轨道扣件异常检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种铁路维护领域，具体涉及一种轨道扣件异常检测系统。

背景技术：

铁路钢轨扣件联结钢轨与轨枕的中间零件，要求联结可靠。其作用是是将钢轨固定在轨枕上，要求有足够的强度和耐久性，并有一定的轨距和水平调整性能。铁路钢轨扣件如松动、缺损，铁路钢轨得不到完全固定，会导致列车运行不平稳，甚至引发列车行驶事故。

目前对铁路钢轨扣件的检查，主要依靠人工巡查的方法，需要花费大量的人力，检查效率低，安全性差。

随着微电子技术和计算机技术的发展，也出现了一些自动检测方法，主要集中在采用计算机视觉方法对扣件的缺失进行检测，这种检测方法相对人工方法速度快、效率高。

目前基于计算机视觉方法对铁路钢轨扣件检测主要有两种方法，一为采用面阵相机对钢轨扣件进行拍照，通过一定的软件算法对钢轨扣件进行识别，分辨是否有松动，缺损现象；二为采用线阵相机对钢轨扣件进行扫描，并输出图像，通过算法对钢轨扣件进行识别，分辨松动、缺损现象；这两种检测方式的区别为采用线阵相机进行图像采集图像数据量比采用面阵相机采集识别钢轨扣件要少，但是采用线阵相机进行采集图像，需要有较为复杂的触发与同步机制大大增加了硬件的复杂程度，需要更高的硬件成本。在识别算法上，两者有需要较大的数据计算量，由于数据计算量庞大，并不能实时的输出异常扣件位置及状态信息。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种轨道扣件异常检测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种轨道扣件异常检测系统,包括主控板、N个红外相机和连贯涂抹于铁路钢轨扣件交联处的红外敏感标记，所述N为正整数，所述红外相机设置于列车车轮处，所述主控板包括触发单元和图像处理单元；

所述触发单元与红外相机连接，所述触发单元按规定时间间隔向所述红外相机发送触发信号，所述红外相机采集所述红外敏感标记图像信息，并将该图像信息发送至所述图像处理单元，所述图像处理单元判断该图像信息是否连续，所述图像处理单元的输出端与警示单元输入端连接。

如果连续，则该铁路钢轨扣件不存在松动或缺失的问题，如果不连续，则该铁路钢轨扣件松动或缺失。该轨道扣件异常检测系统结构简单，准确率高，且运维成本低。

进一步的，还包括设置于列车车轮处的里程计,所述里程计与所述主控板相连接，这便于计录当前铁路钢轨扣件的位置。

进一步的，所述里程计为测量角位移里程计，所述测量角位移里程计随车轮转动规定角度时向所述触发单元输出脉冲信号，所述触发单元接收到该脉冲信号后向所述红外相机发送触发信号。

触发单元根据测量角位移里程计发出脉冲信号向红外相机发送触发信号，有利于对铁路钢轨扣件的准确定位，便于红外相机能准确的采集到红外敏感标记的图像。

进一步的，还包括N个与所述触发单元连接的红外补光光源，所述红外补光光源与红外相机一一对应设置，所述触发单元向所述红外相机、红外补光光源同步发送触发信号。当光线欠缺时，红外补光光源为红外相机提供光源，保证红外敏感标记图像采集的正常进行。

进一步的，所述红外补光光源出光波长与红外敏感标记的反射系数波长一致。使得红外敏感标记的图像采集效果更好。

进一步的，还包括存储单元，所述存储单元与所述主控板连接，用于保存被判断为铁路钢轨扣件松动或缺失的图像信息。

进一步的，还包括显示器，所述显示器与主控板连接。用于显示图像，以及当出现有铁路钢轨扣件存在松动或缺失的情况时，对该处铁路钢轨扣件的图像、位置进行显示。

本发明的有益效果是：

1、该轨道扣件异常检测系统不去识别钢轨扣件的形状等指标，而是识别具有红外敏感的规则图案，识别算法更简单，采用现有算法即可，能够实时输出识别结果，不需要大量的图像数据存储；

2、该轨道扣件异常检测系统识别效率更高，误判率低；

3、该轨道扣件异常检测系统同步要求比现有的检测系统简单，系统布置、运维成本低。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示的一种轨道扣件异常检测系统,包括主控板2、N个红外相机1、显示器5和连贯涂抹于铁路钢轨扣件交联处的红外敏感标记6，所述N为正整数，所述红外相机1设置于列车车轮处，所述主控板包括触发单元和图像处理单元。

所述触发单元与红外相机1连接，所述触发单元按规定时间间隔向所述红外相机1发送触发信号，所述红外相机1采集所述红外敏感标记6图像信息，并将该图像信息发送至所述图像处理单元，所述图像处理单元提取该图像信息的轮廓，并判断该轮廓是否连续，如果连续，则该铁路钢轨扣件不存在松动或缺失的问题，如果不连续，则该铁路钢轨扣件松动或缺失。

图像处理单元在提取图像信息的轮廓，判断轮廓是否连续时，即可采用计算方法实现，也可采用硬件结构实现，在采用计算方法时采用现有方法提取即可，如二值法等，也可以采用如申请号2018100631990的专利文献中所公开的产品表面缺陷检测方法来进行判断轮廓是否连续。

在采用硬件结构时，所述图像处理单元包括二值化电路和移位寄存器，所述图像信息经二值化电路处理后发送至移位寄存器，所述移位寄存器的相邻两个存储单元的输出端分别连接比较器的输入端，所述比较器的输出端与警示单元输入端。

为了更好的对当前铁路钢轨扣件进行定位，该轨道扣件异常检测系统还包括设置于列车车轮处的里程计3，所述里程计3与所述主控板2相连接。

所述主控板2可预先设定好时间向红外相机1发送触发信号，也可采用测量角位移里程计来实现，具体如下：

测量角位移里程计随车轮转动规定角度时向所述触发单元输出脉冲信号，所述触发单元接收到该脉冲信号后向所述红外相机1发送触发信号，且触发单元通过计算脉冲数量可得到列车的位移，计录当前铁路钢轨扣件的位置，并依据时间计算出列车的运行速度。

触发单元根据测量角位移里程计发出脉冲信号向红外相机1发送触发信号，有利于对铁路钢轨扣件的准确定位，便于红外相机1能准确的采集到红外敏感标记6的图像。

该轨道扣件异常检测系统还包括存储单元，所述存储单元与所述主控板2连接，用于保存被判断为铁路钢轨扣件松动或缺失的图像信息。

作为本实施例的优选方案，该轨道扣件异常检测系统还包括N个与所述触发单元连接的红外补光光源4，所述红外补光光源4与红外相机1一一对应设置，所述触发单元向所述红外相机1、红外补光光源4同步发送触发信号。当光线欠缺时，红外补光光源4为红外相机1提供光源，保证红外敏感标记6图像采集的正常进行。所述红外补光光源4出光波长与红外敏感标记6的反射系数波长一致，使得红外敏感标记6的图像采集效果更好。

当列车启动时，测量角位移里程计3开始输出脉冲，主控板2根据测量角位移里程脉冲同步触发红外相机1和红外补光光源4，并触发红外相机1进行同步曝光；当红外相机1完成图像采集时，传输给主控板2进行图像显示或者进行图像算法识别红外敏感标记6的图案是否产生视觉上的不连续从而判断扣件是否松动。

从列车启动测量角位移里程计3输出脉冲开始，主控板2就实时的计算列车运行里程，同时还计算列车的运行速度。当判别到某一帧图像为扣件松动时，主控板2记录此时的时间、列车运行里程数和原始图像一起存到主控板2上的存储器作为报警信息输出。

为了能够直观的观察到铁轨扣件的状态，主控板2接收到的每一帧图像都推送到显示器5进行显示，但是只有判别为扣件松动的图像信息才得到保存。

为了不漏采扣件图像，前后两帧图像应有较大的重合区域，重合区域大于红外敏感标记6的面积，这在相机的光学镜头和里程计3设计上得到了保证，不是本申请的保护重点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。