[发明专利]基于5G的激光扫描钢轨磨损检测系统及方法

说明书

一种基于5G的激光扫描钢轨磨损检测系统及方法，包括有远程PC机、检测车两大部分，检测车上搭载GPS、编码器、上位机、下位机、位置模块、激光轮廓传感器、工业黑白CCD相机，通过轨道车在铁轨上自动行驶，运用5G技术将远程图像数据采集完成后传输至PC机处理，以快速、精确、高效的方式检测铁轨磨损情况。该发明拥有结构简单，使用方便，可直接用于钢轨磨耗检测，极大的减少铁路后期维护成本并提高维护效率，且软件具有易维护的特性。

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，具体涉及基于5G的激光扫描钢轨磨损检测系统及方法，用于激光扫描铁路钢轨磨损消耗的检测。

背景技术

随着我国铁路交通运输的迅速发展，铁路交通出行是大家出行方式的最佳选项之一。目前我国“八横八纵”的铁路网上面每年都有亿万次的运输量。这对铁路运输的“基石”——钢轨产生了相当大的负荷，这其中对钢轨的磨损是相当大的。

从中国国家铁路集团有限公司获悉，2020年7月份，全国铁路固定资产投资完成671亿元，同比增长3.6％，其中基建大中型项目投资完成499亿元，同比增长11.3％。截至2020年7月底，全国铁路营业里程达到14.14万公里，其中高铁3.6万公里。而在未来的几年，我国铁路线仍然会有相当大的发展。在这巨大的数字量下，钢轨的磨损是不可忽视的问题，过度磨损后的钢轨会对运行列车的安全构成巨大威胁。

近十多年来，由于行车速度提高，运量增大，需进一步提高轨道的不平顺性，要求更准确地测出轨道不平顺波形，因而促进了轨道检测新技术的发展。现有主流检查方式主要依靠人工检查以及大型的检测车，人工检查效率低且需要对工人进行培训，工人需要时间积累经验，不能保证百分百的准确率；大型检测车准确率高，但需要对工人进行相应培训，且大型检测车灵活性较低，成本高。于是便需要快捷、安全、方便的对钢轨进行损耗检测。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于5G技术的激光扫描钢轨磨损检测系统及方法，目的是通过轨道车在铁轨上自动行驶，运用5G技术将远程图像数据采集完成后传输至PC机处理，以快速、精确、高效的方式检测铁轨磨损情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，基于5G技术的激光扫描钢轨磨损检测系统，其特征在于，包括有远程PC机、检测车两大部分；检测车分上方和下方，检测车的下方的下位机连接位置模块、设在轮侧的激光轮廓传感器和编码器；上方搭载上位机，上位机连接GPS定位器、工业黑白CCD相机；检测车上的上位机电脑终端通过5G网络与远程PC机通信连接。

所述的下位机采用型号为STM32f407的主控芯片。

当检测车同远程PC机通信时采用5G网络，其中包括上位机的钢轨轮廓信息与相机拍摄磨损处照片的回传。

利用基于5G技术的激光扫描钢轨磨损检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，检测车通过GPS定位器以及编码器的测距进行定位，下位机的主控芯片采用型号为stm32f407，以此芯片进行控制；检测前，在远程PC机上设定好检测路段钢轨外形数据的标准值，以及检测路段的位置信息；在检测车的上位机上设定好检测间隔路程，开启检测车，检测车在检测钢轨上运行；

步骤2，根据上位机所设置检测间隔路程，当检测车运行在钢轨上时，经过设置检测间隔路程时，激光轮廓传感器进行一次检测；当主控芯片获得位置模块测量到一个定值时，便向激光轮廓传感器发出检测命令，主控芯片将获得的激光检测传感器所测得的钢轨外形数据传送给上位机，上位机将钢轨外形数据与此时检测车所检测钢轨的位置信息利用5G网络传递给远程PC机；

步骤3，远程PC机将所接受的钢轨轮外形据同位置信息匹配，处理钢轨外形数据，将得到的钢轨外形数据输入到对应的数学模型中，若钢轨外形数据处于提前设定范围中，则直接存储数据，若钢轨外形数据不合理，发送命令至检测车，由下位机控制对异常点拍照回传，远程PC机将异常点照片与该点的钢轨轮廓数据以及位置信息共同存储；