CN112172862A - 一种多功能轨道检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种多功能轨道检测系统，包括激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块及控制模块；激光扫描接收模块包括CCD相机及线结构光激光器，线结构激光器发出的结构光投射于轨道表面，CCD相机采集轨道表面的激光照射图像；激光扫描接收系统用于第三轨和钢轨的静态参数及磨耗的检测；惯性采集模块用于钢轨不平顺度检测；视觉采集模块包括可见光相机及光源，光源照射轨道，可见光相机用于采集轨道表面的可见光照射图像；视觉采集模块用于轨道表面缺陷检测；控制模块用于接收图像信息并进行数据处理，得到综合的检测结果。本申请的有益效果是：通过非接触式检测对各条轨道同时进行检测，得到综合的轨道检测数据、提高检测效率。
Description
技术领域
本公开涉及轨道检测技术领域，具体涉及一种多功能轨道检测系统。
背景技术
铁路轨道的几何尺寸偏差，直接影响列车行驶的平稳性、舒适性和安全性，甚至会威胁乘客的生命财产安全。而且随着列车速度越来越快，对轨道平稳性的要求越来越高，对轨道几何状态评价的准确度也越来越高。
现有轨道几何参数测量方法大多独立进行，钢轨与第三轨分别进行，不能从总体上对轨道几何状态进行评价。而且现有钢轨的状态测量都是采用接触式手段，机械积累误差较大，严重影响轨道几何状态的评价结果。
发明内容
本申请的目的是针对以上问题，提供一种多功能轨道检测系统。
第一方面，本申请提供一种多功能轨道检测系统，包括激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块及控制模块；所述激光扫描接收模块包括CCD相机及线结构光激光器，所述线结构激光器发出的结构光投射于轨道表面，所述CCD相机采集轨道表面的激光照射图像；所述激光扫描接收系统用于第三轨和钢轨的静态参数及磨耗的检测；所述惯性采集模块包括高精度惯导、加速度计、电子水平仪及寻北仪，用于钢轨不平顺度检测；所述视觉采集模块包括可见光相机及光源，所述光源照射轨道，所述可见光相机用于采集轨道表面的可见光照射图像；所述视觉采集模块用于轨道表面缺陷检测；所述控制模块用于接收激光扫描接收模块、惯性采集模块及视觉采集模块的图像信息并对图像信息进行数据处理，得到综合的检测结果。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述光源优选地可采用点光源、线光源、面光源或环形光源。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块及控制模块分别集成在测试小车上。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述惯性采集模块设置在测试小车的中心。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述测试小车上设置位置编码器，所述位置编码器与车轮同轴安装，使得CCD相机的运行速度与拍照频率同步以实现测试小车运行里程计算功能。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述测试小车上还设有电源模块，所述电源模块用于对激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块、控制模块及位置编码器进行供电。
本发明的有益效果：本申请提供一种多功能轨道检测系统，通过激光扫描接收模块对轨道中的各条轨道的静态参数分别进行检测，通过视觉采集模块对轨道中的各条轨道的表面缺陷进行检测，通过惯性采集模块对钢轨的不平顺度进行检测，将各个模块的图像数据发送至控制模块进行数据处理后得到各轨道的综合检测数据，因此采用非接触式的检测方式实现对多功能轨道的各项参数的同时检测，提高了轨道的检测效率，同时非接触式的测量方式可以提高轨道检测精度。
附图说明
图1为本申请第一种实施例的结构示意图；
图2为本申请第一种实施例的布局原理图；
图中所述文字标注表示为：10、激光扫描接收模块；20、惯性采集模块；30、视觉采集模块；40、控制模块；50、测试小车；60、电源模块；70、钢轨；80、第三轨。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
如图1及图2所示，本申请的检测系统包括激光扫描接收模块10、惯性采集模块20、视觉采集模块30及控制模块40。
所述激光扫描接收模块10包括CCD相机及线结构光激光器，所述线结构激光器发出的结构光投射于轨道表面，所述CCD相机采集轨道表面的激光照射图像；所述激光扫描接收系统用于钢轨70和第三轨80的静态参数及磨耗的检测。
本实施例中，CCD相机与线结构激光器的夹角范围是30°～60°，优选地设置为45°夹角。本实施例中，线结构光激光器采用垂直入射方式将光打到被测面，接24V/12V电源、网口连接，合理化布局同轴电缆，CCD相机镜头安装带通滤光片以减少杂光干扰，保证相机精度。
本实施例中，线结构激光器和CCD相机每条钢轨70和第三轨80使用一套，线结构激光器以一定模式的结构光投射于轨道表面，在轨道表面形成由被测面形状所调制的光条三维图像，该三维图像处于CCD相机探测范围中，利用CCD相机获得光条的二维畸变图像，当线结构激光器与CCD相机之间的相对位置一定时，由畸变的二维光条图像坐标便可以重现轨道表面的三维轮廓，通过解算，得到钢轨70轨距和钢轨70磨耗值；得到第三轨80的第三轨的水平距离、第三轨垂直高度、第三轨接头间隙、第三轨接头轨面错牙、第三轨接头内侧错牙以及磨耗值。
所述惯性采集模块20包括高精度惯导、加速度计、电子水平仪及寻北仪，用于钢轨70不平顺度检测。本实施例中惯性采集模块20中包括的各个部件为现有技术中惯导模块中的常用部件，因为本实施例中惯导模块的工作原理不再进行赘述。本实施例中，通过惯性采集模块20能实现轨向(左右)、水平、高低(左右)、正矢、三角坑、轨距变化率的测量。
所述视觉采集模块30包括可见光相机及光源，所述光源照射轨道，所述可见光相机用于采集轨道表面的可见光照射图像；所述视觉采集模块30用于轨道表面缺陷检测。述光源和所述可见光相机集成在一起，节省安装空间；
所述的视觉采集模块30可采用常规化镜头加反射镜的方法完成第三轨图像采集；所述的视觉采集模块30可采用定制镜头，无需反射镜，节省安装空间，提高采图质量。
本实施例中，光源可采用点光源、线光源、面光源或环形光源，优选地选用环形光源。
所述控制模块40用于接收激光扫描接收模块10、惯性采集模块20及视觉采集模块30的图像信息并对图像信息进行数据处理，得到综合的检测结果。
本实施例中，控制模块40包括显示界面以及相应的操作程序，对激光扫描接收模块10发送的多组数据实时判别，对超过阈值的数据进行报警，对超出阈值的磨耗值在报警的同时触发相机存储照片；接收视觉采集模块30传送的缺陷图片；将实时采集的数据显示在显示界面上；根据地铁轨道的设计标准，根据岔起、岔停、圆点、端部弯头等不同的测量参数设置相应的判别阈值。
本实施例中，所述激光扫描接收模块10、惯性采集模块20、视觉采集模块30及控制模块40分别集成在测试小车50上。
本实施例中，所述惯性采集模块20设置在测试小车50的中心。
在一优选实施例中，所述测试小车50上设置位置编码器，所述位置编码器与车轮同轴安装，使得CCD相机的运行速度与拍照频率同步以实现测试小车50运行里程计算功能。本实施例中，采用增量型编码器，将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
本实施例中，所述测试小车50上还设有电源模块60，所述电源模块60用于对激光扫描接收模块10、惯性采集模块20、视觉采集模块30、控制模块40及位置编码器进行供电。
以本实施例对一对第三轨及一对钢轨的多功能轨道进行检测为例：
将一对第三轨设置在测试小车50的两端，将一对钢轨设置在测试小车50上且在一对第三轨之间且对称设置在测试小车50中心的两侧。
对应一对第三轨及一对钢轨分别设置一套激光扫描接收模块10。对应接触轨设置激光扫描接收模块10能实现但不限于测量一对第三轨的水平距离、第三轨垂直高度、第三轨接头间隙、第三轨接头轨面错牙、第三轨接头内侧错牙以及磨耗值。对应钢轨设置激光扫描接收模块10能实现但不限于测量一对钢轨轨距、轨道垂直磨耗、侧面磨耗和总磨耗，一对钢轨轨距测量包括车场、正线及道岔处轨距的测量。
对应一对钢轨设置一套惯性采集模块20，用于测量轨向(左右)、水平、高低(左右)、正矢、三角坑、轨距变化率等。
对应一对第三轨及一对钢轨分别设置一套视觉采集模块30。本实施例中，对应一对第三轨分别设置一套视觉采集模块30能实现但不限于测量轨道表面变形、烧伤、变色、腐蚀缺陷等。对应一对钢轨分别设置一套视觉采集模块30能实现但不限于测量走行轨顶面擦伤、表面裂纹、轨端或轨顶面剥落掉块缺陷以及扣件断裂缺失的检测。
本实施例的工作过程为：控制模块40向位置编码器发送触发信号，随后位置编码器跟随测试小车50一起运动，位置编码器在运动过程中不断产生脉冲信号，并将此脉冲信号输出给激光扫描接收模块10及视觉采集模块30，实现CCD相机及可见光相机的速度与其频率的同步。激光扫描接收模块10将采集到的光条图像进行处理分析将数据传送至控制模块40，惯性采集模块20将采集到的角度信息通过处理后传送控制模块40，视觉采集模块30将采集到的图像处理后将数据传送至控制模块40，控能模块对接收到的数据进行处理分析后，将检测结果发送至显示系统。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种多功能轨道检测系统，其特征在于，包括激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块及控制模块；
所述激光扫描接收模块包括CCD相机及线结构光激光器，所述线结构激光器发出的结构光投射于轨道表面，所述CCD相机采集轨道表面的激光照射图像；所述激光扫描接收系统用于第三轨和钢轨的静态参数及磨耗的检测；
所述惯性采集模块包括高精度惯导、加速度计、电子水平仪及寻北仪，用于钢轨不平顺度检测；
所述视觉采集模块包括可见光相机及光源，所述光源照射轨道，所述可见光相机用于采集轨道表面的可见光照射图像；所述视觉采集模块用于轨道表面缺陷检测；
所述控制模块用于接收激光扫描接收模块、惯性采集模块及视觉采集模块的图像信息并对图像信息进行数据处理，得到综合的检测结果。
2.根据权利要求1所述的多功能轨道检测系统，其特征在于，所述光源优选地可采用点光源、线光源、面光源或环形光源。
3.根据权利要求1所述的多功能轨道检测系统，其特征在于，所述激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块及控制模块分别集成在测试小车上。
4.根据权利要求3所述的多功能轨道检测系统，其特征在于，所述惯性采集模块设置在测试小车的中心。
5.根据权利要求4所述的多功能轨道检测系统，其特征在于，所述测试小车上设置位置编码器，所述位置编码器与车轮同轴安装，使得CCD相机的运行速度与拍照频率同步以实现测试小车运行里程计算功能。
6.根据权利要求5所述的多功能轨道检测系统，其特征在于，所述测试小车上还设有电源模块，所述电源模块用于对激光扫描接收模块、惯性采集模块、视觉采集模块、控制模块及位置编码器进行供电。
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