一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法
【专利摘要】本发明涉及钢轨探伤领域，尤其涉及一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，包括以下步骤：步骤一、在钢轨探伤车上安装激光超声激发模块和高速摄像模块；步骤二、所述钢轨探伤车沿着待检测钢轨运动，同时，所述激光超声激发模块发射脉冲激光至所述待检测钢轨的表面，得到激光超声检测数据；且所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄，得到数字图像信号数据；步骤三、将所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合在一起，判断待检测钢轨的伤损状况。本发明提供了一种在对钢轨进行探伤的同时，得到钢轨实际发生伤损的表面状态及位置信息的探伤方法，实现了激光超声检测数据和数字图像信号数据的有效融合。
【专利说明】一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢轨探伤领域，尤其涉及一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法。
【背景技术】
[0002]钢轨探伤属于型材探伤的一种，而超声波探伤是钢轨探伤中常用的一种方法。超声波探伤是依据定向辐射超声波束在缺陷界面上产生反射或使透过声能下降等原理，通过测量回波信息和透过声波强度变化来指示损伤的一种方法。超声波探伤具有指向性好、穿透能力强、检测灵敏度高、可检出各种取向的缺陷、检测速度快、费用低等优点，但目前的探伤方法还不能在进行钢轨探伤的同时得到出现伤损的钢轨表面的状况及位置信息。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明设计开发了一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，目的在于提供一种在对钢轨进行探伤的同时，得到钢轨实际发生伤损的表面状态及位置信息的探伤方法，实现激光超声检测数据和数字图像信号数据的有效融合。
[0004]本发明提供的技术方案为:
[0005]一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，包括以下步骤:
[0006]步骤一、在钢轨探伤车上安装激光超声激发模块和高速摄像模块；
[0007]步骤二、所述钢轨探伤车沿着待检测钢轨运动，同时，所述激光超声激发模块发射脉冲激光至所述待检测钢轨的表面，得到激光超声检测数据；且所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄，得到数字图像信号数据；
[0008]步骤三、将所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合在一起，判断待检测钢轨的伤损状况。
[0009]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0010]所述激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比。
[0011]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0012]所述激光超声激发模块发射的脉冲激光在待检测钢轨表面产生融蚀效应而激发出超声波，所述超声波渗透到待检测钢轨材料内部，遇到伤损缺陷产生超声回波信号，所述超声回波信号由空气换能器接收，所述空气换能器连接至超声电子处理模块，所述超声电子处理模块将所述超声回波信号转换为数字形式的激光超声检测数据并发送至数据融合模块，所述高速摄像模块采集到的数字图像信号数据也被发送至数据融合模块，以使两者数据融合。
[0013]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0014]所述高速摄像模块的图像采集频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比。
[0015]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0016]所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合生成图像形式，以供探伤分析人员识别。
[0017]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0018]所述图像形式中包括待检测钢轨的形状及其上的伤损缺陷。
[0019]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0020]所述图像形式传递至远程终端，以供远程专家进行分析判断。
[0021]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0022]所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄时，所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置同时被记录，得到钢轨探伤车的位置信息数据。
[0023]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0024]所述激光超声检测数据、所述数字图像信号数据和所述钢轨探伤车的位置信息数据均被发送至所述数据融合模块，得到融合数据。
[0025]优选的是，所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，
[0026]所述钢轨探伤车上安装有GPS定位模块，所述GPS定位模块根据所述高速摄像模块的图像采集频率记录钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置信息。
[0027]本发明所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述激光超声激发模块发射的脉冲激光在待检测钢轨表面产生融蚀效应而激发出超声波，所述超声波渗透到待检测钢轨材料内部，遇到伤损缺陷产生超声回波信号，所述超声回波信号传输至超声电子处理模块，所述超声电子处理模块将所述超声回波信号转换为数字形式的激光超声检测数据并发送至数据融合模块，所述高速摄像模块采集到的数字图像信号数据和所述GPS定位模块根据所述高速摄像模块的图像采集频率记录的钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置信息也被同时发送至数据融合模块，以使三者数据融合生成图像形式，供探伤分析人员识别，从而实现了在对钢轨进行探伤的同时，得到钢轨实际发生伤损的表面状态和位置信息，使得钢轨探伤数据更加完备，后期修复处理也较方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法的原理示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]如图1所示，本发明提供一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，包括以下步骤:
[0031]步骤一、在钢轨探伤车上安装激光超声激发模块和高速摄像模块，当激光的能量聚焦照射到弹性材料表面时，部分会转移到材料本身并以热能和应力波动能的形式表现出来，通过改变激发激光的几何形状可以控制能量在材料中的分布以及对材料的影响，激光超声就是利用高能激光脉冲与物质表面的瞬时热作用，通过热弹效应(少数情况是热蚀效应)在固体表面产生应变和应力场，使粒子产生波动，进而在物体内部产生超声波；
[0032]步骤二、所述钢轨探伤车沿着待检测钢轨运动，钢轨探伤车的行车速度根据实际需要预先设定，同时，所述激光超声激发模块发射脉冲激光至所述待检测钢轨的表面，得到激光超声检测数据；且所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄，得到数字图像信号数据，激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率和高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄的频率是一致的，即激光超声激发模块每发射一次脉冲激光，高速摄像模块对当前位置的待检测钢轨的表面进行一次拍摄；
[0033]步骤三、将所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合在一起，并发送给探伤主机，探伤主机判断待检测钢轨的伤损状况。
[0034]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比，当钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度快时，激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率高，脉冲激光以较短的时间间隔作用于待检测钢轨的不同部位进行检测；当钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度慢时，激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率低，脉冲激光以较长的时间间隔作用于待检测钢轨的不同部位进行检测。
[0035]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述激光超声激发模块发射的脉冲激光在待检测钢轨表面产生融蚀效应而激发出超声波，所述超声波渗透到待检测钢轨材料内部，遇到伤损缺陷产生超声回波信号，所述超声回波信号由空气换能器接收，所述空气换能器连接至超声电子处理模块，所述超声电子处理模块将所述超声回波信号转换为数字形式的激光超声检测数据并发送至数据融合模块，所述高速摄像模块采集到的数字图像信号数据也被发送至数据融合模块，以使同一时刻得到的钢轨当前位置的两者数据融合。
[0036]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述高速摄像模块的图像采集频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比，当钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度快时，高速摄像模块采集钢轨图像的频率高，高速摄像模块的摄像头以较短的时间间隔对待检测钢轨的不同部位进行拍照；当钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度慢时，高速摄像模块采集钢轨图像的频率低，高速摄像模块的摄像头以较长的时间间隔对待检测钢轨的不同部位进行拍照。
[0037]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合生成图像形式，以供探伤分析人员识别，探伤分析人员在检测到钢轨伤损的同时，也能得到出现伤损的钢轨的表面状况。
[0038]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述图像形式中包括待检测钢轨的形状及其上的伤损缺陷，每检测到钢轨的某一位置出现伤损时，该位置的钢轨的表面状况的图像信息也同时出现在融合后的图像形式中。
[0039]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述图像形式传递至远程终端，以供远程专家进行分析判断，这样远程专家不必实地跟随钢轨探伤车的工作状态就能及时准确的掌握钢轨探伤的结果，实现了远程监控。
[0040]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄时，所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置同时被记录，得到钢轨探伤车的位置信息数据，即高速摄像模块每采集一次钢轨表面的状态，钢轨探伤车的当前位置就会被同步记录。
[0041]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述激光超声检测数据、所述数字图像信号数据和所述钢轨探伤车的位置信息数据均被发送至所述数据融合模块，得到融合数据。
[0042]所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法中，所述钢轨探伤车上安装有GPS定位模块，所述GPS定位模块根据所述高速摄像模块的图像采集频率记录钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置信息，即出现伤损的钢轨的具体位置信息，伤损状况、出现伤损的钢轨的表面状况以及出现伤损的钢轨位置同时被记录融合成详细的图像形式，作为后续探伤处理修复的参考。
[0043]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、在钢轨探伤车上安装激光超声激发模块和高速摄像模块； 步骤二、所述钢轨探伤车沿着待检测钢轨运动，同时，所述激光超声激发模块发射脉冲激光至所述待检测钢轨的表面，得到激光超声检测数据；且所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄，得到数字图像信号数据； 步骤三、将所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合在一起，判断待检测钢轨的伤损状况。
2.如权利要求1所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述激光超声激发模块发射脉冲激光的发射频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比。
3.如权利要求2所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述激光超声激发模块发射的脉冲激光在待检测钢轨表面产生融蚀效应而激发出超声波，所述超声波渗透到待检测钢轨材料内部，遇到伤损缺陷产生超声回波信号，所述超声回波信号由空气换能器接收，所述空气换能器连接至超声电子处理模块，所述超声电子处理模块将所述超声回波信号转换为数字形式的激光超声检测数据并发送至数据融合模块，所述高速摄像模块采集到的数字图像信号数据也被发送至数据融合模块，以使两者数据融入口 ο
4.如权利要求3所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述高速摄像模块的图像采集频率与所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的行车速度成正比。
5.如权利要求4所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述激光超声检测数据和所述数字图像信号数据融合生成图像形式，以供探伤分析人员识别。
6.如权利要求5所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述图像形式中包括待检测钢轨的形状及其上的伤损缺陷。
7.如权利要求6所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述图像形式传递至远程终端，以供远程专家进行分析判断。
8.如权利要求4所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述高速摄像模块对待检测钢轨的表面进行拍摄时，所述钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置同时被记录，得到钢轨探伤车的位置信息数据。
9.如权利要求8所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述激光超声检测数据、所述数字图像信号数据和所述钢轨探伤车的位置信息数据均被发送至所述数据融合模块，得到融合数据。
10.如权利要求9所述的激光超声和高速摄像的图像融合的钢轨探伤方法，其特征在于， 所述钢轨探伤车上安装有GPS定位模块，所述GPS定位模块根据所述高速摄像模块的图像采集频率记录钢轨探伤车在待检测钢轨上的位置信息。
【文档编号】G01N21/88GK104237381SQ201410546492
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】饶昌勇, 王志全, 高光辉, 马建群, 郭成彬 申请人:北京新联铁科技股份有限公司