基于机器视觉的钢轨接触疲劳裂纹检测方法

针对现有钢轨伤损视觉检测未对伤损进行分类处理、缺乏针对钢轨接触疲劳裂纹的检测的问题,根据钢轨接触疲劳裂纹的方向性特征,提出了一种基于机器视觉的钢轨接触疲劳裂纹检测方法。首先利用纵向灰度值积分的方法从轨道图像中提取轨面区域;再将钢轨的图像划分为若干个单元区域,统计每个单元区域的梯度方向直方图;然后根据梯度方向特性判断单元区域是否存在接触疲劳裂纹。试验结果表明:该方法能有效地检测钢轨接触疲劳裂纹区域,并能排除光照不均等因素的干扰,检测的准确率达到97.33%。

涡流脉冲热像对钢轨滚动接触疲劳裂纹表面长度的量化评估研究

涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于 不同领域关键部件的缺陷检测与评估。 针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研 究分析。 针对滚动接触疲劳裂纹形貌分布复杂这一特点,设计了一套结合裂纹响应提取和裂纹识别的流程。 并通过线性拟合 参数对比分析了在裂纹响应提取中使用的不同方法的性能。 试验结果表明,采用加热前期的热像数据进行主成分分析得到的 热模对裂纹长度量化效果最好,具有最高的拟合优度 92. 8%,灵敏度 5. 91,和最小的残差 2⁃范数 2. 24。

高速钢轨RCF裂纹涡流检测仿真系统及应用

高速钢轨滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue:RCF)裂纹是高铁钢轨主要损伤之一,而电涡流无损检测是检测铁磁性材料中裂纹最有效的方法之一。为深入理解电涡流无损检测中电场和磁场的耦合关系,以及静态和高速运行状态下钢轨中电磁场的分布,联合MATLAB、ANSYS Maxwell和数据库技术构建了基于.NET技术的高铁RCF裂纹电涡流检测评估仿真系统。其分别由钢轨RCF裂纹的静态电磁场解析计算模块、高速钢轨RCF裂纹直流电磁无损检测2D仿真模块和高速钢轨RCF裂纹直流电磁无损检测3D仿真模块构成。最后将该仿真系统应用到钢轨RCF裂纹静态和动态磁场的计算中,为电涡流无损检测正逆向问题研究、高速钢轨中RCF裂纹的定量检测方法、涡流检测装置设计和试验验证提供支持。

基于电涡流脉冲热成像偏度特征的钢轨自然裂纹量化评估

钢轨在服役过程中长期承受列车轮对的压力和冲击载荷,会使其表面及浅层区域产生滚动接触疲劳裂纹。该种裂纹具有典型的三维空间特征,常规无损检测方法难以对裂纹的三维特征进行量化评估。以不同承载的钢轨试件中含有的滚动接触疲劳裂纹为研究对象,采用基于多物理场耦合的电涡流脉冲热成像检测技术,分析钢轨车轮踏面加热及冷却阶段的热图像序列偏度分布,表征裂纹三维特征,并与工业计算机层析成像扫描得到的裂纹形貌进行校验。试验结果表明,热图像序列的偏度特征能有效表征钢轨滚动接触疲劳裂纹的位置、走向、长度以及深度信息,偏度表征的裂纹沿钢轨表面走向角度与工业计算机层析成像扫描所得的结果线性相关,相关系数约0.97;偏度表征裂纹沿钢轨内部纵向扩展的空间角度与工业计算机层析成像扫描空间角度相关系数约0.89;偏度表征的钢轨内部闭合裂纹长度值与工业计算机层析成像扫描结果相关系数约0.94;偏度值与对应裂纹深度呈近似线性关系,相关系数约0.98。因此,基于电涡流脉冲热成像技术的偏度特征提取可用于钢轨滚动接触疲劳裂纹的量化评估,并得到工业层析成像结果校验。电涡流热成像及偏度量化评估方法对在役钢轨滚动接触疲劳裂纹的早期诊断、量化评估、三维可视化以及运营维护具有广阔的应用前景。