[发明专利]一种基于高度比对的轨道扣件螺帽松动检测方法

说明书

本发明公开一种基于高度比对的轨道扣件螺帽松动检测方法，属于铁路基础设施检测领域。本发明的主要步骤为：获取轨道扣件三维形貌数据，并转换为二维深度图像，在二维深度图像中确定螺帽ROI，在螺帽ROI中计算螺帽高度，并与螺帽未松动时参考高度进行比较，用于检测螺帽是否松动。本发明所提出的检测方法使用方便，不会改变现有铁路扣件结构，并且可检测多种类型扣件螺帽松动，可有效保障铁路运行安全。

技术领域

本发明涉及铁路基础设施检测领域，具体指一种基于高度比对的轨道扣件螺帽松动检测方法。

背景技术

扣件是连接钢轨和轨枕的重要部件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距以及阻止钢轨发生相对于轨枕的纵横向移动，因此，扣件在保证轨道稳定性、可靠性方面起着十分重要的作用。螺栓和螺帽是确保扣件固定牢靠的关键，螺栓或螺帽一旦发生松动，必然会导致扣件发生松动，进而造成严重的安全隐患。

在铁路基础设施检测上，我国长期以人工和静态检测为主，养护费用高，强度高，安全性差，随着高速铁路迅猛发展，对铁路检测的自动化、实时性提出了更高的要求。目前，国内外已出现了一些基于图像的扣件检测缺陷检测方法，主要通过线阵相机拍摄扣件图像，通过图像处理算法，识别扣件缺陷。但是，现有的这些扣件检测系统都无法识别和检测扣件紧固件是否松动。

专利CN201580000881X，公开了一种铁路扣件螺栓松动自动显示装置，该装置通过包括上下两层垫片，当上层垫片和下层垫片之间的摩擦力小于弹簧的张力时，上层垫片和下层垫片两者在弹簧张力作用下重叠部分分开，露出反光装置或发光装置，从而使检测设备或检测人员发现。该专利虽然可以检测出铁路扣件螺帽是否松动，但其主要缺点在于：需要在铁轨施工过程中，安装这些垫片，改变现有扣件结构。并且，这种方式需要人工参与检测，无法自动判别。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高度比对的轨道扣件螺帽松动检测方法，用以精确检测轨道扣件紧固件的活动部件包括螺栓或螺帽是否浮起，以判定紧固件是否松动，进而提取采取加固措施，以避免扣件脱离，保证轨道安全运行。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：、

一种基于高度比对的轨道扣件螺帽松动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用三维成像系统获取轨道扣件三维形貌数据；

步骤2：以轨道平面为深度图像水平面基准，将三维形貌数据转换为二维深度图像；

步骤3：在二维深度图像中检测扣件区域，根据螺帽在扣件中位置对螺帽进行粗定位，提取螺帽ROI；

步骤4：在螺帽ROI中计算螺帽高度h_c；

步骤5：根据螺帽参考高度h_b，计算螺帽松动高度Δh＝h_c-h_b；

步骤6：设定判定阈值T^h，当螺帽松动高度Δh＞T^h时，判定螺帽松动，否则，判定螺帽未浮起，T^h的取值范围为0-1000。

所述扣件螺帽外形为六边形、内圈为圆形螺孔，套装在螺杆上，用于紧固扣件弹条或基座；

所述螺帽高度是指螺帽顶部到轨道平面的高度；

优选地，所述轨道平面是指钢轨的底部平面。

所述步骤1中三维成像系统包括线结构光扫描三维成像系统，面结构光三维成像系统，单目激光散斑三维成像系统，双目激光散斑三维成像系统，双目立体视觉三维成像系统，TOF三维成像系统，光场成像三维成像系统。