钢轨波浪形磨耗检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及波磨检测技术领域，特别是涉及一种钢轨波浪形磨耗检测装置及检测方法。


背景技术：

2.钢轨波浪形磨耗是随着钢轨服役时间增加，沿钢轨踏面纵向出现的一种形态类似波浪的周期性不平顺现象，是城市轨道交通的主要危害之一。波浪形磨耗(以下简称波磨)一旦形成，不仅会缩短钢轨的寿命，还会在列车经过时产生剧烈的振动和刺耳的噪声，影响列车运行的安全性和舒适性。
3.目前，地铁运营单位对于钢轨波磨的检测手段相对落后，主要依靠工人通过目视判断和波磨测量尺手动检测。由于波磨主要发生于弯道区域，在以直线线路居多的地铁隧道中，工人全程携带波磨测量尺并不必要，因此在遇到波磨伤损时，工人多仅凭借经验，通过目视判断伤损程度，无法量化相关指标，因此对于维修必要性的评估过于主观，不利于伤损的及时发现和维修。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对传统的钢轨波浪形磨耗检测仅凭工人经验判断磨耗程度而无法量化的问题，提供一种钢轨波浪形磨耗检测装置及检测方法。
5.上述目的通过以下技术方案实现：
6.一种钢轨波浪形磨耗检测装置，包括：
7.安装支架，用于固定在检测小车上；
8.连接支架，其一端与安装支架可拆卸地连接；
9.测试盒，固定连接在连接支架的远离安装支架的一端，测试盒通过连接支架能够相对于所述安装支架靠近或远离移动并固定；
10.位移传感器，安装在测试盒上，位移传感器用于采集被检测钢轨表面的波磨尺寸数据；以及
11.图像采集器，可拆卸地连接在连接支架上，图像采集器用于采集被检测钢轨的图像数据。
12.在其中一个实施例中，检测装置还包括第一连接结构，设置在安装支架和连接支架之间，连接支架通过第一连接结构可拆卸地与安装支架连接。
13.在其中一个实施例中，第一连接结构包括：
14.第一连接孔，设置在安装支架上；以及
15.多个第二连接孔，间隔地设置在连接支架上，利用螺栓穿设于第一连接孔以及其中一个第二连接孔中，以使连接支架相对于安装支架固定。
16.在其中一个实施例中，检测装置还包括第二连接结构，设置在图像采集器和连接支架之间，图像采集器通过第二连接结构与连接支架可移动地连接。
17.在其中一个实施例中，第二连接结构包括：
18.安装螺孔，设置在图像采集器上；以及
19.多个第三连接孔，间隔地设置在连接支架上，利用螺钉穿设于其中一个第三连接孔并将螺钉紧固于安装螺孔中，以使图像采集器相对于连接支架固定。
20.在其中一个实施例中，测试盒设有安装仓，位移传感器安装于安装仓中，测试盒至少开设有一个与安装仓连通的开口。
21.在其中一个实施例中，开口为两个，分别为第一开口和第二开口，第一开口用于供位移传感器安装到安装仓，第二开口朝向被检测钢轨的一侧，位移传感器通过第二开口采集被检测钢轨表面的波磨尺寸数据，测试盒还包括阻挡结构，阻挡结构设置在第二开口处，以阻挡位移传感器自第二开口脱离安装仓。
22.在其中一个实施例中，检测装置还包括光源组件，光源组件可调节角度地设置在安装支架上，光源组件用于向被检测钢轨表面投射光线。
23.在其中一个实施例中，位移传感器为激光位移传感器。
24.本技术还提供了一种应用上述任一项的钢轨波浪形磨耗检测装置进行检测的钢轨波浪形磨耗检测方法，包括以下步骤：
25.将安装支架固定在检测小车上；
26.通过连接支架调节测试盒相对于安装支架的位置，以使位移传感器与被检测钢轨表面相距预设的距离；
27.调节图像采集器在连接支架上的位置，以使图像采集器与被检测钢轨表面相距预设的距离；
28.将位移传感器和图像采集器均与计算机连接，启动检测小车沿着钢轨移动，同时位移传感器和图像采集器开始采集数据。
29.上述钢轨波浪形磨耗检测装置至少具有以下技术效果：
30.上述钢轨波浪形磨耗检测装置，其安装支架作为装置的主体支撑部分，用于安装在检测小车上。安装支架上的位移传感器和图像采集器可分别采集被检测钢轨的不同位置的波磨尺寸数据和图像数据，由此实现了对钢轨波浪形磨耗的检测。此外，通过连接支架可相对于安装支架调节测试盒的位置，同时图像采集器在连接支架上的位置也可根据需要而变化，从而能够调节位移传感器和图像采集器与被检测钢轨之间的距离，由此保证了检测的精度以及图像的清晰度，提高了装置的使用灵活性。该钢轨波浪形磨耗检测装置结构简单、体积小、易于安装。通过位移传感器采集钢轨表面波磨尺寸数据，并利用图像采集器采集钢轨波磨图像数据，从而能够大大提高检测精度和检测效率，不仅可以对波磨的伤损进行量化，还可形成图像数据以方便检测人员进行对照。
附图说明
31.图1为本发明一实施例提供的钢轨波浪形磨耗检测装置的结构示意图；
32.图2为图1所示结构的仰视视角的结构示意图。
33.其中：
34.100-安装支架；
35.200-连接支架；
36.300-测试盒；
37.310-安装仓；320-第一开口；330-第二开口；
38.340-阻挡结构；
39.400-图像采集器；
40.500-第一连接结构；
41.510-第一连接孔；520-第二连接孔；
42.600-光源组件
43.610-面光源；620-光源夹板。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的钢轨波浪形磨耗检测装置及检测方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.参见图1和图2所示，本发明一实施例的一种钢轨波浪形磨耗检测装置，包括安装支架100、连接支架200、测试盒300、位移传感器(未图示)和图像采集器400。安装支架100用于固定在检测小车上。连接支架200的一端与安装支架100可拆卸地连接。测试盒300固定连接在连接支架200的远离安装支架100的一端，测试盒300通过连接支架200能够相对于所述安装支架100靠近或远离移动并固定。位移传感器安装在测试盒300上，位移传感器用于采集被检测钢轨表面的波磨尺寸数据。图像采集器400可拆卸地连接在连接支架200上，图像采集器400用于采集被检测钢轨的图像数据。
48.其中，位移传感器优选为激光位移传感器。激光位移传感器属于非接触测量的一种，其可以实现位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。图像采集器400优选为工业相机，其具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力。本发明的实施例中，可选用分辨率为2448*2048，帧率为74fps的工业相机。安装支架100上可设有供工业相机的电线穿过的穿线孔，从而使得装置结构更加紧凑，设计更加合理实用。
49.本发明实施例的钢轨波浪形磨耗检测装置，其安装支架100作为装置的主体支撑部分，用于安装在检测小车上。可以理解，检测小车行驶在被检测钢轨上，安装支架100是平
行于钢轨安装在检测小车上的。在检测小车行驶的过程中，安装支架100上的位移传感器和图像采集器400可分别采集被检测钢轨的不同位置的波磨尺寸数据和图像数据，由此实现了对钢轨波浪形磨耗的检测。此外，本实施例中通过连接支架200可相对于安装支架100调节测试盒300的位置，同时图像采集器400在连接支架200上的位置也可根据需要而变化，从而能够调节位移传感器和图像采集器400与被检测钢轨之间的距离，由此保证了检测的精度以及图像的清晰度，提高了装置的使用灵活性。
50.本发明的钢轨波浪形磨耗检测装置结构简单、体积小、易于安装。通过位移传感器采集钢轨表面波磨尺寸数据，并利用图像采集器400采集钢轨波磨图像数据，从而能够大大提高检测精度和检测效率，不仅可以对波磨的伤损进行量化，还可形成图像数据以方便检测人员进行对照。
51.参见图1，作为一种可实施的方式，检测装置还包括第一连接结构500，设置在安装支架100和连接支架200之间，连接支架200通过第一连接结构500可拆卸地与安装支架100连接。在一个实施例中，第一连接结构500包括第一连接孔510和多个第二连接孔520，第一连接孔510设置在安装支架100上。多个第二连接孔520间隔地设置在连接支架200上，利用螺栓穿设于第一连接孔510以及其中一个第二连接孔520中，以使连接支架200相对于安装支架100固定。其中，第一连接孔510可以是螺纹孔，也可以不是螺纹孔。第二连接孔520可以是螺纹孔，也可以不是螺纹孔。
52.可以理解，本发明的检测装置在使用时，安装支架100平行于钢轨安装在检测小车上，则多个第二连接孔520是沿着垂直于安装支架100所在平面的方向间隔设置在连接支架200上的。从而通过螺栓、第一连接孔510和多个第二连接孔520的配合能够调节测试盒300上的位移传感器与被检测钢轨之间的距离的。
53.在其他实施例中，第一连接结构500包括设置在安装支架100上的卡扣，以及间隔地设置在连接支架200上的多个卡口。当卡扣卡设在不同的卡口中时，连接支架200及其上的测试盒300相对于安装支架100的位置将不相同。
54.作为一种可实施的方式，检测装置还包括第二连接结构，设置在图像采集器400和连接支架200之间，图像采集器400通过第二连接结构与连接支架200可移动地连接。在一个实施例中，第二连接结构包括安装螺孔和多个第三连接孔。安装螺孔设置在图像采集器400上。多个第三连接孔间隔地设置在连接支架200上，利用螺钉穿设于其中一个第三连接孔并将螺钉紧固于安装螺孔中，以使图像采集器400相对于连接支架200固定。可以理解，本发明的检测装置在使用时，安装支架100平行于钢轨安装在检测小车上，则多个第三连接孔是沿着垂直于安装支架100所在平面的方向间隔设置在连接支架200上的。从而通过螺钉、第三连接孔和安装螺孔的配合能够调节图像采集器400与被检测钢轨之间的距离。
55.在其他实施例中，第二连接结构包括设置在图像采集器400上的卡扣，以及间隔地设置在连接支架200上的多个卡口。当卡扣卡设在不同的卡口中时，图像采集器400将固定在连接支架200的不同的位置。
56.位移传感器安装在测试盒300上的方式可以为多种。参见图1，在一个实施例中，测试盒300设有安装仓310，位移传感器安装于安装仓310中，测试盒300至少开设有一个与安装仓310连通的开口。可以理解，安装仓310的数量可以根据需要进行选择。如图1所示，测试盒300设有三个安装仓310，由此本实施例的测试盒300能够同时使用三个位移传感器。测试
盒300上至少开设有一个与安装仓310连通的开口，通过该开口可将位移传感器安装到安装仓310，以及该开口能够作为供激光位移传感器采集波磨尺寸数据的通道。
57.结合图2所示，在一个实施例中，开口为两个，分别为第一开口320和第二开口330，第一开口320用于供位移传感器安装到安装仓310。第二开口330朝向被检测钢轨的一侧，位移传感器通过第二开口330采集被检测钢轨表面的波磨尺寸数据。测试盒300还包括阻挡结构340，阻挡结构340设置在第二开口330处，以阻挡位移传感器自第二开口330脱离安装仓310。本实施例中，测试盒300设有两个与安装仓310连通的开口，一个开口用于供位移传感器安装到安装仓310，另一个开口用作供激光位移传感器采集波磨尺寸数据的通道。
58.在其他实施例中，开口也可以为一个，该开口既可作为将位移传感器安装到安装仓310的通道，也可作为供激光位移传感器采集波磨尺寸数据的通道。可以理解，在该实施例中，可设计一些活动的阻挡结构，该阻挡结构既不会阻碍位移传感器安装到安装仓310中，又能够在位移传感器安装到安装仓310之后阻挡位移传感器脱离安装仓310。例如，在测试盒300上靠近该开口的位置转动设置一个挡条，在位移传感器未安装到安装仓310前，转动挡条使其避让出整个开口。在位移传感器安装到安装仓310后，转动挡条使其遮挡在开口区域但不影响位移传感器采集数据，从而挡条能够阻挡位移传感器脱离安装仓310。
59.参见图2，作为一种可实施的方式，检测装置还包括光源组件600，光源组件600可调节角度地设置在安装支架100上，光源组件600用于向被检测钢轨表面投射光线。通过增加光源组件600，使得本发明的检测装置能够适用于昏暗的工作环境，由此提高了检测装置的实用性，拓宽了适用范围。
60.在一个实施例中，光源组件600包括面光源610和光源夹板620，面光源610安装在光源夹板620上，光源夹板620可转动地连接在安装支架100上。本实施例中，面光源610具有照明更加均匀、照明范围更大的优点。光源夹板620上可对称设置安装滑槽，面光源610通过安装滑槽插设安装在光源夹板620上。
61.安装支架100上可设有转动座，光源夹板620的与安装支架100连接的一侧设有连接座，转动座和连接座上均设有螺栓孔。利用螺栓依次穿过转动座和连接座上的螺栓孔，拧紧螺栓即可将光源夹板620相对于安装支架100固定。当需要调节照明角度时，拧松螺栓转动光源夹板620至需要的角度位置再将螺栓拧紧即可。
62.本发明一实施例还提供了一种应用以上任一实施例的钢轨波浪形磨耗检测装置进行检测的钢轨波浪形磨耗检测方法，包括以下步骤：首先，检测人员将安装支架100固定在检测小车上。并通过连接支架200调节测试盒300相对于安装支架100的位置，以使位移传感器与被检测钢轨表面相距预设的距离。以及根据需要调节图像采集器400在连接支架200上的位置，以使图像采集器400与被检测钢轨表面相距预设的距离。最后将位移传感器和图像采集器400均与计算机连接，启动检测小车沿着钢轨移动，同时位移传感器和图像采集器400开始采集数据。
63.其中，图像采集器400优选为工业相机。位移传感器优选为激光位移传感器。在检测过程中，可通过连接支架200调节测试盒300相对于安装支架100的位置，以使激光传感器距离被检测钢轨表面100mm。然后将连接支架200相对于安装支架100锁紧固定。
64.本发明实施例的钢轨波浪形磨耗检测装置及检测方法，采用激光位移传感器和工业相机对钢轨波磨缺陷进行检测，具有精度高、采样率高、效率高的优点。根据深圳地铁钢
轨检测规范，波磨的重伤标准为深度达到0.5mm。而检测人员肉眼难以直接分辨毫米级的伤损，本装置采用的激光位移传感器识别精度可达微米，可大大提高波磨检测的精度，同时激光位移传感器的采样周期可达0.33ms，因此可以实现实时检测，提高检测效率。本装置采用的工业相机分辨率为2448*2048，帧率为74fps，识别精度可到达毫米级，同时可实现实时检测。本发明通过图像数据 波磨深度尺寸结合的方式，不仅可以量化波磨的尺寸，也可形成图像数据方便检测工人对照，具有极大的实用意义。
65.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。