一种钢轨焊接接头质量检测方法及系统与流程

本发明涉及质量检测，具体为一种钢轨焊接接头质量检测方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、采用相控阵超声检测、三维几何测量等单一或分离式检测手段对焊接接头进行质量评估。相控阵超声回波易受焊缝几何反射、粗晶组织散射及耦合状态变化影响，导致内部缺陷识别结果稳定性不足，难以有效区分真实缺陷与结构干扰信号。各类检测结果分别输出，缺乏与焊接接头空间位置之间的关联分析机制，使得检测结果难以形成统一的质量评价链条，无法反映缺陷对接头整体结构安全与服役风险的综合影响，耗时长、浪费资源、运维成本高。

技术实现思路

1、本发明提供一种钢轨焊接接头质量检测方法，包括：

2、获取钢轨焊接接头基础数据并进行预处理，得到接头检测数据集；

3、基于所述接头检测数据集建立接头局部坐标系并进行结构分区，得到结构分区结果；

4、基于所述结构分区结果对相控阵超声数据进行分区采集处理，得到内部缺陷候选结果；

5、基于所述结构分区结果对近表面电磁检测数据及三维轮廓数据进行分区映射处理，得到表面异常结果和几何平顺性结果；

6、根据所述内部缺陷候选结果、表面异常结果及几何平顺性结果进行空间配准，得到接头缺陷证据图谱；

7、对所述接头缺陷证据图谱进行多源证据一致性融合，得到缺陷可信度结果；

8、对所述缺陷可信度结果进行质量等级评估与风险输出，得到钢轨焊接接头质量检测结果。

9、优选的，基于所述接头检测数据集建立接头局部坐标系并进行结构分区，得到结构分区结果，包括： 根据所述接头检测数据集中的钢轨断面尺寸数据，生成钢轨断面几何特征向量；

10、根据所述钢轨断面几何特征向量进行基准点提取，建立钢轨焊接接头局部坐标系；

11、根据所述钢轨断面几何特征向量和所述局部坐标系生成钢轨断面空间分区掩模，并对所述钢轨断面空间分区掩模进行热影响区边界扩展，得到热影响区分区掩模；

12、将所述钢轨断面空间分区掩模与所述热影响区分区掩模进行叠加融合和空间连续性校验，得到带有空间坐标基准的结构分区结果。

13、优选的，基于所述结构分区结果对相控阵超声数据进行分区采集处理，得到内部缺陷候选结果，包括：

14、根据所述结构分区结果中的分区类型标识，分别确定各结构分区对应的相控阵超声检测工艺参数，生成分区检测工艺配置表；

15、根据所述分区检测工艺配置表，控制相控阵超声探头对各结构分区依次执行分区扇扫描数据采集，得到各分区的原始扇扫描数据集；

16、对所述各分区的原始扇扫描数据集进行信号预处理，得到各分区的预处理超声信号集；

17、根据所述结构分区结果对所述各分区的预处理超声信号集进行空间坐标标定，得到带有局部坐标系坐标的配准超声信号集；

18、对所述配准超声信号集进行多角度回波空间汇聚检测，得到缺陷候选点初始列表；

19、对所述缺陷候选点初始列表进行缺陷连通域聚类，得到缺陷候选区域列表；

20、根据所述结构分区结果对所述缺陷候选区域列表进行分区归属判定和特征参数提取，得到内部缺陷候选结果。

21、优选的，基于所述结构分区结果对近表面电磁检测数据及三维轮廓数据进行分区映射处理，得到表面异常结果和几何平顺性结果，包括：

22、获取钢轨焊接接头表面及近表面区域的原始电磁检测信号，并对所述原始电磁检测信号进行预处理，得到预处理电磁检测数据集；

23、根据所述结构分区结果中的钢轨焊接接头局部坐标系，对所述预处理电磁检测数据集进行空间坐标标定，得到带空间坐标的电磁检测数据集；

24、对所述带空间坐标的电磁检测数据集进行异常信号检测，生成表面及近表面异常候选点列表；

25、对所述表面及近表面异常候选点列表进行空间聚类和连续异常段提取，生成表面及近表面异常区域列表；

26、根据所述结构分区结果对所述表面及近表面异常区域列表进行分区归属判定，并提取各异常区域的异常特征参数，得到表面异常结果；

27、获取钢轨焊接接头轨顶及轨侧表面的原始三维轮廓点云数据，并对所述原始三维轮廓点云数据进行预处理，得到预处理三维轮廓点云数据集；

28、根据所述结构分区结果对所述预处理三维轮廓点云数据集进行分区切割和基准面拟合处理，得到各分区内的几何参数量化结果；

29、根据预设的几何平顺性阈值对所述各分区内的几何参数量化结果进行超限判定和异常位置标记，得到几何平顺性结果。

30、优选的，根据所述内部缺陷候选结果、表面异常结果及几何平顺性结果进行空间配准，得到接头缺陷证据图谱，包括：

31、对所述内部缺陷候选结果、表面异常结果和几何平顺性结果分别进行证据元数据提取，得到内部缺陷证据元数据集、表面异常证据元数据集和几何异常证据元数据集；

32、将所述内部缺陷证据元数据集、表面异常证据元数据集和几何异常证据元数据集进行空间坐标基准统一处理，生成坐标归一化证据数据集；

33、对所述坐标归一化证据数据集进行证据间空间距离计算，生成证据关联距离矩阵；

34、根据所述证据关联距离矩阵进行证据关联判定，得到初始证据关联关系列表；

35、根据所述初始证据关联关系列表进行证据链聚类，生成证据关联簇；

36、对每个所述证据关联簇进行空间坐标融合和证据强度聚合，得到融合证据节点列表；

37、对所述融合证据节点列表进行干扰标记，生成标记干扰后的证据节点列表；

38、根据所述标记干扰后的证据节点列表、所述内部缺陷候选结果、表面异常结果和几何平顺性结果，生成接头缺陷证据图谱。

39、优选的，对所述接头缺陷证据图谱进行多源证据一致性融合，得到缺陷可信度结果，包括：

40、对所述接头缺陷证据图谱中的每个融合证据节点进行多源证据一致性融合计算，得到各融合证据节点的缺陷可信度分数；

41、根据所述缺陷可信度分数进行可信度等级划分，得到各融合证据节点的可信度等级标签；

42、对各融合证据节点进行缺陷类型综合判定，得到各节点的综合缺陷类型标签；

43、根据各融合证据节点的缺陷可信度分数、可信度等级标签、综合缺陷类型标签和缺陷所在结构分区，生成缺陷可信度结果。

44、优选的，对所述接头缺陷证据图谱中的每个融合证据节点进行多源证据一致性融合计算，得到各融合证据节点的缺陷可信度分数，包括：

45、对所述接头缺陷证据图谱中的每个融合证据节点进行证据来源强度提取，得到各证据来源的归一化强度指标；

46、对各融合证据节点进行证据间空间一致性计算，得到空间一致性系数；

47、对各融合证据节点进行证据间类型一致性判别，得到类型一致性系数；

48、对各融合证据节点进行干扰证据识别与权重修正，得到修正后的证据权重系数；

49、根据所述归一化强度指标、空间一致性系数、类型一致性系数和修正后的证据权重系数，对各融合证据节点进行加权融合计算，得到各融合证据节点的缺陷可信度分数。

50、优选的，基于所述缺陷可信度结果进行质量等级评估与风险输出，得到钢轨焊接接头质量检测结果，包括：

51、对所述缺陷可信度结果进行缺陷危害聚合处理，得到接头整体危害指数；根据所述接头整体危害指数和预设质量等级判定阈值，生成初始质量等级结果；

52、对所述初始质量等级结果进行直接不合格条件触发判定，得到条件修正后的质量等级结果；

53、根据所述几何平顺性结果对所述条件修正后的质量等级结果进行独立几何超限修正，生成几何修正后的质量等级结果；

54、根据所述几何修正后的质量等级结果和所述接头缺陷证据图谱，生成各缺陷的服役风险特征向量；

55、根据所述几何平顺性结果和所述焊接过程记录，生成接头级服役风险提示向量；

56、根据所述几何修正后的质量等级结果、所述缺陷级服役风险特征向量集和所述接头级服役风险提示向量，生成钢轨焊接接头质量检测结果。

57、优选的，对所述缺陷可信度结果进行缺陷危害度聚合处理，得到接头整体危害指数，包括：

58、对所述缺陷可信度结果进行缺陷特征参数提取，得到质量评估缺陷特征集；

59、根据所述质量评估缺陷特征集，对各缺陷进行分区风险权重赋值，得到各缺陷的分区加权危害指数；

60、根据各缺陷的缺陷类型和缺陷尺寸，对各缺陷进行缺陷严重程度分级，得到各缺陷的严重程度等级；

61、根据各缺陷的分区加权危害指数和严重程度等级，对各缺陷进行综合危害评分计算，得到各缺陷的综合危害评分；

62、根据各缺陷的综合危害评分和缺陷所在分区，对所有缺陷进行全局危害聚合处理，得到接头整体危害指数。

63、第二方面，本发明提供一种钢轨焊接接头质量检测系统，包括：

64、数据获取模块，用于获取钢轨焊接接头基础数据并进行预处理，得到接头检测数据集；

65、结构分区模块，用于基于所述接头检测数据集建立接头局部坐标系并进行结构分区，得到结构分区结果；

66、相控阵超声检测模块，用于基于所述结构分区结果对相控阵超声数据进行分区采集处理，得到内部缺陷候选结果；

67、近表面与轮廓检测模块，用于基于所述结构分区结果对近表面电磁检测数据及三维轮廓数据进行分区映射处理，得到表面异常结果和几何平顺性结果；

68、空间配准模块，用于根据所述内部缺陷候选结果、表面异常结果及几何平顺性结果进行空间配准，得到接头缺陷证据图谱；

69、多源证据融合模块，用于对所述接头缺陷证据图谱进行多源证据一致性融合，得到缺陷可信度结果；

70、质量评估与输出模块，对所述缺陷可信度结果进行质量等级评估与风险输出，得到钢轨焊接接头质量检测结果。

71、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现所述第一方面中的方法的步骤。

72、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现所述第一方面中方法的步骤。本发明的有益效果如下：

73、本发明通过建立接头局部坐标系并进行结构分区，使相控阵超声数据、近表面电磁数据及三维轮廓数据能够在同一坐标系下进行对齐处理，构建多源检测数据的空间配准与证据图谱结构，构建多源证据一致性融合计算模型，基于缺陷可信度结果构建分区加权与风险聚合的质量评估模型，降低单一检测手段受噪声干扰、几何反射及耦合条件变化影响所带来的误检与漏检风险，提高效率、降低成本、降低运维成本。