[发明专利]一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置及方法。

背景技术

钢轨的固有几何结构及表面损伤对在线钢轨探伤的检测结果影响很大，使得在线钢轨重伤探伤装置无法区分钢轨内部核伤和钢轨表面的三角坑和剥离掉块情况。钢轨的固有几何结构及表面损伤不仅对电磁原理的钢轨探伤设备有影响，对超声原理的钢轨探伤设备同样具有较大影响，因为超声探伤需要传感器与钢轨密贴，其接触表面的耦合程度直接影响探测结果。所以，必须解决的一个问题是如何去除钢轨的固有几何结构及表面损伤对在线钢轨探伤设备探测钢轨内部损伤时造成的影响。

传统的解决方法是：对于超声波探伤，增加超声探头与钢轨表面的耦合接触程度，加耦合剂；对于电磁方法是要求表面平整，甚至要求表面打磨。这样，不仅操作不方便，效率低，而且增加了作业成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置和方法，以消除钢轨的固有几何结构及表面损伤对在线钢轨探伤设备探测钢轨内部损伤时造成的影响，并且提高了可操作性，提高了工作效率，降低了作业成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置，所述在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置包括：工业CCD线阵摄像机、辅助光源、控制机箱；控制机箱中包含嵌入式系统、系统电源、通信接口、光源激励控制器、线阵图像采集接口。其中，所述工业CCD线阵摄像机与线阵图像采集接口连接；辅助光源与光源激励控制器连接；系统电源、通信接口、光源激励控制器、数字线阵图像采集接口分别与嵌入式系统连接。

优选地，所述工业CCD线阵摄像机包括线阵型电荷耦合器件CCD传感器、镜头和数据传输接口。优选地，所述控制机箱安装于列车底盘的下方。

优选地，所述嵌入式系统包含嵌入式微处理器、构成微处理器系统的外围接口电路和辅助提高数字图像处理速度的现场可编程逻辑阵列(FPGA)芯片。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方法，所述在线钢轨探伤的图像处理辅助检测方法实现步骤包括：第一步、在列车在线运行过程中，嵌入式控制系统控制光源激励控制器使两个辅助光源照射钢轨表面，工业CCD线阵摄像机通过数字线阵图像采集接口的控制采集钢轨表面的图像信息。第二步、数字线阵图像采集接口将图像信息传输到嵌入式系统。第三步、嵌入式系统使用图像处理技术对采集到的钢轨图像进行处理；从处理后的钢轨图像中统计钢轨表面的损伤信息及固有结构信息。第四步、嵌入式系统进一步将所获得的钢轨表面损伤信息进行分类和损伤程度计算。第五步、嵌入式系统将损伤分类信息与损伤程度信息通过通信接口传输到在线钢轨损伤探测装置。第六步、嵌入式系统所传输的信息与在线钢轨损伤探测装置采集信号进行信息融合，从而减少在线钢轨损伤探测装置检测钢轨内部损伤时受表面损伤的干扰程度。

优选地，所述第三步的图像处理技术包括钢轨轨缝识别技术和钢轨表面缺陷识别技术，所述第六步的信息融合处理包括加权融合法和系统函数融合法。

本发明用视频识别的方法来获得钢轨表面的信息，然后用这些信息与重伤探测传感器的信息融合，从而减少表面缺陷的信息干扰。

本发明的有益效果在于：应用了线阵CCD图像采集技术、数字图像处理技术和信息融合方法，解决了在线钢轨探伤装置探测钢轨内部缺陷时受到轨道固有几何结构及表明缺陷的干扰的问题，使在线钢轨探伤装置可以直接输出对轨道交通具有较大潜在危害的钢轨重伤情况。高速钢轨探伤技术的优点是可以在线使用，可及时发现重伤钢轨，所以有重要的应用价值，但由于高速钢轨探伤装置需要装备在高速运行的列车上，所以其传感方式必须采用非接触的方式，这种方式感应钢轨内部重伤，非常容易受到钢轨固有几何结构及表面损伤的影响，在线钢轨探伤的图像处理辅助方法有效解决了这一难题。

附图说明

图1是本发明的在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置的总体结构图。

图2是在线钢轨探伤的图像处理辅助检测装置的安装位置及连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例详述如下：