[发明专利]车辆轮对踏面缺陷在线检测方法及装置

摘要

本发明公布了一种在线检测低速运行中铁路车辆轮对踏面缺陷的方法和装置。本发明中结构光光源发出的光线照射到轮对踏面上，在踏面上形成投影图像。当轮对运行到设定位置时，第三个位置传感器发出触发信号，启动图像传感器拍摄一系列踏面投影图像。通过分析计算可以得到实际拍摄图像与无缺陷图像的偏差图像，进一步判断偏差图像中是否存在缺陷，并可以最终计算出踏面缺陷参数。采用该方法，在整个检测过程中检测装置与轮对没有接触，检测装置不会产生磨损现象，检测装置易于维护；检测装置能够实时在线采集、处理分析。

主权项

1、车辆轮对踏面缺陷在线检测方法，其特征在于该检测利用结构光光源在踏面缺陷上的投影信息检测踏面擦伤和踏面剥离两个缺陷参数，具体包括以下步骤：(1)当车辆运行到检测区间时，检测车辆运行速度，当速度V在0～10千米/小时时肩动检测单元；(2)当速度V在0～10千米/小时时启动光源，由一系列有规则排列的光线组成的结构光照射到车辆轮对的踏面上，结构光在踏面上的投影通过线阵摄像机成像，形成踏面的投影图像；(3)当车辆轮对运行到检测位置时，测速位置传感器产生触发信号，实时检测此触发信号，控制图像采集装置采集一系列结构光在踏面上的投影图像；车轮的每一侧通过3台以上的摄像机，使拍摄的范围可以完整覆盖车轮踏面的一周；(4)对应每幅图像的采集时刻tx，首先根据已知的踏面尺寸参数T(x，y，z)，得到没有缺陷情况下在tx时刻光源与踏面的交线C(x，y，z)，以及该交线的投影图像P(α，β)，其中α，β为摄像机成像面的坐标，x，y，z为物方空间坐标；(5)tx时刻对应的实际拍摄图像为p′(α，β)，该图像包含了踏面上的缺陷信息，则实际图像与无缺陷图像的偏差图像ΔP为：ΔP＝P′(α，β)-P(α，β)；(6)设e是判断缺陷是否存在的临界值，e≤0.1mm，如果ΔP中各像素的偏差值均小于e，则判断该图像上没有缺陷存在；反之则判断偏差图像中存在缺陷，且偏差值大于e的像素点对应为踏面缺陷上的点；(7)根据图像采集时刻tx，以及成像关系，可以得到每个缺陷点对应到物方空间的缺陷位置；同时，偏差图像ΔP中某点的偏差量ΔPi与该点对应缺陷点的深度di、以及对应缺陷点处的切平面相对于光平面的夹角ω成正比；图像采集装置的位置关系确定后，角度ω是已知量，通过ΔPi的值可以计算出对应缺陷点的深度di的值：di＝ΔPi×tanω；(8)将一系列线阵图像拼接为一幅二维图像，并将没有缺陷的图像像素的灰度值置为0，有缺陷的图像像素的灰度值置为该像素对应踏面缺陷点的缺陷深度di，则这幅二维图像即为踏面缺陷的图像；(9)对于踏面擦伤参数，求出擦伤缺陷图像中最大的缺陷点的深度，即为踏面擦伤参数的值；对于踏面剥离参数，求出剥离缺陷图像中起始与终止缺陷点对应的滚动圆长度，即为踏面剥离参数的值。