客车入库轮对在线综合检测系统

"客车入库轮对在线综合检测系统"属于铁路车辆工程学科，自动化技术技术领域。该系统于2013年1月底在上海铁路局合肥车辆段开始使用，在客车入库时对轮对进行车轮外形检测、踏面擦伤检测和轮辋超声探伤等的综合检测。 该系统采用模块化设计，由车轮外形检测、踏面擦伤检测和轮辋超声探伤等子系统组成。利用光截图数字图像处理技术、接触式位移测量（光编码技术）技术、超声波检测技术和计算机技术实现对车轮在线的综合检测。车轮外形尺寸检测子系统采用高速数字相机、高精度激光线及FPGA硬件实现的激光图像预处理算法，实现对车轮外形几何尺寸数据的快速实时分析和处理；踏面擦伤检测子系统采用精密光电旋转编解码算法、期望采样控制算法与高速线扫描，检测滚动圆擦伤的深度、长度与踏面全圆周图像信息；轮辋超声探伤子系统采用多处理器协同控制、大规模FPGA实现的TGC补偿与数字滤波、乒乓型双SRAM存储机制、数据动态压缩功能等核心技术，实现压电超声波实时处理，快速检测车轮内部隐蔽性缺陷。 一、主要功能 在客车入库经过固定安装在线路的检测系统设备时，系统能够自动检测出车轮外形尺寸、擦伤变化趋势和内部裂纹，检测发现车轮内部故障，实现轮对数据管理精确到车组；并预留对外输出接口，可与其他管理软件兼容。 二、与国内外同类技术比较 （一）对于车轮裂纹的在线检测，国内曾引进过电磁超声表面波技术（EMAT）。EMAT是靠电磁效应发射和接收超声波，属于非接触式检测。压电超声换能器是靠压电晶片的压电效应发射和接收超声波，其能量转换在晶片上进行。EMAT这种检测方式的探伤深度在踏面以下8mm以内，难以检测轮辋内部裂纹和周向裂纹。本系统采用压电超声阵列检测，能够对轮辋内部裂纹和周向裂纹进行检测。 （二）对于车轮外形尺寸的在线检测，目前国内外广泛采用的传统检测方法有以下方法： 1.采用照相机对轮缘拍照，再对图像进行处理，其结果精度较低、误差较大； 2.采用激光束照射形成轮廓，由相机单次成像，由于车轮速度很难匀速、难以在检测前就预知车轮直径，导致精度不高。 本系统采用高速连续拍摄，轮缘正下方增设一个测点，辅以恒温激光，因此精度和稳定性较高。 （三）对于车轮踏面擦伤的在线检测，国内外主要有三种方法： 1.平行四边形机构检测法。该机构需要安装升降装置，升降装置必须可靠； 2.基于振动加速度或声学评判法。该系统能定性检测，但无法判别擦伤深度； 3.基于高速相机扫描摄像的方法。该技术易受环境干扰，难以保证算法和测量结果的一致性。 本系统采用精密光电旋转编解码算法、期望采样控制算法检测滚动圆擦伤的深度信息，能够实现双向定量检测，可去除因客车横向摆动、临时停车、加减速造成的对测量结果的不利影响。