钢轨焊缝自动识别系统及方法技术方案

提供一种钢轨焊缝自动识别系统，包括：声波传感器，其配置为向钢轨发射声波以及接收来自钢轨的回波；耦合介质；皮轮，其内部固定设置所述声波传感器并填充所述耦合介质，且可滚动地压接在钢轨踏面上以形成声波传感器、耦合介质、皮轮、钢轨之间的声波传输通道；焊缝识别单元，用于对声波传感器接收的回波进行处理以识别焊缝；定位单元，用于确定所识别到的焊缝在钢轨上的坐标位置；存储单元，用于存储修正数据；修正单元，用于根据所述修正数据修正所识别到的焊缝数据。还提供了一种钢轨焊缝自动识别方法和一种钢轨缺陷检测系统。别方法和一种钢轨缺陷检测系统。别方法和一种钢轨缺陷检测系统。

【技术实现步骤摘要】
钢轨焊缝自动识别系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种钢轨焊缝自动识别系统及方法，其可应用于钢轨探伤设备上，属于钢轨探伤


技术介绍

[0002]中国专利CN201811503525提出了一种利用钢轨表面图像识别的方式识别焊缝的方法。该专利所述方法实时拍摄钢轨表面图像，数据量大，在钢轨无焊缝区域造成大量信息冗余。同时该专利所述图像识别计算和标记过程存在较大延时，焊缝标记位置容易产生误差。同时其利用图像灰度值的差异区分焊缝和正常钢轨需建立在海量标准焊缝照片的提取和训练上，实施条件和难度都很大，在实际探伤中路况状态复杂，识别准确性也难以保证。
[0003]此外，焊缝数据与轨道缺陷的检测涉及到铁路运行的安全性，快速有效地检测焊缝有利于提高铁路运行安全性，也是长久以来待解决的问题。
[0004]因此，有必要研究一种钢轨焊缝自动识别系统及其方法来解决上述的技术问题。

技术实现思路

[0005]经过研究发现，目前我国现役钢轨中存在的大量焊缝，在采用声波探测钢轨缺陷或伤损时，对探测结果存在一定的干扰。具体地，焊缝的焊筋出波与钢轨母材轨头核伤出波很相近，使得在进行探伤数据分析时不容易区分是焊缝还是伤损。也就是说，例如采用钢轨探伤车进行钢轨缺陷检测时，尽管其运行速度快，但因后期数据分析人员不能区分焊筋波和轨头核伤，很容易造成误判或者漏判。伤损误判会造成工务人员进行无谓的现场复验，费时费力，核伤漏判则容易造成断轨等严重事故。
[0006]本专利技术基于以上研究发现，为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，提供了一种钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于包括：
[0007]声波传感器，其配置为向钢轨发射声波以及接收来自钢轨的回波；
[0008]耦合介质；
[0009]皮轮，其内部固定设置所述声波传感器并填充所述耦合介质，且可滚动地压接在钢轨踏面上以形成声波传感器、耦合介质、皮轮、钢轨之间的声波传输通道；
[0010]焊缝识别单元，用于对声波传感器接收的回波进行处理以识别焊缝；
[0011]定位单元，用于确定所识别到的焊缝在钢轨上的坐标位置；
[0012]存储单元，用于存储修正数据；
[0013]修正单元，用于根据所述修正数据修正所识别到的焊缝数据。
[0014]根据本专利技术的另一方面，修正数据可以包括来自铁路维护部门经过现场确认后的焊缝数据及其对应的坐标位置，也可以包括例如经过焊缝识别单元多次识别均为焊缝的相关数据，或者其组合。
[0015]根据本专利技术的另一方面，皮轮设置在可沿轨道运动的钢轨探伤设备上，且随着该探伤设备在轨道上的运动而在钢轨踏面上滚动，以实现钢轨焊缝的连续识别。
[0016]根据本专利技术的另一方面，设置所述声波传感器以使得其发射的声波在钢轨踏面的入射点与钢轨踏面中心线之间的距离为0.14～0.4L，且在钢轨踏面处形成35～50度的折射角，且与钢轨纵剖面形成8～15度夹角，其中，L为钢轨侧面与钢轨踏面中心线之间的距离。
[0017]根据本专利技术的另一方面，所述声波传感器包括分置于一条钢轨的内外两侧的第一声波传感器和第二声波传感器，第一声波传感器和第二声波传感器在钢轨的同一位置均检测到焊缝时，才将其认定为焊缝。
[0018]根据本专利技术的另一方面，所述焊缝识别单元可以包括与所述第一声波传感器和第二声波传感器分别对应的第一焊缝识别单元和第二焊缝识别单元，用于分别根据第一声波传感器和第二声波传感器接收的回波进行处理以独立识别焊缝。
[0019]根据本专利技术的另一方面，所述的钢轨焊缝自动识别系统还包括编码器单元，用于发送触发信号到所述声波传感器以触发所述声波传感器周期性地工作，且其同步跟随所述探伤设备的车轮转动，以确定所探测到的焊缝在钢轨上的坐标位置。
[0020]根据本专利技术的另一方面，所述回波包括来自焊缝处轨头鄂部带状凸起带来的二面角反射。
[0021]根据本专利技术的另一方面，所述焊缝识别单元还包括回波时间增益补偿单元，其中存储有声波传输时间和增益值的对应系数表。
[0022]根据本专利技术的另一方面，设置在钢轨同一位置的第一声波传感器和第二声波传感器之一检测到焊缝而另一个未检测到焊缝时，判定为钢轨裂缝，优选地，可通知维护人员进行确认。
[0023]根据本专利技术另一方面，根据确认结果生成修正数据存储至存储单元。
[0024]根据本专利技术另一方面，设置在钢轨同一位置的第一声波传感器和第二声波传感器之一检测到焊缝而另一个未检测到焊缝时，修正单元进行修正处理，若未修正处理成功，则判定为钢轨裂缝，优选地，通知维护人员进行确认。
[0025]根据本专利技术另一方面，本专利技术还提供了一种钢轨焊缝自动识别方法，其特征在于采用前述的钢轨焊缝自动识别系统对钢轨焊缝进行识别。
[0026]根据本专利技术另一方面，本专利技术还提供了一种钢轨缺陷检测系统，其特征在于采用前述的钢轨焊缝自动识别系统对钢轨缺陷检测结果进行修正。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1)实现了焊缝实时、自动识别和/或打标，极大地方便了探伤人员监控和分析数据，提高了工务探伤效率；2)可修正焊缝识别结果，提高了准确性和效率；3)提高了铁路运行的安全性。
附图说明
[0028]图1为根据本专利技术优选实施例的钢轨焊缝自动识别系统的结构示意图；
[0029]图2为根据本专利技术优选实施例的声波反射法识别焊缝的原理图；
[0030]图3为根据本专利技术优选实施例的基于FPGA和可编程增益放大器的回波时间增益补偿单元的工作流程图示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图，通过优选实施例来描述本专利技术的最佳实施方式，这里的具体实施
方式在于详细地说明本专利技术，而不应理解为对本专利技术的限制，在不脱离本专利技术的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本专利技术的保护范围之内。
[0032]实施例1
[0033]参见图1-2，本专利技术提供了一种钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于包括：
[0034]声波传感器2，其配置为向钢轨发射声波以及接收来自钢轨的回波；
[0035]耦合介质；
[0036]皮轮1，其内部固定设置所述声波传感器2并填充所述耦合介质，且可滚动地压接在钢轨踏面3上以形成声波传感器、耦合介质、皮轮、钢轨之间的声波传输通道；
[0037]焊缝识别单元，用于对声波传感器接收的回波进行处理以识别焊缝；
[0038]定位单元，用于确定所识别到的焊缝在钢轨上的坐标位置；
[0039]存储单元，用于存储修正数据；
[0040]修正单元，用于根据所述修正数据修正所识别到的焊缝数据。
[0041]可以理解的是，皮轮1可在钢轨踏面上滚动，而声波传感器2并不随皮轮1的滚动而滚动，其相对于钢轨踏面的距离、角度以及声波在钢轨踏面的入射点位置是相对固定的。也就是说，在皮轮1滚动的过程中，声波传感器2仅仅是平行于钢轨踏面向前移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于包括：声波传感器，其配置为向钢轨发射声波以及接收来自钢轨的回波；耦合介质；皮轮，其内部固定设置所述声波传感器并填充所述耦合介质，且可滚动地压接在钢轨踏面上以形成声波传感器、耦合介质、皮轮、钢轨之间的声波传输通道；焊缝识别单元，用于对声波传感器接收的回波进行处理以识别焊缝；定位单元，用于确定所识别到的焊缝在钢轨上的坐标位置；存储单元，用于存储修正数据；修正单元，用于根据所述修正数据修正所识别到的焊缝数据。2.根据权利要求1所述的钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于所述皮轮设置在可沿轨道运动的钢轨探伤设备上，且随着该探伤设备在轨道上的运动而在钢轨踏面上滚动，以实现钢轨焊缝的连续识别。3.根据权利要求1或2所述的钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于设置声波传感器以使得其发射的声波在钢轨踏面的入射点与钢轨踏面中心线之间的距离为0.14～0.4L，且在钢轨踏面处形成35～50度的折射角，且与钢轨纵剖面形成8～15度夹角，其中，L为钢轨侧面与钢轨踏面中心线之间的距离。4.根据权利要求1所述的钢轨焊缝自动识别系统，其特征在于所述声波传感器包括分置于一条钢轨的内外两侧的第一声波传感器和第二声波传感器，第一声波传感器和第二声波传感器在同一坐标位置均检测到焊缝时，才确定焊缝的存在。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冲，
申请(专利权)人：北京新科启源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：