钢轨表面缺陷检测与数据传输技术研究

作     者：高晓婷 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘晨晨;江鹏

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：钢轨表面 缺陷检测 GPRS无线传输 图像处理 

摘      要：钢轨作为轮轨接触的主要部件,承受着车辆载重与车体自重的全部压力。在列车车辆运行过程中,钢轨磨耗与非正常伤损发生率较高,车辆运行状态易受影响,因而加强对钢轨表面缺陷检测非常重要。本文通过对近年钢轨表面缺陷检测与数据传输技术研究,发现国内外学者虽然基于多种模态检测技术开发了一系列检测设备,但大多数仍停留在实验室研究阶段未投入现场应用。究其原因,主要由于这些检测技术对于检测设备硬件与搭载车辆要求较高。针对此问题本文面向应用设计了一种基于GPRS无线传输和图像处理技术的钢轨表面缺陷检测软、硬件系统。本文设计的钢轨表面缺陷检测系统包含图像采集、传输、处理硬件系统和图像处理与分析软件系统两部分。由对比选定的STM32单片机、相机模块、GPRS无线传输模块、工作站等硬件设备完成硬件系统的搭建,然后应用其完成对不同场景下钢轨表面图像数据的采集、传输和存储。在Windows系统下基于matlab GUI平台完成包含采集图像预处理、特征区域提取、缺陷检测与评价、参数分析存储等功能模块的钢轨表面缺陷检测软件系统设计。为了验证本文设计的钢轨表面缺陷检测系统的精确性和稳定性,本文通过对铁道工程训练中心实训场无砟轨道与北京铁路局石家庄车辆段段管线内有砟轨道进行大量图像数据采集,并结合对应钢轨位置人工检测结果对比分析,验证了本文的检测方法原理可行,检测精度和检测稳定性较好,且具有简易便捷易于搭载的特点,具有一定应用价值。