的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：两个所述热红外相机(28、29)的扫描范围与两个所述高清线阵相机(23、24)的扫描范围相同，所述热红外相机(28、29)与高清线阵相机(23、24)的扫描线平行且保持5cm间距。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高速铁路轨道板表面裂缝检测系统，其特征在于：连接所述控制主机(2)和检测探头(3)的电缆为五芯，分别与所述激光发射器(22)、两个高清线阵相机(23、24)、两个热红外相机(28、29)连接。

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