一种轨道探伤的数据处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆检测技术领域，特别涉及一种轨道探伤的数据处理装置。


背景技术：

2.列车轨道是列车行驶中用于导向的重要元件。在列车行使中，轨道会与列车的车轮产生摩擦，并且会使得轨道产生振动，轨道与道床碎石产生碰撞。因此，在列车轨道长时间投入使用后，轨道将会产生疲劳损伤或磨损损伤，轨道会出现不同程度的受损，例如产生磨损、凹坑、裂缝、螺孔松动和波磨缺陷等损伤问题。
3.目前，对于列车轨道的常规探伤方法为使用大型钢轨探伤车。在高速探伤过程中，大型钢轨探伤车凭借其检测速度快，线路适应性强，设备自动化程度高等特点，逐渐成为铁路探伤领域主要检测手段。但是，由于大型钢轨探伤车的检测数据量比较大，通道数比较多，要满足实时检测缺陷大小，类型以及对缺陷定位等要求，对系统实时性要求比较高。目前探伤车系统中普遍采用的技术是前端采集，后端处理，这样的处理方法使得后端计算机的算力负荷较高，降低了系统检测的实时性，增加了系统的复杂度，同时目前探伤车系统中通道数也比较少，通道的冗余要求也很难适应对复杂缺陷的变化。
4.综上所述，传统的轨道探伤的数据处理装置存在后端算力负荷高、实时性差的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种轨道探伤的数据处理装置，解决了传统的轨道探伤的数据处理装置存在的后端算力负荷高、实时性差的问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种轨道探伤的数据处理装置，包括多个超声信号采集端口、编码器采集单元、gps信号采集单元和数据处理单元，所述数据处理单元分别与多个所述超声信号采集端口、所述编码器采集单元和gps信号采集单元电气连接，其中，在所述编码器采集单元采集列车编码器信号并传输至所述数据处理单元的情况下，所述数据处理单元输出的超声采集控制信号通过所述超声信号采集端口传输至外部超声探测装置，所述数据处理单元输出的gps采集控制信号传输至所述gps信号采集单元。
7.可选地，所述数据处理单元包括滤波单元、单通道判伤单元和多通道判伤单元，其中，所述滤波单元、所述单通道判伤单元和所述多通道判伤单元按照依次级联的方式电气连接。
8.可选地，所述数据处理装置还包括通信单元，在所述外部超声探测装置采集的超声探伤数据通过所述超声信号采集端口传输至所述数据处理单元的情况下，所述数据处理单元输出的缺陷特征数据和缺陷类型数据通过所述通信单元传输至外界上位机。
9.可选地，所述数据处理装置还包括用于存储所述超声探伤数据、所述缺陷特征数
据、所述缺陷类型数据和所述gps信号采集单元采集的位置数据的数据存储单元。
10.可选地，在多个所述外部超声探测装置采集的超声探伤数据通过所述超声信号采集端口传输至所述数据处理单元的情况下，所述滤波单元输出的滤波后的所述超声探伤数据传输至所述单通道判伤单元，所述单通道判伤单元输出的所述缺陷特征数据传输至所述多通道判伤单元，所述多通道判伤单元输出的所述缺陷类型特征传输至所述外界上位机。
11.可选地，所述数据处理装置还包括用于输出参考时钟信号的参考时钟单元。
12.可选地，所述数据处理装置还包括用于辅助定位的里程同步接口。
13.可选地，所述数据处理装置还包括用于人机交互的人机交互接口。
14.可选地，所述数据处理装置还包括用于检测外部超声探测装置工作状态的传感器单元。
15.可选地，所述数据处理装置还包括供电单元。
16.本实用新型的首要改进之处为提供的轨道探伤的数据处理装置，通过在前端设置可编程的数据处理单元，实现以硬件电路的方式进行超声探伤数据的采集、滤波和判伤，并且由于硬件电路能够基于同一列车编码器信号触发，保证了每一时刻下的多种采集数据同步，实现了在前端完成了大量数据的处理及压缩，有效地提升了数据处理系统的实时性及准确性的同时，降低了后端上位机的算力负荷，解决了传统的轨道探伤的数据处理装置存在的后端算力负荷高、实时性差的问题。
附图说明
17.图1是本实用新型的轨道探伤的数据处理装置的简化单元连接图；
18.图2是本实用新型基于fpga架构的一优选实施例的简化单元连接图。
具体实施方式
19.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
20.如图1所示，一种轨道探伤的数据处理装置，包括多个超声信号采集端口1、编码器采集单元2、gps信号采集单元3和数据处理单元4，所述数据处理单元4分别与多个所述超声信号采集端口1、所述编码器采集单元2和gps信号采集单元3电气连接，其中，在所述编码器采集单元2采集列车编码器信号并传输至所述数据处理单元4的情况下，所述数据处理单元4输出的超声采集控制信号通过所述超声信号采集端口1传输至外部超声探测装置，所述数据处理单元4输出的gps采集控制信号传输至所述gps信号采集单元3，使得装置能够获取同一时刻下的超声探伤数据以及与所述超声探伤数据对应的位置数据。其中，数据处理单元可以是基于fpga架构的可配置逻辑单元。
21.进一步的，所述数据处理单元4包括滤波单元、单通道判伤单元和多通道判伤单元，其中，所述滤波单元、所述单通道判伤单元和所述多通道判伤单元按照依次级联的方式电气连接。
22.更进一步的，在多个所述外部超声探测装置采集的超声探伤数据通过所述超声信号采集端口1传输至所述数据处理单元4的情况下，所述滤波单元剔除电压值低于第一阈值的所述超声探伤数据，且剔除不连续的电压值高于第一阈值的所述超声探伤数据，生成滤
波后的所述超声探伤数据；所述单通道判伤单元基于滤波后的所述超声探伤数据的电压值和所述超声探伤数据对应的位置数据生成缺陷水平数据和缺陷深度数据后，基于所述缺陷水平数据和所述缺陷深度数据生成所述缺陷特征数据。在所述超声探伤数据为多通道时，所述单通道判伤单元基于多通道的滤波后的所述超声探伤数据生成多个所述缺陷特征数据后，所述多通道判伤单元基于多个所述缺陷特征数据进行联合判伤并生成缺陷类型数据，所述通信单元将多个所述超声探伤数据、多个所述缺陷特征数据和所述缺陷类型数据打包后发送至所述上位机单元。具体的，所述多通道数据单元的判伤工作原理是：基于单通道判伤单元生成的任一通道的所述缺陷特征数据包含的缺陷水平数据和缺陷深度数据，判断其他通道的缺陷特征数据值是否包含在水平和深度范围内；如果其他的缺陷特征数据值包含在水平和深度范围内即判断为一类缺陷类型，如果其他通道的特征数据值不包含在水平和深度范围内时，判伤不成立。更进一步的，实现原理是提取任一通道的所述缺陷特征数据包含的缺陷水平数据和缺陷深度数据，并在其基础上进行范围扩展之后(范围扩展是指分别对水平前后进行加减一个数值(如50)，深度上下加减一个数据(如20))，作为多通道数据判伤的基础。如果其他通道的所有缺陷特征数据值的水平和深度数据都包含在之前的缺陷扩展范围内时，判伤成立，多通道判伤单元根据所有通道的缺陷特征数据值，对所有通道的缺陷特征数据值进行比较，提取缺陷水平的最大值和最小值、深度的最大值和最小值，作为组合判伤的新的缺陷特征数据并上传上位机进行缺陷绘图，完成缺陷类型判定；如果其他通道的有任一通道的缺陷特征值水平和深度数据不包含在之前的缺陷扩展范围内时，判伤不成立，多通道判伤单元的判伤结束。
23.进一步的，所述数据处理装置还包括通信单元5，在所述外部超声探测装置采集的超声探伤数据通过所述超声信号采集端口1传输至所述数据处理单元4的情况下，所述数据处理单元4输出的缺陷特征数据和缺陷类型数据通过所述通信单元5传输至外界上位机。其中，通信单元5可以由tcp/ip通信模块和rs232/rs485/rs422模块构成。外界上位机用于接收所述缺陷特征数据和配置所述第一阈值，可以是pc端等。
24.更进一步的，所述数据处理装置还包括用于存储所述超声探伤数据、所述缺陷特征数据、所述缺陷类型数据、所述位置数据和所述第一阈值的数据存储单元。其中，数据存储单元可以是随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
25.进一步的，在多个所述外部超声探测装置采集的超声探伤数据通过所述超声信号采集端口1传输至所述数据处理单元4的情况下，所述滤波单元输出的滤波后的所述超声探伤数据传输至所述单通道判伤单元，所述单通道判伤单元输出的所述缺陷特征数据传输至所述多通道判伤单元，所述多通道判伤单元输出的所述缺陷类型特征传输至所述外界上位机。
26.更进一步的，如图2所示，所述数据处理装置还包括用于输出参考时钟信号的参考时钟单元、用于辅助定位的里程同步接口、用于人机交互的人机交互接口、用于对缺陷进行实时标记的伤损标记控制接口、用于检测外部超声探测装置工作状态的传感器单元和供电单元。
27.本实用新型通过在前端设置可编程的数据处理单元，实现以硬件电路的方式进行超声探伤数据的采集、滤波和判伤，并且由于硬件电路能够基于同一列车编码器信号触发，
保证了每一时刻下的多种采集数据同步，实现了在前端完成了大量数据的处理及压缩，有效地提升了数据处理系统的实时性及准确性的同时，降低了后端上位机的算力负荷，解决了传统的轨道探伤的数据处理装置存在的后端算力负荷高、实时性差的问题。
28.以上对本实用新型实施例所提供的轨道探伤的数据处理装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
29.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
30.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件单元，或者二者的结合来实施。软件单元可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。