螺栓松动检测方法、装置、设备、存储介质及产品程序与流程

    技术2026-06-17  20


    本技术涉及信息处理,尤其涉及一种螺栓松动检测方法、装置、设备、存储介质及产品程序。


    背景技术:

    1、地铁作为大众交通工具,安全性至关重要,特别是车辆底部的螺栓作为车辆结构的重要组成部分,其松动可能导致车辆失稳或零部件脱落,从而威胁乘客和行人的安全。其次,考虑到地铁运行环境的多样性,包括地下隧道、高架桥和地面轨道,需要一种实时的、能够适应各种运行环境的螺栓松动监测技术。

    2、现有技术中,可通过在螺栓结构中的螺母底部设置遮挡件,在垫圈设置同一圆周上的凸台和警示区,根据观测遮挡件与警示区的位置,判断螺栓是否发生松动;或者提前对螺栓加装电子电路设备,根据电平信息判断螺栓是否发生松动;然而,这些螺栓松动检测方式均需要提前对螺栓进行处理,增加了经济成本和时间成本,导致螺栓松动检测效率降低。

    3、因此,现有技术中,存在螺栓松动检测成本高、检测效率低下的问题。


    技术实现思路

    1、本技术提供一种螺栓松动检测方法、装置、设备、存储介质及产品程序,用以解决现有技术中,螺栓松动检测成本高、检测效率低下的技术问题。

    2、第一方面,本技术提供一种螺栓松动检测方法,包括:

    3、采集地铁车底待检测点的历史图像,并从历史图像中,获取基准图像和待检测图像;其中,基准图像为地铁车底的轮轴中螺栓未松动的图像;

    4、通过图像分割模型,分别对基准图像和待检测图像进行分割处理,获取标准基准图像,以及标准待检测图像;其中,标准基准图像是指对基准图像进行分割处理后,得到的包括轮轴和多个螺栓的图像,标准待检测图像是指对待检测图像进行分割处理后,得到的包括轮轴和多个螺栓的图像,分割处理是指将基准图像,以及待检测图像中的轮轴分割出来;

    5、基于标准基准图像,以及标准待检测图像,进行图像配准,并构建轮轴的3d模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型;

    6、通过图像分割模型,对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,并分别构建目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中每一个螺栓对应的直角坐标系,其中,分割处理是指将目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓分割出来;

    7、按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,以及与每一个螺栓对应的所有边角点的偏转角,并基于目标基准轮轴模型中每一个螺栓的所有边角点的偏转角,构建标准偏转角库;

    8、基于目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的偏转角,以及标准偏转角库中,与目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的偏转角对应的偏转角,计算目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值;

    9、若损失值大于或等于预设的损失阈值,则生成携带有地铁车底的螺栓存在故障的消息。

    10、可选地,基于标准基准图像,以及标准待检测图像,进行图像配准,并构建轮轴的3d模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型,包括:

    11、分别获取标准待检测图像,以及标准基准图像中的轮轴中心点p(i,j,a)与轮轴边缘的距离z(i,a),其中,i为轮轴标识,a为图像标识,j为轮轴中心点的图像坐标;

    12、分别计算标准待检测图像、标准基准图像的中心点对((p(i,j,a),z(i,a)),(p(i,j,a+1),z(i,a+1)))之间的残差;

    13、基于标准待检测图像、标准基准图像中心点对((p(i,j,a),z(i,a)),(p(i,j,a+1),z(i,a+1)))之间的残差,通过最小二乘法,确定预设的拟合直线y=kx+o中的斜率k,以及截距o;

    14、基于斜率k,以及截距o,对标准基准图像进行变换,得到目标基准轮轴模型,以及对标准待检测图像进行变换,得到目标待检测轮轴模型,其中,目标基准轮轴模型与目标待检测轮轴模型在空间上一致。

    15、可选地,基于标准待检测图像、标准基准图像中心点对((p(i,j,a),z(i,a)),(p(i,j,a+1),z(i,a+1)))之间的残差,通过最小二乘法,确定预设的拟合直线y=kx+o中的斜率k、以及截距o之前,方法还包括:

    16、获取待配准图像特征x,以及原图像特征y;

    17、基于标准待检测图像,以及标准基准图像的中心点对((p(i,j,a),z(i,a)),(p(i,j,a+1),z(i,a+1))),确定预设的拟合直线y=kx+o中的斜率k,其中,斜率k的计算公式为:

    18、

    19、其中,n为图像数量;

    20、基于斜率k,以及待配准图像特征x,原图像特征y,通过待定系数法,确定截距o。

    21、可选地,通过图像分割模型,对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,并分别构建目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中每一个螺栓对应的直角坐标系,包括:

    22、通过图像分割模型,对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理;

    23、获取目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的轮轴中心点;

    24、获取目标基准轮轴模型中的每一个螺栓的螺栓中心点,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的螺栓中心点;

    25、针对目标基准轮轴模型和目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,将轮轴中心点作为原点,将轮轴中心点与每一个螺栓的螺栓中心点的连线作为y轴,并垂直于y轴作x轴,建立与每一个螺栓对应的直角坐标系。

    26、可选地,按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,以及与每一个螺栓对应的所有边角点的偏转角,并基于目标基准轮轴模型中每一个螺栓的所有边角点的偏转角,构建标准偏转角库,包括:

    27、获取目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓中的每一个边角点的坐标(xi,yi);

    28、按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓中相邻边角点(xi,yi)、(xi+1,yi+1)的偏转角θi,其中,偏转角θi的计算公式为:

    29、

    30、基于目标基准轮轴模型每一个螺栓中的每一个偏转角θi,建立标准偏转角库,其中,标准偏转角库包括轮轴标识、螺栓标识,以及偏转角θi。

    31、可选地,基于目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的偏转角,以及标准偏转角库中,与目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的偏转角对应的偏转角,计算目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值,包括:

    32、获取目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的所有偏转角θi,以及标准偏转角库中与偏转角θi对应的偏转角θi;

    33、基于偏转角θi,以及标准偏转角库中与偏转角θi对应的偏转角θi,计算目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的损失值,损失值loss的计算公式为:

    34、

    35、其中,n为每一个螺栓中的边角点数量。

    36、可选地,采集地铁车底待检测点的历史图像,并从历史图像中,获取基准图像和待检测图像,包括:

    37、通过3d相机点云技术,拍摄至少两张同一待检测点的地铁轮轴的历史图像;

    38、选取至少一张轮轴中螺栓未松动的历史图像,作为基准图像,选取一张最近拍摄的历史图像,作为待检测图像。

    39、第二方面,本技术提供一种螺栓松动检测装置,包括:

    40、采集模块,用于采集地铁车底待检测点的历史图像,并从历史图像中,获取基准图像和待检测图像;其中,基准图像为地铁车底的轮轴中螺栓未松动的图像;

    41、分割模块,用于通过图像分割模型,分别对基准图像和待检测图像进行分割处理,获取标准基准图像,以及标准待检测图像;其中,标准基准图像是指对基准图像进行分割处理后,得到的包括轮轴和多个螺栓的图像,标准待检测图像是指对待检测图像进行分割处理后,得到的包括轮轴和多个螺栓的图像,分割处理是指将基准图像,以及待检测图像中的轮轴分割出来;

    42、构建模块,用于基于标准基准图像,以及标准待检测图像,进行图像配准,并构建轮轴的3d模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型;构建模块,还用于通过图像分割模型,对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,并分别构建目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中每一个螺栓对应的直角坐标系,其中,分割处理是指将目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓分割出来;

    43、计算模块,用于按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,以及与每一个螺栓对应的所有边角点的偏转角,并基于目标基准轮轴模型中每一个螺栓的所有边角点的偏转角,构建标准偏转角库;计算模块,还用于基于目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的偏转角,以及标准偏转角库中,与目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的偏转角对应的偏转角,计算目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值;

    44、生成模块,用于若损失值大于或等于预设的损失阈值,则生成携带有地铁车底的螺栓存在故障的消息。

    45、第三方面,本技术提供一种电子设备,包括:处理器,以及与处理器通信连接的存储器;

    46、存储器存储计算机执行指令;

    47、处理器执行存储器存储的计算机执行指令,以实现如本技术的方法。

    48、第四方面,本技术提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,计算机执行指令被处理器执行时用于实现如本技术的方法。

    49、第五方面,本技术提供一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,该计算机程序/指令被处理运行时实现如本技术的方法。

    50、本技术提供的一种螺栓松动检测方法、装置、设备、存储介质及产品程序,该方法通过采集地铁车底待检测点的历史图像,并从历史图像中,获取基准图像和待检测图像;通过图像分割模型,分别对基准图像和待检测图像进行分割处理,获取标准基准图像,以及标准待检测图像;基于标准基准图像,以及标准待检测图像,进行图像配准,并构建轮轴的3d模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型;通过图像分割模型,对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,并分别构建目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中每一个螺栓对应的直角坐标系;按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,以及与每一个螺栓对应的所有边角点的偏转角,并基于目标基准轮轴模型中每一个螺栓的所有边角点的偏转角,构建标准偏转角库;基于目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的偏转角,以及标准偏转角库中,与目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的偏转角对应的偏转角,计算目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值;若损失值大于或等于预设的损失阈值,则生成携带有地铁车底的螺栓存在故障的消息。相较于现有技术中在螺栓上加装电子电路设备或设置遮挡件而言,本技术通过获取地铁车底待检测点的历史图像,并进行相应的图像处理和模型建立,从而计算螺栓的偏转角,通过偏转角比对来确定螺栓是否发生松动,减少了给螺栓加装电子电路设备或遮挡件的步骤,减少了检测成本,且无需对电子电路设备进行维护,或通过检车人员判断遮挡件遮挡情况,从而提高了螺栓松动的检测效率。


    技术特征:

    1.一种螺栓松动检测方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述标准基准图像,以及所述标准待检测图像,进行图像配准,并构建轮轴的3d模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型,包括:

    3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于所述标准待检测图像、所述标准基准图像中心点对((p(i,j,a),z(i,a)),(p(i,j,a+1),z(i,a+1)))之间的残差,通过最小二乘法,确定预设的拟合直线y=kx+o中的斜率k、以及截距o之前,所述方法还包括:

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过所述图像分割模型,对所述目标基准轮轴模型,以及所述目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,并分别构建所述目标基准轮轴模型,以及所述目标待检测轮轴模型中每一个螺栓对应的直角坐标系,包括:

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述按照顺时针方向,计算所述目标基准轮轴模型,以及所述目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓,以及与所述每一个螺栓对应的所有边角点的偏转角,并基于所述目标基准轮轴模型中每一个螺栓的所有边角点的偏转角,构建标准偏转角库,包括:

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述目标待检测轮轴模型中每一个螺栓的偏转角,以及所述标准偏转角库中,与所述目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的偏转角对应的偏转角,计算所述目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值,包括:

    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采集地铁车底待检测点的历史图像,并从所述历史图像中,获取基准图像和待检测图像,包括:

    8.一种螺栓松动检测装置,其特征在于,包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1至7任一项所述的方法。

    11.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。


    技术总结
    本申请提供一种螺栓松动检测方法、装置、设备、存储介质及产品程序。该方法包括:获取基准图像和待检测图像;分别对基准图像和待检测图像进行分割处理,再进行图像配准,构建轮轴的3D模型,得到目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型;对目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓进行分割处理,分别构建每一个螺栓对应的直角坐标系;按照顺时针方向,计算目标基准轮轴模型,以及目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的所有偏转角,并构建标准偏转角库;计算目标待检测轮轴模型中的每一个螺栓的损失值;若损失值大于或等于预设的损失阈值,则生成携带有地铁车底的螺栓存在故障的消息。本申请的方法,提高了螺栓松动的检测效率。

    技术研发人员:魏海洋,孟庆栋,高永亮,张海亮,姚莉军,刘新新,吴瑞梅,雷松
    受保护的技术使用者:中车唐山机车车辆有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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