手推式钢轨磨耗状态检测仪的研制

基于机器视觉图像识别测量技术,研制了一种手推式磨耗状态检测仪,实现了对钢轨廓型、钢轨顶面不平顺及轨底坡的连续同时测量,并对仪器的测量精度进行了校验。结果证明,所制仪器的示值误差为-0.016～+0.003 mm,测量重复性精度达到了0.018 mm,可满足高铁及城市轨道交通工务作业要求。     

应用微机图像处理技术实现钢轨磨耗自动测量的研究

以微机为基础，用光电子技术和图像处理技术研制了一套钢轨磨耗自动测量试验样机。文中采用边缘线性内插算法对光带图像细化，并应用直接线性变换原理对细化的光带进行坐标变换，从而求得钢轨磨耗值。经试验和精度分析证实，该样机在动态的测量精度能满足钢轨磨耗测量精度的要求。     

基于机器视觉的钢轨对接焊高精度检测方法

为提高闪光对接焊设备焊接过程的焊接精度,提出一种基于机器视觉和图像处理技术结合的钢轨对接焊高精度定位检测方法。该方法采用黑白面阵CMOS工业相机、线激光器作为主要检测硬件,其中线激光器发射的激光分别垂直投射在与轨道轴线平行的轨顶面和轨侧面上,通过对工业相机所采集的图像进行特征提取,针对多种不同特征进行模式识别,从而获得钢轨顶部和侧面高度差。通过重复性与可靠性试验,表明该方法满足工程实际检测要求。与传统的手工检测方法相比,本方法具有更高的精度,且受外部环境的影响较小,满足工况环境条件下的焊接精度要求,在复杂环境下同样可获得较好的检测效果。     

基于机器视觉的钢轨表面检测光学模型的研究

在机器视觉的检测中,图像是整个系统中最重要的原始数据,其质量决定了后期图像处理的效果和速度。为探讨高质量图像的采集,提出一种基于线阵CCD相机和线阵光源的钢轨表面缺陷检测的光学理论模型,分析线阵CCD采集系统中振动模糊的原因,推导出图像灰度值与系统振动幅度和缺陷深度的关系,研究光源照射角度和相机拍摄角度对图像灰度和缺陷区域对比度的影响,并通过实验验证模型的合理性。结果表明:缺陷区域图像灰度值随着钢轨表面缺陷深度增大而降低,采用较低的光源照射角度可增大缺陷与背景的对比度,突出缺陷特征便于后期图像处理的缺陷识别。     

测量钢轨断面磨耗的最佳定位基准

通过对钢轨断面磨耗测量的误差分析，根据《４３－７５ｋｇ／ｍ钢轨供货技术要求》，分析了新轨的制造偏差，并对现场运用轨的情况进行了分析研究，论证了测量钢轨断面磨耗的最佳定位基准应力钢轨非工作侧的轨头侧面和轨轭定位，理论计算和仪器测量证明了该定位基准最合理。     

钢轨磨耗测量中的光平面标定

针对高速铁路钢轨磨耗测量中如何得到光平面和摄像机之间的映射关系问题,提出一种基于标定板的光平面参数标定法。该方法采用2个CCD摄像机和2个扇形激光光源构成钢轨轮廓获取系统,分别布置在左右钢轨内侧。与以往的磨耗测量系统比较,该方法使用的设备较少,降低了检测成本,也减少了图像处理、分析等工作。通过定标,可直接得到光平面系数,进而推导出与摄像机的几何关系。试验结果表明,该方法获得的光平面精度较高,从而保证了光平面与摄像机之间映射关系的精度,满足磨耗测量的要求。     

移动式交流钢轨闪光焊机

移动式钢轨闪光焊机是无缝线路建设施工中的重要设备,其性能直接影响钢轨焊接接头的质量。鉴于进口的移动式闪光焊机价格昂贵,我国铁路科研院所进行了移动式交流钢轨闪光焊机的研制工作。从焊机总体结构、焊接主电路、系统控制、液压传动等方面,介绍移动式交流钢轨闪光焊机的组成及原理,概括我国自主开发研制的该种焊机的特性。     

光电式钢轨磨损实时检测系统

采用近红外线状光源、CCD及计算机图像处理等技术,实现钢轨磨损检测系统的软硬件设计。应用三圆柱光学透镜联合对一点式激光进行色散,得到光强分布较均匀的线状激光光源。用高分辨率(752×782)CCD面阵摄像机实时采集钢轨扫描图像,经过A/D变换输出给图像处理系统。图像处理系统根据钢轨的形状和特点,选用最佳的模型和计算方案进行图像处理,对照标准钢轨断面图像快速、准确地计算出钢轨面的磨损值,判断钢轨受伤程度。系统在限速80 km.h-1条件下对钢轨断面的实时检测结果表明,系统符合设计要求,精度达到0.1 mm。     

K1000型钢轨焊机推瘤刀激光熔覆修复研究

为修复已磨损的推瘤刀,利用正交实验,确定出熔覆试验最优激光功率、离焦量和扫描速度分别为1.6kW,20 mm和4mm·s-1;据此进行相关的激光熔覆修复实验.熔覆材料以Ni60自熔性合金粉末为主,随着碳化钨(WC)粉末质量分数的增大,熔覆层的平均显微硬度和相对耐磨性先增大后减小,当WC粉末的质量分数为25％时,熔覆层的平均显微硬度和相对耐磨性分别达到最大值648.7 HV和3.49;在Ni60自熔性合金粉末和WC粉末的混合物中加入稀土CeO2粉末后,熔覆层深度小于1.0mm部分的显微硬度明显提高,超过700HV,能够满足推瘤刀刃口处硬度为56HRC的要求;稀土CeO2粉末的添加量对熔覆层显微硬度的影响不大;当WC粉末和稀土CeO2粉末的质量分数分别为25％和1.5％时,熔覆层的磨损失重仅为3.4 mg.     

钢轨探伤作业标准化的探讨

从钢轨探伤作业标准化的特点和意义出发,阐述钢轨探伤作业标准化的内容、依据和实施方法,并在实践中进行检验。     

基于机器视觉的激光焊缝余高检测技术

激光焊技术的应用促进了轨道车辆产品的档次提升,而在搭接接头焊接过程中,由于间隙影响会出现焊缝表面余高不足,直接影响焊缝质量。传统的表面余高测量方法无法满足检测精度及交检节拍要求。针对这一检测需求,研究开发了基于机器视觉的激光焊缝余高检测技术。该技术通过重建焊缝表面点云,进行图像校正与分析,获取特征点并计算余高。通过试验验证了该方法的可靠性及检测精度。所测余高值与破坏性金相检测方法测量余高值之间的差异对比结果表明,其检测精度优于0.05 mm,能够满足激光焊质量评估要求。     

钢轨焊接接头平直度测量方法及分析

直尺+塞尺法测量焊接接头平直度有一定的局限性,有时不能真实反映焊接接头的实际平顺程度。采用SEC(Straight Edge Compact)电子平直尺(仪)测量钢轨焊接接头平直度,通过分析1m范围内的平直度曲线,得出4种典型曲线。根据不同类型的平直度曲线,可找出造成超差的原因,并制定出有效的改进焊接和打磨工艺措施。     

基于机器视觉的受电弓动态包络线检测系统

介绍了受电弓弓头结构及受电弓动态包络线机器视觉的检测系统组成,摄像机标定方法,并论述了动态包络线的检测原理和模板匹配算法。实验结果表明,该系统对受电弓动态包络线的分析提取方法可行,精度高,从而进一步为受电弓动态包络线检测提供了理论和实践基础。     

鲁棒实时钢轨表面擦伤检测算法研究

应用图像处理和模式识别技术,分析高速线阵扫描相机采集的钢轨数字图像,提出鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法。这种算法首先分析采集图像在垂直方向的投影曲线,提取准确钢轨图像;之后,借鉴人类视觉对比度感知机理,将钢轨灰度图转换为灰度对比图,并基于最大熵原理进行二值化处理,分割出可疑擦伤区域;然后根据经验知识判定钢轨表面的可疑擦伤。实验验证表明:新算法的检测性能高,平均准确率为90.7%,平均漏检率为3.95%;检测速度快,平均检测时间不超过40 ms。