[发明专利]基于惯性技术及机器视觉融合的钢轨焊缝检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于惯性技术及机器视觉融合的钢轨焊缝检测方法及系统，其中该方法包括：两惯性传感器实时采集钢轨反馈给列车左右轴箱的加速度值；惯性处理装置根据该处加速度值确定疑似钢轨焊缝不平顺时发出采集命令；图像处理装置将采集命令发送至安装于车下左右两侧的高速成像设备，记录发送采集命令时的第一里程信息；两高速成像设备在接收到采集命令时，开始采集钢轨表面图像；图像处理装置在累计里程信息为第二里程信息时，将停止采集命令发出；两高速成像设备在接收到停止采集命令时停止采集图像；图像处理装置根据第一里程至第二里程内的钢轨表面图像进行钢轨焊缝检测。本发明通过惯性技术和机器视觉融合实现高效准确地检测钢轨焊缝。

技术领域

本发明涉及钢轨检测技术领域，尤其涉及一种基于惯性技术及机器视觉融合的钢轨焊缝检测方法及系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

普速铁路一般是把一定长度的钢轨通过鱼尾板和螺栓联结，这种联结方式会产生钢轨接头。钢轨接头处的几何不连续性在列车通过时会产生较大的轮轨动力，对轨道的损伤比较严重，也是轨道最薄弱的环节。现代高速铁路为了避免这个问题采用了焊接方法，将标准长度的钢轨焊接成所需的长度，形成了无缝钢轨线路。无缝钢轨线路的平顺性更高，不仅可以提高列车运行速度，还可以提高乘客乘坐舒适度，同时，对延长钢轨的使用寿命也有较大帮助，从而可大大降低养护维修的工作量，具有十分重要的工程应用意义。

然而，在钢轨焊接的过程中，由于各种原因导致焊缝会出现不平整，经过列车长时间的通行，因此很难保证钢轨长期、绝对的平顺，钢轨不平顺是引起车辆振动的主要原因，车辆在钢轨上行驶的过程当中，钢轨的不平顺会引起车轮振动，通过轴箱依次传递给转向架和车体，从而引起车辆的振动，造成乘客的乘坐舒适度降低，还可能引发钢轨焊缝处压溃、波磨和其他车辆问题。因此，控制焊缝不平顺几何尺寸对保障高速铁路安全、稳定、经济运营是非常重要的。

目前，对钢轨焊缝的检测大致分为无损探伤法、图像机器识别系统和车辆动态响应测量系统三类。目前主流的钢轨焊缝检测方法即为超声波探伤法，超声探伤法的准确率较高，适应面较广，系统复杂度高，检测的最高速度往往不超过80km/h，对高速铁路的检测周期较长。图像采集处理系统，可以通过图像采集识别技术对焊缝进行检测，可采集外观图像，可以适应高速的检测场景，但是对钢轨焊缝这种不明显的特征识别效果不理想，对焊缝内部的变化无法进行评判，且在整个检测过程中需要持续采集图像，产生较多无效数据，从检测的模式和效果都需要进行进一步提升。采用基于轴箱惯性器件响应的车辆动态响应测量系统进行测量具有简单、经济的优势。但是使用轴箱加速度法时需要对数据进行筛选，极易产生错误，从而对钢轨的焊缝不平顺性产生错误判断。

发明内容

本发明实施例提供一种基于惯性技术及机器视觉融合的钢轨焊缝检测方法，用以通过惯性技术和机器视觉融合实现高效准确地检测钢轨焊缝，该方法包括：

第一惯性传感器实时测量垂直方向上的第一加速度值，第二惯性传感器实时测量垂直方向上的第二加速度值；所述第一惯性传感器安装在车辆的右侧轴箱，所述第二惯性传感器安装在车辆的左侧轴箱；

惯性处理装置持续采集所述第一加速度值和第二加速度值，在根据所述第一加速度值和第二加速度值确定疑似钢轨焊缝不平顺时，发出图像采集命令；

触发模块接收所述图像采集命令，将所述图像采集命令发送至图像处理装置；

图像处理装置将图像采集命令发送至第一高速成像设备和第二高速成像设备，记录发送采集命令时的光电编码器提供的第一里程信息；

第一高速成像设备在接收到所述采集命令时，开始采集右侧钢轨表面图像，第二高速成像设备在接收到所述采集命令时，开始采集左侧钢轨表面图像；所述第一高速成像设备安装于车辆下右侧，所述第二高速成像设备安装于车辆下左侧；