基于紅外圖像處理的鋼軌裂紋檢測(cè)研究.pdf

1、鋼軌作為鐵路運(yùn)行的關(guān)鍵部件，由于受到車(chē)輪外向壓力和自然因素的雙重作用，鋼軌在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)損傷。及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷鋼軌并替換是保證列車(chē)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，對(duì)于保證人們的生命安全和減少經(jīng)濟(jì)損失有著至關(guān)重要的作用。近幾年國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋼軌軌底裂紋檢測(cè)技術(shù)做了大量的科學(xué)研究。目前鐵路上運(yùn)用最廣泛的鋼軌軌底裂紋檢測(cè)方法是超聲波檢測(cè)法，但是傳統(tǒng)的超聲波檢測(cè)方法在鋼軌裂紋檢測(cè)的過(guò)程中存在著一定的盲區(qū)，鋼軌軌腳兩側(cè)的裂紋是檢測(cè)不到的。針對(duì)超聲波檢測(cè)法的不足，本

2、文采用紅外熱波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)鋼軌軌腳兩側(cè)的裂紋。搭建了基于紅外熱波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的鋼軌軌底裂紋檢測(cè)平臺(tái)。由于采集到的鋼軌軌底裂紋紅外圖像模糊和對(duì)比度較低，本文所提出的高通濾波與直方圖均衡化相結(jié)合紅外圖像增強(qiáng)新算法增強(qiáng)了裂紋內(nèi)部的細(xì)節(jié)像素，提高了鋼軌軌底裂紋幾何特征計(jì)算的精確性。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，在ANSYS有限元分析軟件中對(duì)鋼軌軌底裂紋紅外熱波無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。仿真過(guò)程主要包括以下三個(gè)部分:在ANSY

3、S前處理模塊中建立含裂紋的三維鋼軌實(shí)體模型，根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)選擇合適的方式對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分;熱流密度模擬熱波載荷施加在鋼軌軌腳的表面，使用ANSYS求解器對(duì)加載結(jié)果進(jìn)行分析求解;在ANSYS后處理模塊中，利用ANSYS通用后處理器生成鋼軌表面的溫度分布等值圖，利用ANSYS時(shí)間-歷程后處理器繪制關(guān)鍵點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)。
　　其次，搭建了基于紅外熱波檢測(cè)技術(shù)的鋼軌軌底裂紋檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建主要包括以下三個(gè)部分:根據(jù)鋼軌

4、軌底裂紋紅外熱波檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的要求選取合適的熱激勵(lì)源;用選取的熱源對(duì)鋼軌軌腳表面進(jìn)行主動(dòng)式加熱，通過(guò)熱像儀記錄鋼軌內(nèi)部熱波傳播過(guò)程不同所導(dǎo)致的鋼軌軌腳表面的溫度場(chǎng)的分布，然后采集鋼軌軌底裂紋紅外熱圖像;將采集到的鋼軌軌底裂紋紅外熱圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，使用在線(xiàn)式分析軟件對(duì)圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的溫度信息進(jìn)行分析。
　　最后，對(duì)采集到的鋼軌軌底裂紋紅外圖像進(jìn)行后期處理。針對(duì)傳統(tǒng)的紅外圖像處理方法對(duì)鋼軌軌底裂紋紅外圖像處理所產(chǎn)生的不足，本文提出了