【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路轨道检测，更具体地涉及一种轨道车辆用螺栓松动检测系统、方法及存储介质。
技术介绍
1、螺栓在轨道交通工具如动车组、城轨和地铁等中扮演着重要的角色，它们用于紧固各种部件，然而，在运行过程中，由于受到腐蚀、振动、冲击等多种因素的作用，螺栓容易出现问题，包括变形、松动、断裂甚至脱落，这些问题可能导致设备故障，因此，在轨道交通行业对列车的安检中一个重要的流程就是进行螺栓松动的检测。
2、通常情况下，在列车中每个车厢上都有数百甚至更多的螺栓，而每天会有多列列车需要维护，因此，对螺栓松动进行检测是一项非常繁重的任务。传统螺栓松动检测方法为人工巡检法，主要有两种方法：一种方法为定期拧紧法，工作人员会定期使用扳手拧紧螺栓，无论它们是否已经松动，以确保所有螺栓都保持紧固状态；另一种方法为标记法，在第一次拧紧后，工作人员会在螺栓和螺母上分别标记拧紧的状态，通常使用线条进行标记，在后续的检查中，他们只需查看螺栓和螺母上的标记线是否对齐，进而判断螺栓是否松动，但是定期拧紧法需要工作人员花费大量时间和精力，工作量巨大，效率低下，缺乏针对性，标记法虽然减少了不必要的拧紧工作，但它容易使工作人员产生视觉疲劳，特别是当需要检查大量种类多样、大小不一螺栓时人员容易疲劳，细微的问题在光照不足和疲劳的情况下难以发现，可能会带来潜在的安全隐患。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种轨道车辆用螺栓松动检测系统、方法及存储介质，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。>
2、本专利技术提供如下技术方案：一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，包括图像采集模块、模版匹配模块、图像处理模块、数据提取模块、轮廓检测模块、松动分析模块，以及输出交互模块；
3、所述图像采集模块，包括标记单元和采集单元，标记单元在螺栓上画出螺栓松动标记线，采集单元通过图像采集设备采集车辆应检部位所有图像，标出所有待检螺栓，制作模板图；
4、所述模版匹配模块，利用相机和光源设备获取含有螺栓和标记线的图像，对获取的图像与所述模版图进行模版匹配操作，裁剪出包含螺栓和标记线的图像；
5、所述图像处理模块，包括图像预处理单元和图像语义分割单元，图像预处理单元对包含螺栓和标记线的图像进行图像预处理，图像语义分割单元对进行图像预处理后的图像进行螺栓标记线语义分割，得到尺寸大小、通道数和进行图像预处理后的图像相等的只包含标记线的图像；
6、所述数据提取模块，提取图像处理模块中经过螺栓标记线语义分割后得到的只包含标记线的图像的特征数据，包括螺栓偏移参数、螺栓松动参数和螺栓形变参数；
7、所述轮廓检测模块，用于接收数据提取模块中提取的只包含标记线的图像的特征数据，计算标记线轮廓指数，并将计算得出的标记线轮廓指数传输至松动分析模块中；
8、所述松动分析模块，接收轮廓检测模块计算得出的标记线轮廓指数，依据标记线轮廓指数与预设的阈值进行对比，并且统计标记线轮廓指数小于预设阈值的标记线轮廓数量，判断螺栓是否松动；
9、所述输出交互模块，用于将松动分析模块检测出的松动螺栓图像输出至人机交互端。
10、优选的，所述模版匹配模块中模版匹配操作采用归一化互相关法，通过建立坐标系计算模板与图像中各个位置的互相关系数来确定匹配度，计算公式为：，其中表示模板与图像中各个位置的互相关系数，表示模板与图像中各个位置坐标的协方差，表示模版中各个位置坐标的方差，表示图像中各个位置坐标的方差，最大互相关系数对应的位置即为匹配位置。
11、优选的，所述图像处理模块中图像预处理操作包含将所述包含螺栓和标记线的图像按比例调整为80*80像素大小，对螺栓标记线语义分割需要制作语义分割数据集并搭建语义分割网络进而训练出螺栓标记线语义分割模型，具体过程如下：螺栓标记线语义分割数据集制作：在不同的光照条件下，以多种拍摄角度采集列车上所有形状、多种规格且存在标记线的螺栓图像，用labelme软件，以标记线为前景，其余为背景制作语义分割数据集，通过语义分割数据集训练语义分割网络，得到标记线语义分割模型。
12、优选的，所述数据提取模块中螺栓偏移参数包括螺栓的偏移量、螺栓直径和螺栓预紧力，螺栓松动参数包括螺栓当前长度、螺栓初始长度和螺栓的弹性恢复力，螺栓形变参数包括螺栓的最大承载力、螺栓的螺栓刚度和螺栓的横截面面积。
13、优选的，所述轮廓检测模块中标记线轮廓指数的计算包括以下步骤：
14、步骤s01：将各个螺栓的标记线图像依次标记为1、2、3……n，并依次进行标记线轮廓指数的计算，使用张力测量仪器，直接施加力量到螺栓上，测量施加力量的大小，确定螺栓预紧力、螺栓的弹性恢复力以及螺栓刚度；
15、步骤s02：基于螺栓偏移参数计算各个螺栓的螺栓偏移系数，计算公式为：，其中表示各个螺栓的螺栓偏移系数，表示各个螺栓的偏移量，表示各个螺栓偏移量的误差值，表示各个螺栓的螺栓直径，表示各个螺栓的螺栓预紧力；
16、步骤s03：基于螺栓松动参数计算各个螺栓的螺栓松动系数，计算公式为：，其中表示各个螺栓的螺栓松动系数，表示各个螺栓的当前长度，表示各个螺栓的初始长度，表示螺栓的弹性恢复力；
17、步骤s04：基于螺栓形变参数计算各个螺栓的螺栓形变系数，计算公式为：，其中表示各个螺栓的螺栓形变系数，表示各个螺栓的最大承载力，表示各个螺栓的螺栓刚度，表示各个螺栓的横截面面积；
18、步骤s05：基于螺栓偏移系数、螺栓松动系数和螺栓形变系数计算各个螺栓标记线轮廓指数，计算公式为：，其中表示各个螺栓的标记线轮廓指数，表示各个螺栓的螺栓偏移系数，表示各个螺栓的螺栓松动系数，表示各个螺栓的螺栓形变系数，、和表示各系数对应权重。
19、优选的，所述松动分析模块中将标记线轮廓指数与预设的阈值进行对比，并且统计标记线轮廓指数小于预设阈值的标记线轮廓数量n，如果n小于2，则说明只有一条标记线或没有检到标记线，判定螺栓没有松动，如果n大于或等于2，则依据中心线数m判定螺栓是否松动。
20、一种轨道车辆用螺栓松动检测方法，包括以下步骤：
21、步骤s11：通过标记单元和采集单元制作模板图：标记单元在螺栓上画出螺栓松动标记线，采集单元通过图像采集设备采集车辆应检部位所有图像，标出所有待检螺栓；
22、步骤s12：将获取的图像与模版图进行模版匹配：利用相机和光源设备获取含有螺栓和标记线的图像，对获取的图像与所述模版图进行模版匹配操作，裁剪出包含螺栓和标记线的图像；
23、步骤s13：通过处理分割得到尺寸大小、通道数和进行图像预处理后的图像相等的只包含标记线的图像；
24、步骤s14：提取只包含标记线的图像的特征数据：提取经过螺栓标记线语义分割后得到的只包含标记线的图像的特征数据；
25、步骤s15：计算标记线轮廓指数：接收只包含标记线的图像的特征数据，计算标记线轮廓指数；
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：包括图像采集模块、模版匹配模块、图像处理模块、数据提取模块、轮廓检测模块、松动分析模块，以及输出交互模块；
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述模版匹配模块中模版匹配操作采用归一化互相关法，通过建立坐标系计算模板与图像中各个位置的互相关系数来确定匹配度，计算公式为：，其中表示模板与图像中各个位置的互相关系数，表示模板与图像中各个位置坐标的协方差，表示模版中各个位置坐标的方差，表示图像中各个位置坐标的方差，最大互相关系数对应的位置即为匹配位置。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述图像处理模块中图像预处理操作包含将所述包含螺栓和标记线的图像按比例调整为80*80像素大小，对螺栓标记线语义分割需要制作语义分割数据集并搭建语义分割网络进而训练出螺栓标记线语义分割模型，具体过程如下：螺栓标记线语义分割数据集制作：在不同的光照条件下，以多种拍摄角度采集列车上所有形状、多种规格且存在标记线的螺栓图像，用Labelme软件，以标记线为前景，其余为背景制
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述数据提取模块中螺栓偏移参数包括螺栓的偏移量、螺栓直径和螺栓预紧力，螺栓松动参数包括螺栓当前长度、螺栓初始长度和螺栓的弹性恢复力，螺栓形变参数包括螺栓的最大承载力、螺栓的螺栓刚度和螺栓的横截面面积。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述轮廓检测模块中标记线轮廓指数的计算包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述松动分析模块中将标记线轮廓指数与预设的阈值进行对比，并且统计标记线轮廓指数小于预设阈值的标记线轮廓数量N，如果N小于2，则说明只有一条标记线或没有检到标记线，判定螺栓没有松动，如果N大于或等于2，则依据中心线数M判定螺栓是否松动。
7.一种轨道车辆用螺栓松动检测方法，用于使用上述权利要求1-6任一项所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：包括以下步骤：
8.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统。
...【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：包括图像采集模块、模版匹配模块、图像处理模块、数据提取模块、轮廓检测模块、松动分析模块，以及输出交互模块；
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述模版匹配模块中模版匹配操作采用归一化互相关法，通过建立坐标系计算模板与图像中各个位置的互相关系数来确定匹配度，计算公式为：，其中表示模板与图像中各个位置的互相关系数，表示模板与图像中各个位置坐标的协方差，表示模版中各个位置坐标的方差，表示图像中各个位置坐标的方差，最大互相关系数对应的位置即为匹配位置。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用螺栓松动检测系统，其特征在于：所述图像处理模块中图像预处理操作包含将所述包含螺栓和标记线的图像按比例调整为80*80像素大小，对螺栓标记线语义分割需要制作语义分割数据集并搭建语义分割网络进而训练出螺栓标记线语义分割模型，具体过程如下：螺栓标记线语义分割数据集制作：在不同的光照条件下，以多种拍摄角度采集列车上所有形状、多种规格且存在标记线的螺栓图像，用labelme软件，以标记线为前景，其余为背景制作语义分割数据集，通过语义分割数据集训练语义分割网络，得到标记线语...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，蒋邦亮，计宇傲，陈晓彬，汪华靖，洪诚康，
申请(专利权)人：中数智科杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。