基于距离自适应的3D拼接可视化超声钢轨探伤方法及装置与流程

技术特征：

1.基于距离自适应的3D拼接可视化的超声波钢轨探伤方法，其特征在于超声波发射与接收探头阵列探测轮直接搭载于运行列车底部，在列车运行过程中实时探测钢轨伤损；利用测速器与全球定位装置实时跟踪列车运行速度，通过距离自适应脉冲探测算法控制超声脉冲发射频率；处理系统分析超声回波得到钢轨检测结果，结合全球定位装置和成像定位算法，对检测结果进行3D拼接，能对伤损进行精确定位，并提升检测结果的可视化。

2.根据权利要求1所述的基于距离自适应的3D拼接可视化的超声波钢轨探伤方法，其特征在于利用距离自适应脉冲探测算法来保证在列车车速变化时，所采集到的钢轨横截面信息沿钢轨以相等间距均匀分布，具体是：列车运行过程中，在全球定位系统的位置和时间(S_i,T_i)区间内，测速器第n次接收到信号的时间记为t_in，每2个发射器间隔车轮行驶过的定值距离记为L，所要求的超声波探测的等距离间隔记为s₀，则，超声波发射探头的实时脉冲频率应为

$f=v/s_0=\frac{L}{s_0(t_{in}-t_{i(n-1)})}$

其中t_i(n-1)为上一次即测速器第n‐1次接收到信号的时间。

3.根据权利要求1所述的基于距离自适应的3D拼接可视化的超声波钢轨探伤方法，其特征在于利用成像定位算法给出伤损的精确定位，具体是：在全球定位装置与测速器的记录数据下，发现损伤位于S_i与S_i+1位置的t_ij与t_i(j+1)时间间隔内，则定位为S＝S_i+L·j处与S＝S_i+L(j+1)之间；若发现钢轨损伤需要回查，钢轨损伤发生的时间位于GPS的第i次定位时间T_i，位置S_i之后，且在T_i之后的第j个探测器时间间隔t_ij内，则可以给出较为精确的损伤位置为S＝S_i+L·j延后一个L之内处。

4.根据权利要求1所述的基于距离自适应的3D拼接可视化的超声波钢轨探伤方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：安装调试好各个设备并通电，等待列车起步后开始运行；

步骤2：GPS定位开始工作并记录下第一个(S₀,T₀)，同时处理系统立即发送起步默认超声脉冲频率给超声波发射与接收探头阵列，超声探头开始以起步默认频率工作；处理系统同时记录下时间t₀₀；

步骤3：等到测速器监测到下一个接收信号时，记录下时间t₀₁；

步骤4：处理系统计算f＝v/s₀＝L/s₀(t₁-t₀)，并发送给超声探头改变发射脉冲的频率；

步骤5：重复步骤3～4，直到下一个GPS定位信号(S₁,T₁)；

重定位后，重复步骤3～5，时间相应从t₁₀开始，下一次重定位以此类推；

步骤6：列车开行的实时过程，利用此回波数据，处理系统即可实时3D拼接成像；

步骤7：在列车一次行程结束后，处理系统的存储模块应记录下所有的3D拼接成像结果；在回查发现的伤损时，若要对其精确定位，可检查到伤损位于GPS区间(S_i,T_i)与(S_i+1,T_i+1)的t_ij～t_i(j+1)时间之间；根据时间区间，确定伤损的大致空间位置为S＝S_i+L·j与S＝S_i+L(j+1)之间；位于两个GPS区间的情况则处理方法相同；确定大致位置之后，从而再进行更为细致的人工检查。

5.用于权利要求1所述的基于距离自适应的3D拼接可视化的超声波钢轨探伤方法的装置，其特征在于包括超声波发射与接收探头阵列探测轮、测速器、全球定位装置、处理系统；

所述的超声波发射与接收阵列探测轮滚动于钢轨上，超声波发射与接收阵列探测轮内部为超声波发射与接收探头阵列与超声耦合剂；超声波发射与接收探头阵列中的超声波探头有若干个，为电‐声换能器；列车开动时，超声波发射与接收阵列探测轮在钢轨上滚动，但内部的超声波发射与接收阵列方向则保持不变；在处理系统的控制下，超声波发射探头以确定的脉冲频率发射超声脉冲信号，经钢轨反射后接收回波信号送回给处理系统；

所述的测速器位于列车钢轮处，分为射线发射器与接收器；在列车运行时，测速器实时发送接收器的信号给处理系统，处理系统记录下每个接收器的时间点，经过距离自适应算法后反馈给超声波发射与接收探头阵列，实时控制其发射脉冲的频率，以保证列车速度变化时超声波接收探头接收到等距离间隔的钢轨横截面信号；

所述的全球定位装置搭载于列车上，安装于超声波发射与接收探头正上方；以设定时间间隔记录位置信息与时间信息(S_i,T_i)，并送回给处理系统；

所述的处理系统将超声波发射与接收探头阵列、测速器、全球定位装置三者的数据进行处理，并控制超声波发射探头的发射脉冲频率。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述的处理系统自带存储模块，将存储行程过程的所有数据。