轮对缺陷超声检测图像自动识别算法实现

摘要

在铁路高速、重载运行过程中，车轮各部位易产生疲劳缺陷，良好的轮对质量能保障列车的运行安全。由于车轮轮辋与钢轨直接接触，承受着巨大的摩擦及碾压，因此，轮辋是检测的重点部位。超声波无损检测技术非常成熟，可检测工件的表面和内部缺陷，该技术在火车车轮检测中的应用，克服了人工检查的局限性，检测速度快，效率高，满足铁路安全运输的要求。
　　 经过调研分析，本文通过采用固定式轮对检测系统来检测轮对缺陷，该系统将传统的超声波探伤技术与相控阵超声探伤技术相结合，可实现对轮对各类常见缺陷的检测。然而，对于检测图像中缺陷的定位，主要是靠现场操作者手动操作来实现，工作量巨大，不仅耗时耗力，也存在人为误差，降低了探测效率，很难适应我国高速列车发展的要求。
　　 本课题旨在对固定式轮对检测系统的现场车轮检测图像，研究其缺陷定位方法及设计自动识别算法实现缺陷的自动定位，提高检测的速度和准确性。本文在分析总结国内外轮对超声波检测技术和系统的基础上，结合检测对象——我国动车车轮的结构和缺陷分布特点，重点分析系统超声检测工艺，通过获取各型轮对的PE检测模式下的B扫描图像，首先根据缺陷定位方法大致判断出缺陷的位置，再对获取到的图像进行特征分析及提取，提出了一系列基于图像增强，形态学图像处理，质心提取等的自动识别算法。通过试验验证，该算法可行，能够实现PE检测图像的自动定位，达到了预期的目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 车轮探伤技术对比

1．2．2 大型轮对超声检测系统

1．2．3 便携式相控阵轮辋探伤仪

1．3 课题研究的要求及任务

第二章 相控阵超声车轮探伤技术

2．1 超声相控阵基本原理

2．1．1 相控阵检测技术原理

2．1．2 相控阵脉冲

2．1．3 相控阵关键技术

2．1．4 相控阵探头特性和楔块

2．1．5 栅瓣和旁瓣

2．1．6 相控阵超越常规超声的优势

2．2 相控阵车轮检测技术

2．2．1 车轮超声波探伤原理

2．2．2 动车车轮构造及缺陷分布特点

2．2．3 CRH车轮样板轮的设计

第三章 轮对超声检测图像的获取与分析

3．1 相控阵成像的基本原理

3．1．1 典型图像显示

3．1．2 融合图像形式

3．1．3 扫查速度和数据采集

3．1．4 超声波相控阵的扫描模式

3．2 图像的获取

3．3 图像的特征分析

第四章 轮对缺陷超声图像的定位

4．1 扫查模式

4．1．1 探头的工作模式

4．1．2 发送／接收模式的选择

4．2 反射体的定位

4．3 轮对缺陷的定位

4．3．1 检测图像的定位

4．3．2 影响缺陷定位、定量的主要影响因素

4．4 缺陷定位算法设计与实现

4．4．1 PE检测数据校正

4．4．2 图像的分类

4．4．3 固定界面波去除算法

4．4．4 斜向通道缺陷检测图像的定位算法

4．4．5 径向通道缺陷检测图像的定位算法

第五章 缺陷自动识别算法验证试验

5．1 自动识别算法原理

5．2 验证结果

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

附录