检测技术在铁道车辆行业上的应用1.docx

1、检测技术在铁道车辆行业上的应用1检测技术在铁道车辆行业上的应用1检测技术在铁道车辆行业上的应用 一、检测技术在铁道车辆行业上的应用概述 1、车辆运行检测 地对车的检测：5T技术 TH： TA： TP： TF： TW： 车内设备运行状态检测-客车车内设备检测 轴温报警器 发电车视频监控、火灾自动报警 配电柜触头温度自动检测 空调电器自动检测 制动系统检测 2、车辆运用维修检测 站内电控自动试风系统 列尾风压检测 脱轨器位置可靠性检测 车辆占线及位置定位检测 列检职工站场作业位置自动定位 自动试风系统 鞲鞴行程自动测量 关门车检测 3、车辆定期维修检测 无损探伤 超声波探伤：车轴、轮辋、空心轴 电

2、磁探伤：车轴、其它车辆配件 自动探伤，多角度多通道复合探伤：车轴 长度位移测量 轮对收支测量：自动测量机 高精度尺寸测量：轴径测量、轴承内径测量、轴承配件测量 大尺寸配件测量：弹簧高度、钩尾框、侧架、车钩钩舌、承载鞍、斜锲等磨耗尺寸利用机器视觉代替人工样板 压力检测 电控单车试验器 各类制动阀试验台 位置定位检测 车辆位置检测 关键配件位置 关键岗位作业人员位置 电子标签、条码配件信息 配件管理电子标签 车号标签 关键配件条码管理 机器视觉及激光测量在车辆检测中的应用 1、机器视觉 机器视觉 在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大

3、批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。正是于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。 基本构造 一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、相机、图像处理单元、图像处理软件、监视器、通讯 / 输入输出单元等。 工作原理 机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像

4、素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等，实现自动识别功能。 典型结构 机器视觉LED光源 一个典型的机器视觉系统包括以下五大块： 照明 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。 常用的几种光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，

5、所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。 照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。 镜头 镜头选择应注意： 焦距目标高度 影像高度 放大倍数 影像至目标的距离 中心点 / 节点畸变 相机 按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机

6、和高分辨率相机:线扫描CCD和面阵CCD；单色相机和彩色相机。 图像采集卡 图像采集卡可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。图像采集卡直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等等。 应用领域 机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面： 1. 检测：又可分为高精度定量检测和不用量器的定性或半定量检测。 2. 机器人视觉：实现物体的智能识别和定位。 车辆检测方面应用实例 1、TF货车动态图象检测系统 2、关门车自动检测系统 3、车轴轴号自动识别 4、车辆装载超高超限检测 5、踏面擦伤图像检测系统 踏面视觉检测系统高速摄像机及辅助光源构成。 依转向架情况，沿轨两侧双向，在一个轮对完整

7、展开面上合理布置，保证摄像机完整拍摄踏面情况。 机器视觉系统对轮对踏面进行拍摄，对存在踏面故障的轮对图像识别提取，使得检测结果更为直观 2、激光位移传感器测量 激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。 按照测量原理,激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量。 激光器 激光器是能发射激光的装置。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式

8、输出。 于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 激光三角测量法原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分

9、析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。 采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到的水平。比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到%高分辨率，%高线性度，高响应，适应恶劣环境。 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物

10、体之间的距离。 同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。 采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到的水平。比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到%高分辨率，%高线性度，高响应，适应恶劣环境。 激光回波分析法 激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发

11、射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低。 与其他位移传感器比较 电涡流位移传感器 分辨率：电涡流传感器的分辨率最高也可达到，与激光位移传感器基本相当 线性度：电涡流传感器的线性度一般较低，为量程的1%左右，高端激光位移传感器则一般为% 测量条件：电涡流传感器要求被测体为导体而且非导磁，即不导磁的导体，例如铝、铜等。铁则不行。激光位移传感器则对无论被测体是否导磁、是否导电都能测

12、。 电容位移传感器 电容式位移传感器精度非常高，远高于激光位移传感器，但是电容位移传感器的量程很小一般小于1mm，激光位移传感器的量程最大可做到2m。 车辆检测方面应用实例 轴承内径测量仪 轴承内径测量仪采用激光位移传感器作为核心测量部件，用来高精度地测量轴承内径，达到精确匹配轴颈的要求。要将对圆形内径的测量转换为线性测量，需要一套稳定定位机构实现。 2122 T型自动定心结构采用高硬度、高稳定材料构成，以确保长期稳定使用。T型结构和激光位移传感器紧密贴合，通过校正，保证激光线是T型横梁的垂直平分线。 2324211822 系统通过T型部件与圆形密贴时的几何关系和力学关系，确保激光位移传感器发

13、射的激光线过轴承垂向截面的圆心，可将轴承内径测量转换为传感器和待测轴承距离的测量，通过特定公式，可得出内径数值。结合工艺要求，系统综合误差可保证低于5微米。 2310202117 3、光截图测量 光截图测量是机器视觉的一个利用线激光结构光检测的一个特例，该方法也称为结构光图象检测。将线激光器和CCD结合在一起制作，通过特制CCD二值化自动取值的方法，可制作成二维或称2D激光位移传感器。 原理 当线激光发生器与相机位置固定时，我们得出相机上的每个像素点与线激光平面存在一一对应的映射关系。 使用激光器的目的是将成像上的其他反射光成像点与激光成像点通过简单的二值化处理就完全区别开来，也就是说，除了激

14、光反射光能够成像外，其它反射光均不能成像。 激光平面对应的空间物理位置可通过事先的标定器确切的知道，通过对标定器的成像，经过标定运算，得出相机相素点与激光平面确切的对应关系公式。 当实际测量时，将光截图中每个激光成像点代入标定公式，即可得出光截图中每个激光点的空间位置，进而完成测量。 结构组成 线激光发生器、面阵相机、镜头、图象采集卡、图象识别软件、标定器和标定软件。 车辆检测方面应用实例 1、车轮尺寸动态检测系统 轮辋检测光学测量机构示意 轮缘检测光学测量机构示意 轮缘图像 软件数据分析并比对标准曲线 斜楔自动检测方面应用实例 斜楔是转向架中的主要零件之一，具有减震和正位两个作用。对保证转向

15、架安全、正常工作具有重要作用。 在实际运用过程中，斜楔磨耗大，而当前的斜楔检测是人工运用样板比对的方式进行，因此采用光截图法检测斜楔具体效率高、准确性高的特点。 运用流水线的方式，待测斜楔依次通过布置好的光学系统，快速高准确性地完成检测。 斜楔检测光学系统线性激光器及相机布置而成，其相互关系如图所示，可根据激光轮廓线还原斜楔磨损面，进而模板比对，对超限斜楔进行自动分拣。 承载鞍自动检测系统应用实例 承载鞍自动检测系统综合运用光截图技术和机器视觉技术，对承载鞍进行全面检测。 1、鞍面磨耗检测原理 承载鞍鞍面检测要求的精度很高，且位于承载鞍的内部，为保证足够的测量精度，需要支撑导轨和激光传感器组件共同完成。组件测量承载鞍的弧面线，此可以精确得到承载鞍的鞍面所在弧面，并得到鞍面的中心轴位置和半径，以此来得到鞍面的磨耗。 2、承载鞍导框底面及挡边内侧面距离检测原理 利用灯光照射承载鞍的导框底面及挡边内侧面区域，承载鞍导框底面及挡边内侧面摄像机拍摄以上区域。此精确得到承载鞍的导框底面及挡边内侧面区域轮廓信息。通过图像处理技术得到承载鞍导框底面距离，与标准承载鞍导框底面距离比较，从而得到承载鞍导框的磨耗。其次得到挡