基于多尺度可分离蒸馏网络的列车轮对踏面缺陷检测算法

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作者 程翔 朱禹熹 贾林 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4789-4803,共15页

作为列车安全维护的重点问题,列车轮对表面缺陷检测性能易受低算力、多尺度和复杂背景等因素的制约。这使得许多基于深度学习的目标检测算法难以完全发挥其性能。针对以上问题,提出一种基于多尺度可分离蒸馏网络的列车轮对踏面缺陷检测... 作为列车安全维护的重点问题,列车轮对表面缺陷检测性能易受低算力、多尺度和复杂背景等因素的制约。这使得许多基于深度学习的目标检测算法难以完全发挥其性能。针对以上问题,提出一种基于多尺度可分离蒸馏网络的列车轮对踏面缺陷检测算法(D-MSCNet)。在该方法中,首先设计一种由跨层可分离特征提取模块(CSEM)和多尺度可分离下采样模块(MSDM)组成的主干网络(MSA-ResNet)。其中,CSEM模块通过在残差架构中引入深度可分离卷积、扩展卷积、通道压缩和跨层连接机制来保证它能在不显著增加计算量的同时丰富特征信息、扩大感受野。多尺度可分离下采样模块(MSDM)通过引入多尺度特征融合机制和注意力模块以在下采样任务过程中提高多尺度特征信息、弱化背景信息。其次,设计了一种新的主从区域知识蒸馏策略来有效地压缩和简化模型。它首先根据标签中的Ground Truth划分主要和次要蒸馏区域,然后将两者作用于各个回归分支之间以执行知识蒸馏任务。最后,在实际列车轮对踏面数据集上进行了实验分析,对比实验表明当所提方法D-MSCNet在加载小参数网络(MSA-ResNet18)时,其M_(AP)=64.9%、F_(PS)=85优于大多数对比方法,表明了该方法能够有效地平衡检测速度和检测精度。此外,通过消融实验、模块对比实验以及可视化分析进一步验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 轮对踏面缺陷 知识蒸馏 无锚检测器 多尺度特征模块 深度学习

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基于EMAT技术的轮对踏面探伤仪 被引量：8

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作者 彭建平 王黎 +3 位作者 高晓蓉 王泽勇 彭朝勇 张渝 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第1期18-20,共3页

简述电磁超声换能器(EMAT)的结构组成及产生表面波的机理,分析了基于电磁超声表面波的车轮踏面缺陷检测原理。设计了基于电磁超声表面波的轮对踏面探伤仪,该探伤仪采用DSP+CPLD结构,构成数据处理、逻辑控制核心单元,信号由功率合成单元... 简述电磁超声换能器(EMAT)的结构组成及产生表面波的机理,分析了基于电磁超声表面波的车轮踏面缺陷检测原理。设计了基于电磁超声表面波的轮对踏面探伤仪,该探伤仪采用DSP+CPLD结构,构成数据处理、逻辑控制核心单元,信号由功率合成单元进行功率放大并与EMAT探头做输出匹配,提高输出功率;DSP系统完成超声波信号的数据处理及缺陷分析功能。最后对人工缺陷轮对和自然缺陷轮对进行试验,结果表明:检测过程无需耦合剂、无需沿踏面扫查,即可快速实现对轮对踏面表面及近表面10 mm范围内的车轮径向裂纹和大尺寸踏面剥离缺陷进行检测。 展开更多

关键词 电磁超声换能器(EMAT) 轮对踏面探伤仪 踏面剥离 踏面裂纹

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轮对几何参数及踏面缺陷光电检测方法 被引量：8

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作者 吴开华 张建华 +2 位作者 严匡 王瑞荣 阚小洲 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期48-51,共4页

提出了一种基于光电检测技术的车辆轮对综合参数自动检测方法。运用精密激光位移传感、CCD及数字图像处理技术,实现了轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径等尺寸参数的非接触自动检测;再结合精密运动控制,以及车轴和圆周方向的快速激光扫描,... 提出了一种基于光电检测技术的车辆轮对综合参数自动检测方法。运用精密激光位移传感、CCD及数字图像处理技术,实现了轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径等尺寸参数的非接触自动检测;再结合精密运动控制,以及车轴和圆周方向的快速激光扫描,实现了踏面擦伤和剥离等缺陷参数的分类和识别。实验结果表明,基于上述测量方法的检测系统,其尺寸参数测量精度为0.2mm,擦伤深度测量精度为0.1mm,剥离长度测量精度为0.5mm,能满足车辆段修现场使用的要求。 展开更多

关键词 光电检测 踏面缺陷 轮对 几何量测量

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列车车轮踏面缺陷的图像区域提取 被引量：9

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作者 赵勇 方宗德 田丽丽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期901-908,共8页

建立了基于机器视觉的踏面缺陷检测系统,研究了该系统的踏面缺陷图像区域提取技术。采用基于平稳小波自适应阈值算法提取踏面区域;然后,根据踏面剥离缺陷图像特征,利用基于分块思想的粗定位和精定位组合的方法提取剥离图像区域;最后,根... 建立了基于机器视觉的踏面缺陷检测系统,研究了该系统的踏面缺陷图像区域提取技术。采用基于平稳小波自适应阈值算法提取踏面区域;然后,根据踏面剥离缺陷图像特征,利用基于分块思想的粗定位和精定位组合的方法提取剥离图像区域;最后,根据踏面擦伤缺陷图像特征,利用基于踏面边缘线扫描搜索擦伤区域的方法提取擦伤图像区域。用两个实例验证了提出方法的有效性,实验结果表明:系统对剥离和擦伤两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%,误识率为5.1%,从而为后续特征提取和缺陷识别奠定了基础。 展开更多

关键词 车轮踏面 缺陷区域提取 剥离 擦伤

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车辆轮对状态在线检测系统研究 被引量：9

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作者 陈刚 任光胜 《城市轨道交通研究》 北大核心 2012年第10期79-81,124,共4页

介绍了轮对状态在线检测系统。其采用CCD(电荷耦合器件)摄像机获取激光照射在踏面上的图像,通过图像识别、特征提取、数据处理等,获取轮缘高度、轮缘厚度、轮对内侧距;采用激光位移传感器测量轮辋宽度、轮对直径;采用电磁超声探伤技术... 介绍了轮对状态在线检测系统。其采用CCD(电荷耦合器件)摄像机获取激光照射在踏面上的图像,通过图像识别、特征提取、数据处理等,获取轮缘高度、轮缘厚度、轮对内侧距;采用激光位移传感器测量轮辋宽度、轮对直径;采用电磁超声探伤技术对轮对踏面及近表面缺陷进行探测,具有准确、实时、快速等特点,可满足车辆段修现场使用要求。 展开更多

关键词 轨道交通 列车轮对 外形尺寸 踏面缺陷 在线检测

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基于改进Faster R-CNN的车轮踏面缺陷检测 被引量：7

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作者 郑茹丹 李金龙 +1 位作者 张渝 高晓蓉 《中国铁路》 2021年第3期131-135,共5页

车轮踏面缺陷是影响列车轮对正常工作的重要因素,目前主流的检测方式为人工或半自动检测,耗时长、效率差、精度低,提高检测效率和精度、及时获取踏面缺陷信息对保障列车正常运行具有重要意义。针对现有神经网络算法难以检测细小缺陷的问... 车轮踏面缺陷是影响列车轮对正常工作的重要因素,目前主流的检测方式为人工或半自动检测,耗时长、效率差、精度低,提高检测效率和精度、及时获取踏面缺陷信息对保障列车正常运行具有重要意义。针对现有神经网络算法难以检测细小缺陷的问题,提出改进Faster R-CNN的检测方法,改进了基于候选框大小与IOU的评估方法,并优化了相关部位的损失函数以适应不同尺度的缺陷检测,抑制了高亮度区域。实验结果表明,该方法能够有效对车轮踏面细小缺陷进行检测并准确定位,通过与Faster R-CNN和YOLO V3网络比较可见,提出方法的检测精度明显提高,同时保证了一定的召回率与检测速度。 展开更多

关键词 神经网络 Faster R-CNN 车轮踏面 细小缺陷检测

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车轮踏面动态感应热成像缺陷检测方法研究 被引量：2

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作者 唐思颖 高晓蓉 +1 位作者 彭建平 张翔 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期163-170,共8页

涡流脉冲热成像是一种新型的无损检测技术,具有检测速度快,灵敏度高,探测范围大的特点。为适应车轮踏面缺陷的动态检测,本文提出了一种适应车轮踏面廓形的矩形磁轭电磁感应激励传感结构。通过传感器结构的磁路模型推导,从理论上证明了... 涡流脉冲热成像是一种新型的无损检测技术,具有检测速度快,灵敏度高,探测范围大的特点。为适应车轮踏面缺陷的动态检测,本文提出了一种适应车轮踏面廓形的矩形磁轭电磁感应激励传感结构。通过传感器结构的磁路模型推导,从理论上证明了传感结构的可行性。通过数值模拟计算分析了踏面表面检测区域的磁场与涡流场分布,并对比了矩形磁轭与直导线的检测结果。在此基础上,本文搭建了一套车轮自动探伤检测系统,能够实现65 mm/s速度下的缺陷动态测量。结果表明,设计的矩形磁轭传感结构可优化感应加热的均匀性,对车轮踏面浅表层疲劳裂纹(轴向表面开口)具有更好的检测结果。 展开更多

关键词 涡流脉冲热成像 感应激励线圈 车轮踏面疲劳缺陷 动态无损检测

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基于改进Faster RCNN的轮对踏面缺陷检测 被引量：9

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作者 刘应桃 郭世伟 +1 位作者 付孟新 张青松 《电子测量技术》 北大核心 2023年第12期34-41,共8页

针对目前传统图像处理算法对踏面缺陷检测存在效率不高、对环境鲁棒性不足等问题,本文提出基于改进Faster RCNN的踏面缺陷检测方法。改进的网络首先使用Resnet50作为特征提取网络,并在特征金字塔层(FPN)特征融合输出部分加入自注意力机... 针对目前传统图像处理算法对踏面缺陷检测存在效率不高、对环境鲁棒性不足等问题,本文提出基于改进Faster RCNN的踏面缺陷检测方法。改进的网络首先使用Resnet50作为特征提取网络,并在特征金字塔层(FPN)特征融合输出部分加入自注意力机制,加强了检测网络对小缺陷的检测能力,最后使用K-means++聚类算法对踏面缺陷数据集锚框进行聚类,并通过聚类结果定制出更适合轮对踏面缺陷的锚框。实验结果表明,改进后的Faster RCNN网络对轮对踏面缺陷检测的平均检测速度为68 ms,平均精度(mAP)达到了97.3%,对小目标缺陷的检测精度(mAP^(small))达到了39.3%。 展开更多

关键词 Faster RCNN 踏面缺陷 特征金字塔 自注意力机制 K-means++

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轨检车轮轨力检测系统研制与应用 被引量：12

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作者 李谷 祖宏林 +1 位作者 储高峰 张志超 《中国铁路》 2018年第10期74-78,共5页

轮轨力作为车轮与钢轨的直接作用结果,在车辆系统固定情况下能准确发现识别轨道线路的病害。介绍装备于轨检车的我国自主研发的轮轨力检测系统,主要包括系统构成、工作原理、工作流程、数据分析及轨检评价标准等,并分析不同轨道病害作... 轮轨力作为车轮与钢轨的直接作用结果,在车辆系统固定情况下能准确发现识别轨道线路的病害。介绍装备于轨检车的我国自主研发的轮轨力检测系统,主要包括系统构成、工作原理、工作流程、数据分析及轨检评价标准等,并分析不同轨道病害作用下的轮轨力变化规律和特征。采用轮轨力检测系统进行轨道线路质量检查和评判的新方法具有独特的技术优势,更适合于检测识别轨道线路短波不平顺,与传统几何轨检技术相结合能够对我国铁路线路进行全面综合的质量评估,保障铁路运输的安全性与经济性。 展开更多

关键词 轨检车 轮轨力 测力轮对 轨道病害

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动车组踏面缺陷的运用分析及控制措施研究 被引量：1

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作者 张果 《铁道机车车辆》 2017年第6期103-105,共3页

通过总结多起轮对异声故障共性特点,统计分析车轮踏面浅表层缺陷规律,针对踏面浅表层缺陷产生的原因,制定防控措施,提出后续工作设想。

关键词 车轮 踏面 异声 浅表层缺陷

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光电测量的新能源汽车车轮踏面缺陷检测方法

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作者 夏庆国 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第5期161-165,共5页

新能源汽车的出现满足环保可持续发展的社会需求,新能源汽车车轮踏面缺陷检测能够提高新能源汽车运行安全水平。提出基于光电测量的新能源汽车车轮踏面缺陷检测方法,采用基于光电测量的新能源汽车车轮踏面检测方法,获取新能源汽车车轮... 新能源汽车的出现满足环保可持续发展的社会需求,新能源汽车车轮踏面缺陷检测能够提高新能源汽车运行安全水平。提出基于光电测量的新能源汽车车轮踏面缺陷检测方法,采用基于光电测量的新能源汽车车轮踏面检测方法,获取新能源汽车车轮踏面轮廓特征衍射图后;利用基于踏面轮廓特征衍射图的缺陷检测方法,检测新能源汽车车轮踏面轮廓特征衍射图中踏面缺陷的轮廓,定位踏面缺陷像素,实现新能源汽车车轮踏面缺陷检测。实验结果表示:该方法检测新能源汽车车轮踏面不同缺陷情况时,可实现高精度、全方位的新能源汽车车轮踏面缺陷检测,且抗干扰性极好,应用反馈较佳。 展开更多

关键词 光电测量 新能源 汽车 车轮 踏面 缺陷检测

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