RU2489291C1 - Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути - Google Patents
Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489291C1 RU2489291C1 RU2012103268/11A RU2012103268A RU2489291C1 RU 2489291 C1 RU2489291 C1 RU 2489291C1 RU 2012103268/11 A RU2012103268/11 A RU 2012103268/11A RU 2012103268 A RU2012103268 A RU 2012103268A RU 2489291 C1 RU2489291 C1 RU 2489291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- track
- electromagnetic radiation
- defects
- rail
- irregularities
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. Способ заключается в том, что определяют уровень электромагнитного излучения поверхности контролируемого участка железнодорожного пути путем видеотехнического считывания, перемещая приемник электромагнитного излучения вдоль указанного участка. По измеренному уровню электромагнитного излучения выявляют степень износа и дефекты путевой структуры. При этом производится фиксация изображения рельсового пути в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения через поляризационный фильтр с вращающейся осью пропускания и последующей обработкой полученных изображений путем оценки параметров Стокса. В результате обеспечивается возможность определять дефекты и неоднородности рельсового пути любого размера и применять его с любого носителя, включая воздушный. 4 ил.
Description
1. Область техники
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути.
2. Уровень техники
Известен способ контроля состояния рельсового пути (патент RU 2123445, В61К 9/08, Е01В 35/00 от 12.07.1995), заключающееся в том, что определяют угловые колебания и координаты буксы колесной пары. Находят координаты точек касания левого и правого колес колесной пары и просадку каждой рельсовой нити выражают в виде разности вертикальных координат точки касания колеса, соответствующих двум моментам времени. Известен также способ инерциальных измерений рельсового пути (патент RU 2242391, В61К 9/08, Е01В 35/06 от 30.12.2002), согласно данному способу формируют вектор виртуальной скорости каждой из рельсовых нитей в проектной системе координат, используя сигналы с датчика пути, переходят к независимой переменной по продольной координате пути. Интегрированием найденных скоростей получают вертикальные и горизонтальные профили рельсовых нитей и искомые неровности получают как разность между полученными профилями и их аппроксимирующими кривыми, полученными в результате обработки измерений, или с паспортными профилями. Недостатками аналогов являются низкая чувствительность к мелким неоднородностям, размеры которых меньше ширины верхней опорной поверхности рельса, а также необходимость иметь паспортные профили рельсовых нитей.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ оценки состояния путевой структуры (патент RU 2096221, В61К 9/06, В61К 9/08 от 03.10.1994). Способ заключается в том, что определяется уровень электромагнитного излучения от поверхности контролируемого участка, которое сравнивают с эталонным, соответствующим заданной характеристике путевой структуры, и по результатам сравнения выявляют степень износа и дефекты путевой структуры. Недостатками данного способа являются низкая чувствительность к мелким неоднородностям, размеры которых меньше ширины верхней опорной поверхности рельса, а также необходимость иметь паспортные (эталонные) профили рельсовых нитей и необходимость устанавливать устройства для дефектоскопии на специальных путеизмерительных вагонах.
3. Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг.1 представлена блок-схема получения изображений рельсового пути: 1 - неполяризованное электромагнитное излучение видимого спектра; 2 - частично поляризованное излучение; 3 - рельсовый путь; 4 - поляризационный фильтр с вращающейся осью пропускания; 5 - приемник электромагнитного излучения видимого спектра, 6 - угол визирования; 7 - нормаль к поверхности головки рельса.
На фиг.2 представлено фотоизображение впадины на рельсе, снятое в профиль (длинна впадины - 300 мм, глубина - 3 мм).
На фиг.3 приведены исходное изображение участка рельсового пути в видимом диапазоне электромагнитного спектра излучения.
На фиг.4 показан результат обработки изображений впадины на рельсе, полученный при различных положениях поляризационного фильтра, и их последующей обработки путем оценки параметров Стокса.
4. Сущность изобретения
4.1. Задача
Техническая задача состоит в устранении указанных недостатков за счет фиксации изображения рельсового пути в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения с использованием поляризационного фильтра с вращающейся осью пропускания.
4.2. Отличительные признаки
Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа, заключающегося в том, что определяют уровень электромагнитного излучения поверхности контролируемого участка железнодорожного пути путем видиотехнического считывания, перемещая приемник электромагнитного излучения вдоль указанного участка, и по измеренному уровню электромагнитного излучения выявляют степень износа и дефекты путевой структуры, производится фиксация изображения рельсового пути в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения через поляризационный фильтр с вращающейся осью пропускания и последующей обработкой полученных изображений путем оценки параметров Стокса.
4.3. Сущность способа
Сущность способа оптического определения неровностей рельсового пути показана на фиг.1: неполяризованное электромагнитное излучение видимого спектра 1 становится частично поляризованным 2, отражаясь от рельсового пути 3, проходит поляризационный фильтр с вращающейся осью пропускания 4 и попадает в приемник электромагнитного излучения видимого спектра 5, в дальнейшем полученное изображение обрабатывается с помощью преобразований Стокса, что позволяет получать более четкие изображения дефектов рельсового пути (в том числе и малоразмерных). Данный эффект основан на том, что степень поляризации отраженного от угла визирования 6 (7 - нормаль к поверхности головки рельса), который является постоянной величиной для ровных участков головки рельса и изменяется на ее неровностях.
5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Известно, что при отражении света от металлической поверхности происходит изменение параметров его поляризации, т.е. поляризационные характеристики отраженного света не совпадают с аналогичными характеристиками падающего (М. Борн, Э. Вольф, Основы оптики, М., 1973, 716 с.; Соколов А.В., Оптические свойства металлов, М., 1961, 464 с.) Параметры поляризации зависят от угла визирования, который, в свою очередь, определяется профилем поверхности рельса в месте наблюдения.
Для реализации предлагаемого способа проводилась съемка железнодорожного пути фотокамерой Canon 40D с установленным объективом Canon EF-S 17-55 f/2.8 IS USM и поляризационным фильтром. Использовалось фокусное расстояние 55 мм. Для каждого фрагмента полотна делалась серия кадров (60 или 30) с разной ориентацией поляризационного фильтра (с шагом 6 или 12 градусов соответственно), при этом осуществлялся полный поворот фильтра на 360 градусов.
В качестве модели отраженного сигнала IC(ϕj), регистрируемого матрицей фотокамеры при угле ϕj между главной осью поляризационного фильтра и вертикальной плоскостью, проходящей через ось оптической системы, использовалось следующее выражение:
По каждой серии снимков вычислялись оценки параметров Стокса
и ошибка модели:
Для экспериментов использовался участок пути в районе станции Ржевская Октябрьской железной дороги, г.Москва.
В качестве первого тестового образца был выбран участок пути со сварным рельсовым швом (фиг.2). Из-за нарушения структуры металла в месте сварки при длительной эксплуатации такого рельса возникает впадина, длина которой составляла около 30 см, а максимальная глубина была около 3 мм. Изображение впадины на рельсе, снятое в профиль, приведено на фиг.2.
На фиг.3 приведено изображение впадины на рельсе в естественном свете, а на фиг.4 - после обработки исходного изображения путем оценки параметров Стокса. Преобразованное изображение позволило значительно увеличить контраст впадины на исходном изображении.
Способ, основанный на изменении параметров поляризации электромагнитного излучения видимого диапазона, отраженного от дефектов рельсовых нитей, по сравнению с бездефектными участками пути позволяет использовать в качестве носителя аппаратуры кроме путеизмерительных вагонов и низколетящие летательные аппараты, в том числе и дистанционно-пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА). Использование ДПЛА позволит повысить производительность и оперативность диагностики состояния железнодорожных путей.
Анализ, проведенный заявителем по известному ему уровню техники, показал, что предлагаемое изобретение, обладающее новизной и промышленной применимостью, отвечает в отношении совокупности его существенных признаков требованию критерия «изобретательский уровень», из уровня техники неизвестен также механизм достижения технического результата, раскрытого в материалах заявки.
Claims (1)
- Способ оптического определения дефектов рельсового пути, заключающийся в том, что определяют уровень электромагнитного излучения поверхности контролируемого участка железнодорожного пути путем видеотехнического считывания, перемещая приемник электромагнитного излучения вдоль указанного участка, и по измеренному уровню электромагнитного излучения выявляют степень износа и дефекты путевой структуры, отличающийся тем, что производится фиксация изображения рельсового пути в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения через поляризационный фильтр с вращающейся осью пропускания и последующей обработкой полученных изображений путем оценки параметров Стокса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012103268/11A RU2489291C1 (ru) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012103268/11A RU2489291C1 (ru) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2489291C1 true RU2489291C1 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=49159439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012103268/11A RU2489291C1 (ru) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489291C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190003U1 (ru) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | Акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Мобильное устройство визуального обнаружения дефектов рельсового пути |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1619151A1 (ru) * | 1988-02-04 | 1991-01-07 | Всесоюзный заочный машиностроительный институт | Имитатор воздействи подповерхностных дефектов дл вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразовател ми |
RU2096221C1 (ru) * | 1994-10-03 | 1997-11-20 | Владимир Михайлович Алексенко | Способ оценки состояния путевой структуры (варианты) |
GB2383413A (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Peter Robert Armitage | Detecting rail defects using acoustic surface waves |
RU38148U1 (ru) * | 2004-03-03 | 2004-05-27 | Горделий Виталий Иванович | Установка для автоматизированного контроля рельсов |
RU2231783C2 (ru) * | 2001-08-09 | 2004-06-27 | ЗАО "Фирма ТВЕМА" | Ультразвуковой дефектоскоп "ласточка" |
-
2012
- 2012-02-01 RU RU2012103268/11A patent/RU2489291C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1619151A1 (ru) * | 1988-02-04 | 1991-01-07 | Всесоюзный заочный машиностроительный институт | Имитатор воздействи подповерхностных дефектов дл вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразовател ми |
RU2096221C1 (ru) * | 1994-10-03 | 1997-11-20 | Владимир Михайлович Алексенко | Способ оценки состояния путевой структуры (варианты) |
RU2231783C2 (ru) * | 2001-08-09 | 2004-06-27 | ЗАО "Фирма ТВЕМА" | Ультразвуковой дефектоскоп "ласточка" |
GB2383413A (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | Peter Robert Armitage | Detecting rail defects using acoustic surface waves |
RU38148U1 (ru) * | 2004-03-03 | 2004-05-27 | Горделий Виталий Иванович | Установка для автоматизированного контроля рельсов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190003U1 (ru) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | Акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Мобильное устройство визуального обнаружения дефектов рельсового пути |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2590533C2 (ru) | Устройство и способ для определения положения двух сочлененных валов относительно друг друга | |
KR101094069B1 (ko) | 영상처리기법을 이용한 균열측정시스템의 역치값 보정을 위한 캘리브레이션 장치 및 방법 | |
US8345094B2 (en) | System and method for inspecting the interior surface of a pipeline | |
US11359911B2 (en) | Abrasion inspection apparatus, abrasion inspection method, and program | |
JP6251142B2 (ja) | 測定対象物の非接触検知方法及びその装置 | |
KR100955462B1 (ko) | 영상처리기법을 이용한 구조물 균열검출시스템의 신뢰성검증장치 | |
EP3740410B1 (fr) | Procédés de repérage de points ou lignes d'intérêt sur une voie ferrée, de positionnement et de conduite d'une machine d'intervention sur une voie ferrée | |
US20030137673A1 (en) | Systems, and methods of use, employing distorted patterns to ascertain the shape of a surface, for road or runway profiling, or as input to control pro-active suspension systems | |
Nasimi et al. | A methodology for measuring the total displacements of structures using a laser–camera system | |
CN104949983B (zh) | 物体厚度变化的线扫描相机成像方法 | |
JP2015175629A (ja) | 距離測定装置及び距離測定システム | |
JP2012098047A (ja) | 車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、車輪形状計測プログラム | |
CN110017784A (zh) | 一种卷曲钢卷端部在线质检装置和方法 | |
JP6317621B2 (ja) | 車両に装備された車輪の三次元形状測定方法と車両に装備された車輪の三次元形状測定装置 | |
CN111369484B (zh) | 钢轨廓形检测方法及装置 | |
Bursanescu et al. | Automated pavement distress data collection and analysis: a 3-D approach | |
Bolognini et al. | Vision-based modal analysis of built environment structures with multiple drones | |
RU2489291C1 (ru) | Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути | |
Shang et al. | Multi-point vibration measurement for mode identification of bridge structures using video-based motion magnification | |
CN111369533B (zh) | 基于偏振图像融合的钢轨廓形检测方法及装置 | |
KR102464145B1 (ko) | 3차원 스캔을 이용한 노면상태 조사장치 및 이를 이용한 노면상태 조사 방법 | |
WO2017138083A1 (ja) | Vブロック方式の屈折率測定装置 | |
JP5612905B2 (ja) | 車輪形状計測装置、車輪形状計測方法、および車輪形状計測プログラム | |
Tsai et al. | Challenges and lessons from the successful implementation of automated road condition surveys on a large highway system | |
Karel et al. | In situ determination of range camera quality parameters by segmentation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150202 |