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专利号: 2020110566302
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、利用毫米波扫描车对目标铁路轨枕进行扫描,并接收回波信号;毫米波扫描车包括车体,车体上设置有控制器,控制器包括相互连接的毫米波处理器和服务器,所述控制器与扫描平台连接,所述扫描平台上设置有毫米波发射天线和毫米波接收天线;

所述对目标铁路轨枕进行扫描的方法包括:S1‑1、将毫米波成像装置的运动方向与目标铁路轨枕排列方向对齐,将毫米波正对位置处设置为像素点的坐标原点;

S1‑2、以轨枕为像素点坐标基准移动扫描平台;

S1‑3、依次打开毫米波发射天线和毫米波接收天线,毫米波发射天线发射毫米波照射轨枕,接收天线接收经过轨枕反射的回波信号;

S1‑4、一行收发结束后,自动进入下一行进行逐行扫描,直至完成目标铁路轨枕所在区域的扫描;

S2、对回波信号进行预处理,得到处理后的回波信号;

S3、将处理后的回波信号代入二维成像算法,得到目标铁路轨枕的毫米波图像;

S4、将目标铁路轨枕的毫米波图像代入训练完毕的神经网络中,通过拉东变换得到样本特征值,建立特征曲线;

S5、对特征曲线进行判断,当特征曲线存在突变值时,即存在裂纹缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法,其特征在于,所述得到处理后的回波信号的方法包括:S2‑1、控制器将轨枕返回的回波信号与发射信号进行混频,得到模拟中频信号;

S2‑2、对模拟中频信号进行模数转换,得到数字中频信号,即处理后的回波信号。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法,其特征在于,所述得到目标铁路轨枕的毫米波图像的方法包括:假设轨枕上的像素点坐标为(x,y,z=0),收发天线位置坐标为(x',y',z0),需要重建的图像用轨枕的反射系数表示;

则毫米波图像f(x,y)的公式表达式为;

其中,k=ω/c为波数,j表示轨枕的反射系数,s(x',y')是轨枕被照射区域所有点信息的叠加,FT2D表示二维傅里叶变换。

4.根据权利要求3所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法,其特征在于,所述建立特征曲线的方法包括:

S4‑1、将枕轨的扫描图像代入神经网络中进行训练,得到训练完毕的神经网络;

S4‑2、将毫米波图像f(x,y)代入训练完毕的神经网络中,得到样本图像;

S4‑3、任取方向x’,将样本图像代入拉东变换,得到样本特征值函数:Rθ(x')=∫∫f(x,y)·δ(ρ‑xcosθ‑ysinθ)dxdy,其中,当点(x,y)在直线ρ=xcosθ‑ysinθ上时,逻辑函数δ(ρ‑xcosθ‑ysinθ)的值为1,否则为0;

S4‑4、将(x,Rθ(x'))对应的点连接起来,得到特征曲线。

5.根据权利要求3所述的基于毫米波成像的铁路轨枕缺陷检测方法,其特征在于,所述对特征曲线进行判断的方法包括:S5‑1、对特征曲线求导,当方向x’上存在求导值为0的x取值时,即该方向上存在裂纹,对应的x为裂纹所在位置处;

S5‑2、按设定次数重复步骤S4‑3、S4‑4和S5‑1,且每次都改变方向x’的取值,当重复完毕时,若不存在求导值为0的x取值,则目标铁路轨枕上不存在裂纹,否则所有对应的x为全部裂纹所在位置处。