全文摘要
本实用新型提供了一种轨道外观状态综合感知的采集装置，包括：2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源；综合电源分别与2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒电线连接；2个线阵相机分别与分频板通过信号线连接，用于接收所述分频板的信号，对轨道上的钢轨、扣件和轨道板进行正面成像；2个面阵相机和所述的光源控制盒通过信号线连接，面阵相机用于采集轨道侧面的离缝图像；光源控制盒与所述的2个LED光源分别通过电线连接，用于根据面阵相机的信号控制LED光源进行补光，2个线阵相机和2个面阵相机分别安装有工控机接口，本实用新型可以实现轨道外观状态的综合感知。
主设计要求
1.一种轨道外观状态综合感知的采集装置，其特征在于，包括：2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源；所述的综合电源分别与所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒电线连接，用于给各个设备供电；所述的2个线阵相机分别与所述的分频板通过信号线连接，用于接收所述分频板的信号，对轨道上的钢轨、扣件和轨道板进行正面成像；所述的2个面阵相机和所述的光源控制盒通过信号线连接，所述的面阵相机用于采集轨道侧面的离缝图像；所述的光源控制盒与所述的2个LED光源分别通过电线连接，用于根据所述面阵相机的信号控制LED光源对面阵相机进行补光；所述的2个线阵相机和2个面阵相机分别安装有工控机接口，用于通过所述接口与外部工控机通过信号线连接，当所述2个线阵相机接收所述分频板的信号进行成像时，将采集信号通过所述工控机接口发送至外部工控机，外部工控机收到所述采集信号后，将采集指令发送至所述的2个面阵相机，通过对应的工控机接口软触发所述面阵相机采集轨道侧面的离缝图像。
设计方案
1.一种轨道外观状态综合感知的采集装置，其特征在于，包括：2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源；
所述的综合电源分别与所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒电线连接，用于给各个设备供电；
所述的2个线阵相机分别与所述的分频板通过信号线连接，用于接收所述分频板的信号，对轨道上的钢轨、扣件和轨道板进行正面成像；
所述的2个面阵相机和所述的光源控制盒通过信号线连接，所述的面阵相机用于采集轨道侧面的离缝图像；
所述的光源控制盒与所述的2个LED光源分别通过电线连接，用于根据所述面阵相机的信号控制LED光源对面阵相机进行补光；
所述的2个线阵相机和2个面阵相机分别安装有工控机接口，用于通过所述接口与外部工控机通过信号线连接，当所述2个线阵相机接收所述分频板的信号进行成像时，将采集信号通过所述工控机接口发送至外部工控机，外部工控机收到所述采集信号后，将采集指令发送至所述的2个面阵相机，通过对应的工控机接口软触发所述面阵相机采集轨道侧面的离缝图像。
2.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述的分频板还安装有编码器接口，用于通过信号线与外部编码器相连，所述的分频板用于接收所述编码器发送的信号，并将信号分别传输给所述2个线阵相机。
3.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述的2个线阵相机和2个面阵相机的工控机接口还用于将采集到的图像通过信号线发送至外部工控机进行图像处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的采集装置，其特征在于，所述的装置还包括一个矩形的轨道综合巡检箱，所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源可拆卸的安装于所述综合巡检箱内，所述的2个线阵相机垂直于轨道面安装于所述矩形的轨道综合巡检箱内的两端，所述的综合巡检箱底部与所述2个线阵相机垂直向下对应位置设置有拍摄槽用于线阵相机采集轨道面图像，所述的2个线阵相机镜面对称安装。
5.根据权利要求4所述的采集装置，其特征在于，所述的装置还包括2个滑块和2个导轨，所述的2个导轨相互平行的安装于所述的综合巡检箱内，所述的导轨方向与轨道方向垂直，所述2个滑块分别安装于所述的2个导轨上，用于通过滑块调节导轨的伸展宽度，所述的2个面阵相机和所述的2个LED光源分别可调节角度的安装于所述2个导轨的对端。
6.根据权利要求5所述的采集装置，其特征在于，所述的综合巡检箱的箱体长1800mm、宽350mm和高465mm。
7.根据权利要求5所述的采集装置，其特征在于，所述的综合巡检箱上还安装有箱体搬运卡扣和箱体合并卡扣；
所述的箱体搬运卡扣，用于对所述的综合巡检箱进行搬运；
所述的箱体合并卡扣，用于当将箱体内的各个部件安装好后，对所述综合巡检箱进行闭合。
8.根据权利要求1所述的采集装置，其特征在于，所述的综合电源为可充电锂电池。
9.根据权利要求4所述的采集装置，其特征在于，所述综合巡检箱的箱体上还安装有4个螺栓，所述采集装置通过4个螺栓挂载在轨道车前部的槽钢上进行图像采集。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及铁路轨道技术领域，尤其涉及一种用于检测轨道的一种轨道外观状态综合感知的采集装置。
背景技术
随着铁路事业的迅猛发展，列车运行速度越来越快，对轨道系统的安全性也提出了更高的要求，轨道的检测成为保障铁路安全的重中之重。目前轨道的巡检方式主要是人工巡检或人工手推小车检测。人工巡检重复性强，工作强度大，检测结果容易受巡检工人水平、天气光照等主观客观因素的影响，检测的准确率难以得到保证。
随着我国铁路建设的持续推进，铁路线越来越长，需要的维护量也越来越大，人工手推小车检测的方式强度大，工人的行走速度也限制了检测仪检测的速度。对此，国内外的相关单位对此问题进行了广泛的研究。宝鸡南车时代工程机械有限公司研发了钢轨多功能检测探伤车，车体由牵引车和检测车组成，操作的灵活性相对较弱，四川多极子科技公司研制了一种全自动火车导轨损耗图像采集装置，该装置自动化程度较高，但无法获取包括轨道板等的关键部位的图像。中国专利文献有一种可自动行走的轨道检测仪(申请公布号CN107585172A)，在车体上设置有与钢轨内侧面接触的靠紧轮和与钢轨顶面接触的行走轮，在轨道上能够以设定的时速匀速自动前行，实现了边移动边检测，但是不能对轨道周边的环境进行检测。基于此，可以发现，当前基于计算机视觉技术的自动化成像巡检设备大多结构复杂、造价昂贵，且为采集单一视角图像以检测某特定类型的钢轨缺陷，无法同时对钢轨表面擦伤、扣件缺损、轨道板裂纹、轨道板与底座出现离缝等轨道外观病害进行成像检测，难以满足现代铁路运行环境综合巡检的要求。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供了一种轨道外观状态综合感知的采集装置，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。
本实用新型提供了如下方案：
一种轨道外观状态综合感知的采集装置，包括：2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源。
综合电源分别与所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒电线连接，用于给所述的各个设备供电。
2个线阵相机分别与所述的分频板通过信号线连接，用于接收所述分频板的信号，对轨道上的钢轨、扣件和轨道板进行正面成像。
2个面阵相机和所述的光源控制盒通过信号线连接，所述的面阵相机用于采集轨道侧面的离缝图像。
光源控制盒与所述的2个LED光源分别通过电线连接，用于根据所述面阵相机的信号控制LED光源对面阵相机进行补光。
2个线阵相机和2个面阵相机分别安装有工控机接口，用于通过所述接口与外部工控机通过信号线连接，当所述2个线阵相机接收所述分频板的信号进行成像时，将采集信号通过所述工控机接口发送至外部工控机，外部工控机收到所述采集信号后，将采集指令发送至所述的2个面阵相机，通过对应的工控机接口软触发所述面阵相机采集轨道侧面的离缝图像。
进一步地，分频板还安装有编码器接口，用于通过信号线与外部编码器相连，所述的分频板用于接收所述编码器发送的信号，并将信号分别传输给所述2台线阵相机。
进一步地，2个线阵相机和2个面阵相机的工控机接口还用于将采集到的图像通过信号线发送至外部工控机进行图像处理。
进一步地，该采集装置还包括一个矩形的轨道综合巡检箱，所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源可拆卸的安装于所述综合巡检箱内，所述的2个线阵相机垂直于轨道面安装于所述矩形的轨道综合巡检箱内的两端，所述的综合巡检箱底部与所述2个线阵相机垂直向下对应位置设置有拍摄槽用于线阵相机采集轨道面图像，所述的2个线阵相机镜面对称安装。
进一步地，该采集装置还包括2个滑块和2个导轨，所述的2个导轨相互平行的安装于所述的综合巡检箱内，所述的导轨方向与轨道方向垂直，所述2个滑块分别安装于所述的2个导轨上，用于通过滑块调节导轨的伸展宽度，所述的2个面阵相机和所述的2个LED光源分别可调节角度的安装于所述2个导轨的对端。
进一步地，综合巡检箱的箱体长1800mm、宽350mm和高465mm。
进一步地，综合巡检箱上还安装有箱体搬运卡扣和箱体合并卡扣；
箱体搬运卡扣，用于对所述的综合巡检箱进行搬运；
箱体合并卡扣，用于当将箱体内的各个部件安装好后，对所述综合巡检箱进行闭合。
进一步地，综合电源为可充电锂电池。
进一步地，综合巡检箱的箱体上还安装有4个螺栓，所述采集装置通过4 个螺栓挂载在轨道车前部的槽钢上进行图像采集。
由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型通过线阵相机采集轨道正面图像，同时传给面阵相机信号，面阵相机通过LED补光，采集轨道侧面水泥砂浆的离缝图像，最终线阵相机和面阵相机将采集的图像传输至外部工控机，从而实现对钢轨、扣件、轨道板和水泥砂浆离缝等轨道外观综合感知，线阵相机和面阵相机分别在编码器和工控机的协调下进行多视角成像作业，将采集到的图像最终被传回工控机进行融合处理，从而满足不同列车运行环境综合巡检的需求；本实用新型的装置可拆卸，方便携带，操作便利并且拓展性强；本实用新型的装置可以直接挂载在轨道车上进行采集，克服了人工推车观察的客观影响，节省了人力物力。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的内部俯视图；
图2为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的内部主视图；
图3为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的线路连接图；
图4是本实用新型实施例的轨道综合巡检箱的主视图。
附图说明：
1线阵相机 2面阵相机 3导轨 4LED光源 5滑块 6分频板 7综合电源 8光源控制盒 9箱体搬运卡扣 10箱体合并卡扣 11轨道综合巡检箱
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和\/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和\/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和\/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明。
实施例
图1为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的内部俯视图，图2为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的内部主视图，参照图1和图2，该装置包括：2个线阵相机1、2个面阵相机2、分频板6、2个LED光源4、光源控制盒8和综合电源7。
图3为本实用新型实施例的一种轨道外观状态综合感知的采集装置的线路连接图，其中实线部分为电线，虚线部分未信号线，参照图3，综合电源分别与所述的2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒电线连接，用于给所述的各个设备供电。
2个线阵相机分别与所述的分频板通过信号线连接，用于接收所述分频板的信号，对轨道上的钢轨、扣件和轨道板进行正面成像；2个面阵相机和所述的光源控制盒通过信号线连接，所述的面阵相机用于采集轨道侧面的离缝图像；光源控制盒与所述的2个LED光源分别通过电线连接，用于根据所述面阵相机的信号控制LED光源对面阵相机进行补光。
其中，2个线阵相机和2个面阵相机分别安装有工控机接口，用于通过所述接口与外部工控机通过信号线连接，当所述2个线阵相机接收所述分频板的信号进行成像时同时，将采集信号通过所述工控机接口发送至外部工控机，外部工控机收到所述采集信号后，将采集指令发送至所述的2个面阵相机，通过对应的工控机接口软触发所述面阵相机采集轨道侧面的离缝图像。
优选地，综合巡检箱的箱体上还安装有4个螺栓，所述采集装置通过4个螺栓挂载在轨道车前部的槽钢上进行图像采集。
优选地，分频板还安装有编码器接口，用于通过信号线与外部编码器相连，所述的分频板用于接收所述编码器发送的信号，并将信号分别传输给所述2台线阵相机。
轨道机每行驶一定距离，编码器传输RS422信号给分频板6，信号经分频板6将信号进行复制成两个相同的信号，将两个信号分别传输给两台线阵相机 1，位于钢轨正上方的两台线阵相机1在接收到分频板6传来的信号后，同时对钢轨、扣件和轨道板进行正面成像。为了拍摄完整轨道板，可以设计两台线阵相机1的视场有一定重叠区域。
进一步地，2个线阵相机和2个面阵相机的工控机接口还用于将采集到的图像通过信号线发送至外部工控机进行图像处理。
优选地，该装置还包括一个矩形的轨道综合巡检箱11，其中，2个线阵相机、2个面阵相机、分频板、2个LED光源、光源控制盒和综合电源可拆卸的安装于综合巡检箱内，所述的2个线阵相机垂直于轨道面安装于所述矩形的轨道综合巡检箱内的两端，综合巡检箱底部与所述2个线阵相机垂直向下对应位置设置有拍摄槽用于线阵相机采集轨道面图像，所述的2个线阵相机镜面对称安装。
优选地，该装置还包括2个滑块5和2个导轨3，所述的2个导轨3相互平行的安装于所述的综合巡检箱内，所述的导轨方向与轨道方向垂直，所述2个滑块分别安装于所述的2个导轨上，用于通过滑块调节导轨的伸展宽度，所述的 2个面阵相机和所述的2个LED光源分别可调节角度的安装于所述2个导轨的对端。根据高速铁路、普通铁路和地铁等作业环境的不同，使用滑块5调节导轨 3的伸展宽度，同时对面阵相机2和LED光源4的角度进行相应的调节。
优选地，综合巡检箱的箱体长1800mm、宽350mm和高465mm。
图4是本实用新型实施例的轨道综合巡检箱的主视图，参照图4,优选地，综合巡检箱上还安装有箱体搬运卡扣9和箱体合并卡扣10；箱体搬运卡扣，用于对所述的综合巡检箱进行搬运；箱体合并卡扣，用于当将箱体内的各个部件安装好后，对所述综合巡检箱进行闭合。
优选地，所述的综合电源为可充电锂电池。
使用本实施例装置进行图像采集的具体过程为：
1、将上述所有设备在轨道综合巡检箱11内进行连接安装，安装连接完成后，将箱体合并卡扣10扣上，日常巡检时由两人使用箱体搬运卡扣9将本实用新型装置方便的搬运至待检测铁路路段，然后将本实用新型的装置挂载在需要进行巡检轨道的对应轨道车上；
2、将外部的的编码器和工控机通过信号线连接于本实用新型装置的编码器接口和工控机接口，并调节导轨的宽度、面阵相机以及LED光源的角度；
3、当轨道机行驶时，每行驶一定距离，编码器就发出一个RS422信号经分频板分成两路信号，将两路信号分别传输给两台线阵相机，线阵相机进行成像，与此同时，将采集信号通过所述工控机接口发送至外部工控机，外部工控机收到所述采集信号后，将采集指令发送至2个面阵相机，，2个面阵相机收到采集指令，将信号传输至光源控制盒，光源控制盒控制对应的LED光源对面阵相机进行补光，同时通过对应的工控机接口软触发所述面阵相机采集轨道侧面水泥砂浆的离缝图像；
4、线阵相机和面阵相机将采集后的图像通过工控机接口传输至工控机，工控机对接收到的所有图像进行融合和分析处理，进而实现高速铁路、普通铁路、地铁等轨道外观状态的综合感知。
综上所述，本实用新型实施例的轨道外观状态综合感知的采集装置，可以对高速铁路、普通铁路、地铁等轨道外观综合感知，多视角融合成像，为后期的检测分析提供便利。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920039192.5
申请日:2019-01-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209667110U
授权时间:20191122
主分类号:B61K 9/08
专利分类号:B61K9/08
范畴分类:32A;31B;
申请人:北京交通大学
第一申请人:北京交通大学
申请人地址:100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
发明人:李清勇;黄魏;董邦宜
第一发明人:李清勇
当前权利人:北京交通大学
代理人:孙洪波
代理机构:11255
代理机构编号:北京市商泰律师事务所 11255
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计