本發(fā)明是關(guān)于軌道車(chē)輛故障檢測(cè)技術(shù)的領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于低速軌道車(chē)輪的卡頓故障的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)等場(chǎng)景中特殊的低速軌道車(chē)輛(例如燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē))的快速發(fā)展在顯著改善人們生產(chǎn)和生活方式的同時(shí)，對(duì)車(chē)輛運(yùn)行的安全性也提出了更高的要求。車(chē)輪軸承作為支撐旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)鍵部件，作用是減少摩擦和磨損，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)是確保車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

2、然而，工業(yè)場(chǎng)景下低速軌道車(chē)輛長(zhǎng)期高溫、高粉塵和重載的運(yùn)行環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)粉塵堵塞、軸承彎曲和斷裂等現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這些現(xiàn)象時(shí)，可能導(dǎo)致軸承失效，從而出現(xiàn)車(chē)輪卡頓現(xiàn)象。車(chē)輪卡頓會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪與軌道之間產(chǎn)生摩擦，可能對(duì)軌道造成不可避免的損壞，對(duì)軌道車(chē)輛的運(yùn)行安全和質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，如果不及時(shí)對(duì)出現(xiàn)卡頓故障的車(chē)輪進(jìn)行維護(hù)，可能會(huì)出現(xiàn)車(chē)輪脫落，導(dǎo)致生產(chǎn)事故。

3、尤其在燒結(jié)機(jī)等工業(yè)車(chē)輛中，由于車(chē)輪的數(shù)量較多且工作環(huán)境惡劣，因此車(chē)輪故障占很大比重。如果不將進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)，會(huì)加快車(chē)輪的磨損而降低車(chē)輪的使用壽命，影響燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)等工業(yè)車(chē)輛的運(yùn)行安全性和效率。因此，需要對(duì)車(chē)輪進(jìn)行實(shí)時(shí)的卡頓故障檢測(cè)。

4、目前，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)的軸承故障檢測(cè)主要依靠人工巡檢。然而，臺(tái)車(chē)的車(chē)輪數(shù)量總多，且所處的環(huán)境惡劣。依靠人工觀察的方式進(jìn)行臺(tái)車(chē)車(chē)輪軸承的故障檢測(cè)具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易漏檢誤檢和存在安全隱患等缺點(diǎn)。

5、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于低速軌道車(chē)輪的卡頓故障的檢測(cè)方法，其能夠通過(guò)非接觸動(dòng)態(tài)檢測(cè)的方式對(duì)低速軌道車(chē)輪軸承卡頓故障進(jìn)行檢測(cè)，簡(jiǎn)化檢測(cè)過(guò)程并提高檢測(cè)效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于低速軌道車(chē)輪的卡頓故障的檢測(cè)方法，應(yīng)用于軌道低速車(chē)輪卡頓的故障檢測(cè)平臺(tái)上，所述方法包括以下步驟：

3、s1：獲取軌道低速車(chē)輪的視頻圖像；

4、s2：對(duì)步驟s1獲取的視頻圖像進(jìn)行標(biāo)注，以獲得車(chē)輪子部件檢測(cè)數(shù)據(jù)集，并使用該車(chē)輪子部件檢測(cè)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)檢測(cè)模型；

5、s3：使用步驟s2訓(xùn)練好的目標(biāo)檢測(cè)模型對(duì)車(chē)輪實(shí)時(shí)運(yùn)行視頻進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，以獲得螺母和軸承的中心坐標(biāo)，并進(jìn)行最近鄰匹配獲得螺母運(yùn)動(dòng)軌跡；

6、s4：計(jì)算車(chē)輪正常運(yùn)行時(shí)螺母的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)比螺母的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算殘差值，采用動(dòng)態(tài)閾值的方法分析殘差值，構(gòu)建卡頓判定算法對(duì)車(chē)輪卡頓進(jìn)行故障判斷；

7、s5：獲取軸承的故障時(shí)間，對(duì)故障車(chē)輪進(jìn)行身份定位，將出現(xiàn)卡頓時(shí)臺(tái)車(chē)的側(cè)板編號(hào)發(fā)送給工程師進(jìn)行故障檢測(cè)與維護(hù)。

8、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s1中，所述獲取軌道低速車(chē)輪的視頻圖像包括：通過(guò)軌道低速車(chē)輪卡頓的故障檢測(cè)平臺(tái)上的相機(jī)對(duì)臺(tái)車(chē)進(jìn)行拍攝，判斷車(chē)輪是否進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，當(dāng)車(chē)輪進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域，截取有效的視頻片段，以獲得車(chē)輪正面清晰圖像。

9、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s3中，使用訓(xùn)練好的參數(shù)對(duì)車(chē)輪不同部位進(jìn)行檢測(cè)和分類(lèi)，獲取螺母識(shí)別目標(biāo)框和軸承識(shí)別目標(biāo)框的坐標(biāo)，使用螺母識(shí)別目標(biāo)框的右上角坐標(biāo)和左下角坐標(biāo)計(jì)算螺母的中心坐標(biāo)，使用軸承識(shí)別目標(biāo)框右上角坐標(biāo)和左下角坐標(biāo)計(jì)算軸承的中心坐標(biāo)。

10、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s3中，進(jìn)行最近鄰匹配獲得螺母運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程為：對(duì)獲得的螺母中心坐標(biāo)進(jìn)行最近鄰匹配，計(jì)算每個(gè)螺母在前一幀圖像中的中心坐標(biāo)點(diǎn)和在后一幀圖像中的中心坐標(biāo)點(diǎn)的歐氏距離，并找到歐氏距離最小的兩個(gè)螺母中心坐標(biāo)；之后，對(duì)視頻中所有螺母的中心坐標(biāo)序列進(jìn)行最近鄰匹配最終獲得螺母運(yùn)動(dòng)軌跡；并獲得實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡在第n+m幀的螺母中心坐標(biāo)

11、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s4中，根據(jù)第n幀螺母的真實(shí)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算第n+m幀螺母的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)比螺母的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和計(jì)算的螺母正常運(yùn)動(dòng)軌跡，計(jì)算出軌跡坐標(biāo)之間的殘差。

12、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述第n+m幀螺母的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計(jì)算步驟如下：

13、s401：獲取第n幀車(chē)輪軸承的坐標(biāo)位置，以第n幀軸承坐標(biāo)位置為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，利用反正切函數(shù)計(jì)算螺母bolti在軸承坐標(biāo)系中到x軸正半軸的初始角度αi；其中，i為螺母的序號(hào)；初始角αi計(jì)算過(guò)程如下式：

14、

15、其中，是車(chē)輪第i個(gè)螺母在第n幀中的坐標(biāo)，是車(chē)輪軸承在第n幀中的坐標(biāo)；

16、s402：當(dāng)固定尺寸的車(chē)輪勻速向前運(yùn)行比較小的角度時(shí)，通過(guò)弧長(zhǎng)公式計(jì)算車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)角β；旋轉(zhuǎn)角β計(jì)算過(guò)程如下式：

17、

18、其中，r是車(chē)輪的半徑；是第n+m幀目標(biāo)軸承在照片坐標(biāo)系中的軸中心橫坐標(biāo)；是第n幀目標(biāo)軸承在照片坐標(biāo)系中的軸中心橫坐標(biāo)；

19、s403：以第n+m幀軸承坐標(biāo)位置為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，通過(guò)目標(biāo)螺母的初始角αi和旋轉(zhuǎn)角β計(jì)算出目標(biāo)螺母在第n+m幀的角度，利用第n+m幀獲取的目標(biāo)螺母角度和第n+m幀軸承的坐標(biāo)計(jì)算出第n+m幀目標(biāo)螺母的坐標(biāo)第n+m幀目標(biāo)螺母坐標(biāo)位置的計(jì)算過(guò)程如下式：

20、

21、其中，是第n+m幀中第i個(gè)螺母的理論坐標(biāo)，是第n+m幀中第i個(gè)螺母對(duì)應(yīng)的螺母到軸承的距離。

22、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s4中，所述對(duì)比螺母的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算殘差值的方法如下：

23、s404：從第n幀開(kāi)始，獲取第n幀視頻中螺母的實(shí)際中心坐標(biāo)在第n+m幀計(jì)算的螺母中心坐標(biāo)和實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡在第n+m幀的螺母中心坐標(biāo)并計(jì)算殘差值：

24、

25、其中，是實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)的第n+m幀中第i個(gè)螺母的中心縱坐標(biāo)，是根據(jù)第n幀中第i個(gè)螺母的橫縱坐標(biāo)計(jì)算的第n+m幀中第i個(gè)螺母的中心縱坐標(biāo)；

26、s405：對(duì)檢測(cè)視頻的每一幀都計(jì)算所有螺母的殘差值和dsum，通過(guò)第n幀的坐標(biāo)計(jì)算第n+m幀坐標(biāo)的殘差值，最后形成殘差值的數(shù)列如下式：

27、

28、其中，h為視頻的總幀數(shù)，代表第n幀得殘差值。

29、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s4中，所述采用動(dòng)態(tài)閾值的方法分析殘差值之前，還包括：對(duì)不同的車(chē)輪在檢測(cè)區(qū)域獲得的殘差值設(shè)置閾值，具體包括以下步驟：

30、對(duì)殘差值前n個(gè)極大值分別求平均值，將該平均值作為閾值thresholdsum。

31、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s4中，所述構(gòu)建卡頓判定算法對(duì)車(chē)輪卡頓進(jìn)行故障判斷包括以下步驟：

32、在獲得閾值thresholdsum后，尋找超出閾值部分的殘差值序列計(jì)算過(guò)如下式：

33、

34、若出現(xiàn)連續(xù)的km個(gè)或更多的殘差值序列大于閾值thresholdsum時(shí)則認(rèn)為車(chē)輪出現(xiàn)卡頓故障，并添加卡頓標(biāo)志，本發(fā)明中，一般設(shè)定的判定條件km＝3；否則，判定視頻中的車(chē)輪運(yùn)行正常。

35、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s5具體包括：通過(guò)軌道低速車(chē)輪卡頓故障檢測(cè)平臺(tái)中相機(jī)同步拍攝臺(tái)車(chē)側(cè)板的圖像，訓(xùn)練側(cè)板編號(hào)的目標(biāo)檢測(cè)模型，完成對(duì)當(dāng)前通過(guò)的臺(tái)車(chē)側(cè)板編號(hào)獲?。辉谕瓿绍?chē)輪卡頓的故障檢測(cè)后，將車(chē)輪卡頓的檢測(cè)結(jié)果和當(dāng)前故障時(shí)間的臺(tái)車(chē)側(cè)板的編號(hào)同時(shí)上傳給工程師。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的一種用于低速軌道車(chē)輪的卡頓故障的檢測(cè)方法，采用非接觸動(dòng)態(tài)檢測(cè)的方式，簡(jiǎn)化了檢測(cè)過(guò)程，提高了智能化檢測(cè)水平，通過(guò)對(duì)采集到的車(chē)輪圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，判斷車(chē)輪是否出現(xiàn)卡頓故障，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輪的卡頓故障的實(shí)時(shí)檢測(cè)和燒結(jié)機(jī)車(chē)輪軸承故障導(dǎo)致的車(chē)輪脫落的提前預(yù)警，確保工業(yè)等場(chǎng)景中特殊的低速軌道車(chē)輛(例如燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē))運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。