一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法技术

一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，涉及铁路货车故障识别领域。本发明专利技术是为了解决目前采用人工检查图像方式进行铁路货车摇枕弹簧折断故障检测效率低且易漏检的问题。本发明专利技术在轨道周围搭建高清成像设备获取高清图像对摇枕弹簧部件粗定位获取摇枕弹簧大图像；对摇枕弹簧大图像进行部件识别精定位获取包含头圈弹簧与邻部件的子图像和摇枕弹簧子图像；根据获取的图像对摇枕弹簧不同的折断故障类型进行有序识别；计算出识别的故障位置并显示在屏幕上。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法
本专利技术涉及铁路货车故障识别领域，具体为一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法。
技术介绍
货车摇枕弹簧用于铁路车辆的走行部，起到缓冲避震的作用，又由于其位于走行部，若其折断直接危及行车安全，因此，铁路有关部分对摇枕弹簧折断故障检测非常重视。在摇枕弹簧折断故障检测中，采用人工检查图像的方式进行故障检测。由于检车人员在工作过程中极易出现疲劳、遗漏等情况，造成漏检、错检的出现，影响行车安全。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决目前采用人工检查图像方式进行铁路货车摇枕弹簧折断故障检测，检测效率低且易漏检的问题，而提出了一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法。一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法具体过程为：步骤一、在轨道周围搭建高清成像设备获取高清图像，对摇枕弹簧部件粗定位获得摇枕弹簧大图像；所述高清成像设备包括相机采集单元、磁钢单元、图像采集工控机单元、控制工控机单元和图像识别单元；所述相机采集单元包括相机和补偿模块；所述磁钢单元信号包括近磁钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，其特征在于所述方法具体过程为：/n步骤一、获得摇枕弹簧大图像；/n步骤二、对摇枕弹簧大图像进行部件识别精定位获取包含头圈弹簧与邻近部件的子图像和摇枕弹簧子图像；/n步骤三、根据步骤二获取的图像对摇枕弹簧故障识别；/n所述对摇枕弹簧故障识别顺序为：对当前的摇枕弹簧，首先在包含头圈弹簧的子图像上检测是否有折断且窜出型的故障形态，如存在则直接报警；如不存在则检测是否存在上下错位的情况，如存在上下错位型的折断直接报警，如不存在再检测是否有裂缝型的故障发生，若存在则直接报警；/n所述折断且窜出型折断为头圈弹簧折断后并导致窜出情况，此类故障通过与模板无故障图像...

【技术特征摘要】
1.一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，其特征在于所述方法具体过程为：
步骤一、获得摇枕弹簧大图像；
步骤二、对摇枕弹簧大图像进行部件识别精定位获取包含头圈弹簧与邻近部件的子图像和摇枕弹簧子图像；
步骤三、根据步骤二获取的图像对摇枕弹簧故障识别；
所述对摇枕弹簧故障识别顺序为：对当前的摇枕弹簧，首先在包含头圈弹簧的子图像上检测是否有折断且窜出型的故障形态，如存在则直接报警；如不存在则检测是否存在上下错位的情况，如存在上下错位型的折断直接报警，如不存在再检测是否有裂缝型的故障发生，若存在则直接报警；
所述折断且窜出型折断为头圈弹簧折断后并导致窜出情况，此类故障通过与模板无故障图像对比的方法识别；
所述上下错位型折断为故障处弹簧折断后发生上、下错位，与邻近层的弹簧弹在了一起的情况，此类故障将采用对步骤二定位的摇枕弹簧子图像的每列弹簧分割开，然后将不同层的弹簧分开，依据每层弹簧的连通区域大小进行识别；
所述有裂缝型折断为故障处弹簧上下位置无错位，只在本层弹簧有裂纹或左右错位的情况，此类故障采用机器学习方式进行识别；
步骤四、计算识别出的故障位置并显示在界面上。


2.根据权利要求1所述的一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，其特征在于：所述步骤二中对摇枕弹簧大图像进行部件识别精定位获取包含头圈弹簧与邻近部件的子图像和摇枕弹簧子图像，其具体过程为：
步骤二一、通过Canny检测得到摇枕弹簧大图像的轮廓：
步骤二二、在摇枕弹簧大图像的轮廓图像上通过霍夫变换检测直线得到摇枕的上边缘，定位摇枕弹簧的上边界；
步骤二三、定位出摇枕弹簧的下边缘：
对原始摇枕弹簧大图像进行OTSU二值化，经过形态学运算找到摇枕弹簧下边界的两个镂空区域，定位出摇枕弹簧的下边缘；
步骤二四、对定位出的摇枕弹簧从上边界和下边缘得到包含头圈弹簧与邻近部件的子图像以及精确定位的摇枕弹簧子图像。


3.根据权利要求2所述的一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，其特征在于步骤三中所述折断且窜出型故障通过与模板无故障图像对比的方法识别，具体过程为：
当前头圈弹簧子图像与模板图像通过surf算子检测特征点，基于特征点进行图像初匹配，用RANSAC算法剔除错位的匹配点，依据剩余的匹配点计算图像变换矩阵；将根据变换矩阵变换后的当前图像与模板图像做差得到差值图像，将差值图像自适应二值化；
若在二值化后的图像中找到了面积大于三分之一弹簧面积的连通区域，则存在弹簧折断后窜出的故障，程序直接报警。


4.根据权利要求3所述的一种铁路货车摇枕弹簧折断故障自动检测方法，其特征在于步骤三中上下错位型折断采用将步骤二中摇枕弹簧子图像中的每列弹簧分割开，然后将不同层的弹簧分开，依据每层弹簧的连通区域大小进行识别，具体过程为：
用大津阈值法二值化步骤二四精确定位后的摇枕弹簧子图像，对二值化后的图像中大阴影区域定位，结合每种车型的先验知识得到每列弹簧的子图像，对于每列弹簧子图像分别进行识别；每列弹簧进行故障识别前要先将不同的弹簧分割开，如果每层弹簧进行分割的图像中检测出大于正常一圈弹簧长度的连通区域，则有上下错位的折断故障发生，程序直接报警；
所述每列弹簧将不同层的弹簧分开，具体过程为：
(1)获得弹簧掩膜图像：
对当前列的弹簧原始图像进行全局二值化，利用分割开的灰度值大于th1图像像素为255的前景区域，小于等于th1图像像素为0的背景区域即可得到掩膜图像，其具体过程为：
首先将摇枕弹簧原始图像的均值Th0作为初值阈值；
然后对分割开的为像素为255的前景区域与为像素为0的背景区域分别计算均值m1与m2，计算m1与m2的平均数Th1；不断重复全局分割及为像素为255的前景区域、像素为0的背景区域的均值计算，直到前后两次的阈值数值小于d，把最新的数值作为全局二值化的最终阈值th1；全局二值化的公式如下：



其中，d为根据先验知识设定的迭代停止标准，(x，y)是当前像素位置，f(x，y)是(x，y)位置处原始灰度值，g(x，y)是全局二值化后(x，y)位置处新灰度值；
(2)获得弹簧滤波图像：
先将滤波图像的所有像素值赋为0，大小与原始图像相同；若(i,j)位置在掩膜图像中像素非0，则以此位置为中心，计算原始图像中长度为W，宽度为H矩形区域内的亮度均值作为滤波图像中的像素值，对于所有位置获取像素值，最终即可获取整个滤波图像；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹丹，
申请(专利权)人：哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23