轮对超声探伤系统缺陷自动定位算法研究

论文摘要

随着世界高速铁路的迅猛发展,为适应国民经济发展,满足广大人民的需求,我国铁路事业蓬勃发展。近年来,我国铁路行车速度不断提高,这就要求对机车车辆走形部件进行严格而精密的检修与监控。尤其是高速动车组的开行给铁路安全检测部门提出了新的考验。目前,德国、法国等铁路发达国家均设计研发了先进的超声车轮探伤设备,我国也自主研发了移动式轮辋轮辐探伤系统,该设备采用先进的相控阵超声探伤技术和常规探伤技术,对各型动车组车轮进行在线的轮辋轮辐探伤,实现对各类疲劳缺陷及材质缺陷的检测。但检测结果中缺陷的定位,还需现场操作员手动拖动标定框实现,这就不可避免的造成人为误差,限制了探伤效率,难以适应我国高速列车迅猛发展的要求。本课题旨在对移动式轮辋轮辐探伤系统的车轮现场检测数据,设计一系列缺陷定位算法,改善设备实车检测数据分析时间性能指标,提高设备校验标定准确性。本文在调研总结国内外车轮探伤技术及检测设备的前提下,结合对我国高速动车车轮结构特性和相控阵超声车轮探伤工艺分析,对不同检测通道扫查数据中目标缺陷及干扰进行特征提取,提出了一系列基于区域分割、区域生长、对比度自动调节、周期叠加延拓、相关、KMEANS聚类及HOUGH变换等处理的缺陷定位算法。最终实现了检测图像缺陷的准确定位,达到了预期设定的效果。然后利用现场样板轮检测数据验证了各个探伤扫查通道缺陷定位算法的可行性,并提出了定位算法的现场应用实施方案,为后期工作的展开给出了指导意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.1.1 国内外车轮故障案例
• 1.1.2 车轮探伤重要性
• 1.1.3 缺陷自动判伤意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 车轮缺陷分析
• 1.2.2 车轮探伤技术
• 1.2.3 车轮探伤设备现状
• 1.3 课题主要工作
• 第2章 相控阵超声车轮探伤技术
• 2.1 相控阵超声探伤原理
• 2.1.1 相控阵超声概述
• 2.1.2 相控阵超声特点
• 2.1.3 典型探伤扫查模式
• 2.1.4 典型图像显示
• 2.1.5 相控阵超声技术应用
• 2.1.6 相控阵超声探伤优势
• 2.2 高速铁路车轮探伤超声原理
• 2.2.1 车轮探伤区域分析
• 2.2.2 车轮超声探伤原理
• 2.3 车轮探伤工况及技术标准
• 2.3.1 车轮探伤工况
• 2.3.2 车轮探伤技术标准
• 2.4 本章小结
• 第3章 车轮检测图像特征分析
• 3.1 检测对象分析-CRH动车车轮
• 3.2 检测图像特征分析
• 3.2.1 检测视图类型
• 3.2.2 检测视图关键信息
• 3.2.3 检测图像特征
• 3.3 检测图像干扰分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 缺陷自动定位
• 4.1 引言
• 4.2 超声图像成像原理
• 4.2.1 超声检测成像系统组成
• 4.2.2 超声B扫成像数学原理
• 4.2.3 超声B扫表示
• 4.3 车轮图像缺陷自动定位算法
• 4.3.1 固定界面波干扰去除算法
• 4.3.2 踏面TR直探头缺陷定位算法
• 4.3.3 PC检测缺陷定位算法
• 4.3.4 PE检测缺陷定位算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 缺陷定位算法验证实验
• 5.1 引言
• 5.2 验证结果
• 5.2.1 踏面TR直探头缺陷定位验证结果
• 5.2.2 踏面PC检测缺陷定位验证结果
• 5.2.3 踏面PE检测缺陷定位验证结果
• 5.3 缺陷定位实施方案
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 论文工作总结
• 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表论文及成果