CN102937413A - 一种基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，安装载体与数据采集箱连接；数据采集箱包括设置有开关罩的采集箱壳体、补光系统、相机系统和电控系统，开关罩通过伸缩部件实现在采集箱壳体上的闭合和打开，补光系统、相机系统和伸缩部件分别与电控系统连接，补光系统位于相机系统的两侧，数据采集箱通过安装载体安装在轨道两侧，数据采集箱上顶面齐平轨道顶面；触发开关安装在轨道内侧并与电控系统连接。与现有技术相比，本发明基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，采用图像处理技术对列车闸瓦进行在线非接触式检测，检测过程无须停车，准确采集列车每个闸瓦的图像，通过对捕捉的图像进行分析处理，得到闸瓦磨耗值，检测精度高。
Description
技术领域
本发明涉及机车车辆检测领域，确切地说是指一种基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置。
背景技术
闸瓦是铁路车辆的一种制动装置，目前普遍应用在铁路货车，客车，和地铁车辆上的一种踏面制动设备。列车通过气压将闸瓦与车轮的踏面抱紧，使得闸瓦与轮对间发生摩擦进行制动，这种制动方式导致闸瓦磨损率较高。随着铁路行车速度的快速提高，对列车运营安全的要求也越来越高。为确保列车安全运行，使用中的闸瓦磨损到一定厚度时需要及时对其进行更换。
在过去的一段时间里，由于闸瓦通常采用铸铁材质，其价格低廉；人力资源成本也较为廉价；各站场内列车数量有限，需要检修的闸瓦也有限，诸如此类因素导致闸瓦磨损检测为人工肉眼逐个观察的方式进行。该种检测方式为停车检测，并且工作强度大，检测精度和效率低，不仅浪费人力、物力，而且检测结果包含了较多的人为主观判断，对闸瓦也造成了较大的浪费。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，采用图像处理技术对列车闸瓦进行在线非接触式检测，检测过程无须停车，准确采集列车每个闸瓦的图像，通过对捕捉的图像进行分析处理，得到闸瓦磨耗值，检测精度高。
为了解决以上的技术问题，本发明提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，包括用于自动获取闸瓦图像的数据采集箱、安装载体和触发开关，所述安装载体与所述数据采集箱连接；所述数据采集箱包括设置有开关罩的采集箱壳体、补光系统、相机系统和电控系统，所述开关罩通过伸缩部件实现在所述采集箱壳体上的闭合和打开，所述补光系统、所述相机系统和所述伸缩部件分别与所述电控系统连接，所述补光系统位于所述相机系统的两侧，所述数据采集箱通过所述安装载体安装在轨道两侧，所述数据采集箱上顶面齐平轨道顶面；所述触发开关安装在轨道内侧并与所述电控系统连接，为所述电控系统提供开始、结束以及数据采集的触发信号。
优选地，所述数据采集箱前表面与轨道中心的距离为1240mm-1260mm。
优选地，所述伸缩部件为气缸、油缸或电动推杆，所述电控系统通过控制所述伸缩部件实现所述开关罩的闭合和打开。
优选地，所述采集箱壳体还设置有检修门，所述检修门位于所述采集箱壳体的背面。
优选地，所述触发开关与轨道顶面的距离为36mm-40mm。
优选地，所述触发开关为传感器，所述触发开关包括第一触发开关和第二触发开关，所述第一触发开关和所述第二触发开关相距为一个车轮的直径距离。
与现有技术相比，本发明提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，具有以下优点：
1、在线检测：无需停车，实现在线式检测列车闸瓦磨损；
2、应用图像处理技术：应用图像处理技术实现自动的、非接式的闸瓦磨损检测；
3、适应车速：适应列车正线运行的速度（最大可达到80km/h）；
4、可定量的检测闸瓦磨损量：最大磨损，最小磨，平均厚度等。
附图说明
图1为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的侧视安装结构图；
图2为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的俯视安装图；
图3为本发明实施例基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置中数据采集箱的结构示意图；
图4为本发明实施例基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置中数据采集箱的内部截面图
图5为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置对前闸瓦的检测图；
图6为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置对后闸瓦的检测图。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。
请参见图1-图6，图1为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的侧视安装结构图；图2为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的俯视安装图；图3为本发明实施例基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置中数据采集箱的结构示意图；图4为本发明实施例基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置中数据采集箱的内部截面图图5为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置对前闸瓦的检测图；图6为本发明实施例中基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置对后闸瓦的检测图。
本实施例提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，包括用于自动获取闸瓦图像的数据采集箱1、安装载体3和触发开关2，安装载体3与数据采集箱1连接；数据采集箱1前表面与轨道4中心的距离为1240mm-1260mm。数据采集箱1包括设置有开关罩13的采集箱壳体17、补光系统12、相机系统11和电控系统15，开关罩13通过伸缩部件14实现在采集箱壳体17上的闭合和打开，补光系统12、相机系统11和伸缩部件14分别与电控系统15连接，补光系统位12于相机系统11的两侧，数据采集箱1通过安装载体3安装在轨道4两侧，数据采集箱1上顶面齐平轨道顶面，其中，采集箱壳体17：用于保护数据采集箱1中的精密电子元器件；伸缩部件14：通过电控系统实现伸缩部件的伸缩运动，从而带动开关罩实现开关；补光系统12：为闸瓦数据采集过程提供灯光补给；相机系统11：采集闸瓦几何尺寸数据；电控部分15：控制数据采集箱内各电子元器件工作；触发开关2安装在轨道4内侧并与电控系统15连接，触发开关2与轨道顶面的距离为36mm-40mm，触发开关2为电控系统15提供开始、结束以及数据采集的触发信号。
伸缩部件14可以为气缸、油缸或电动推杆，在本实施例中，伸缩部件14选取的是气缸，电控系统15通过控制伸缩部件14实现开关罩13的闭合和打开。在不工作情况下，开关罩13关闭，当有机车快要进入到检测区时，电控系统15启动气缸打开开关罩13，补光系统12进入拍摄补光状态，机车驶入到检测区后，触发开关2给电控系统15一个信号，触发相机系统11进行图像拍摄；当机车驶出检测区后，电控系统15通过气缸关闭开关罩13。
采集箱壳体17还设置有检修门16，检修门16位于采集箱壳体17的背面，便于数据采集箱1的检修维护。
本实施例提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的工作原理为：
闸瓦磨耗检测算法目标为通过图像处理与模式识别技术，自动定位出闸瓦的磨耗边和基础边。在精确定位基础之上通过标定运算，最终计算出闸瓦最大厚度，最小厚度和平均厚度。
算法核心可分为三大部分：闸瓦区域定位，闸瓦磨耗边和基础边定位，像平面标定和闸瓦厚度计算。装置采集得到的闸瓦图像，通过对采集的图像进行闸瓦区域定位算法检测，可稳定得到闸瓦和轮缘的区域。
闸瓦边缘分为磨耗边和基础边。磨耗边为闸瓦直接和车轮的接触部分，基础边为闸瓦的安装位置。闸瓦中靠近轮缘的边为磨耗边，另外一条边为基础边。基础边在图像边缘提取结果中表现不明显，并且受到闸瓦托边缘的干扰。通过闸瓦磨耗边和基础边定位算法的检测，可精确闸瓦磨耗边和基础边。
在定位出闸瓦的基础边和磨耗边以后，对磨耗边每一数据点计算出在基础边对应数据点形成偶对集合，利用像平面的标定数据可以计算闸瓦磨耗边的每一点处的厚度数据。
本实施例提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置的工作流程如下：
步骤1、车辆快要进入检测区段触发远端触发开关2。
步骤2、触发开关2将来车信号传递给电控系统15。
步骤3、电控系统15控制伸缩部件14，实现控制数据采集箱1的开关罩13打开，补光系统12、相机系统11做好采集图片准备。
步骤4、车辆到达检测区，触发相机系统11和补光系统12对闸瓦进行数据采集。
步骤5、车辆驶离检测区，电控系统15做出判断，控制数据采集箱开关罩13关闭，完成一次检测周期。
请参见图5和图6，触发开关2为传感器，针对列车轮对的闸瓦可能安装在前侧踏面也可能安装在后侧踏面的情况，为兼容两种情形，触发开关12包括第一触发开关K1和第二触发开关K2，第一触发开关K1和第二触发开关K2相距为一个车轮的直径距离。前车轮触发第一触发开关K1，相机系统11捕捉闸瓦A图像，检测主机存储图像；前车轮触发第二触发开关K2，相机系统11捕捉闸瓦B的图像；依次相机系统捕捉闸瓦C、闸瓦D的图像。该结构能完整的对轮对前后侧的闸瓦进行图像采集，根据采集结果来分析处理，判断闸瓦的磨耗情况，能适应踏面安装闸瓦的所有列车轮对。
与现有技术相比，本发明提供的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，具有以下优点：
1、在线检测：无需停车，实现在线式检测列车闸瓦磨损；
2、应用图像处理技术：应用图像处理技术实现自动的、非接式的闸瓦磨损检测；
3、适应车速：适应列车正线运行的速度（最大可达到80km/h）；
4、可定量的检测闸瓦磨损量：最大磨损，最小磨，平均厚度等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，包括用于自动获取闸瓦图像的数据采集箱、安装载体和触发开关，所述安装载体与所述数据采集箱连接；所述数据采集箱包括设置有开关罩的采集箱壳体、补光系统、相机系统和电控系统，所述开关罩通过伸缩部件实现在所述采集箱壳体上的闭合和打开，所述补光系统、所述相机系统和所述伸缩部件分别与所述电控系统连接，所述补光系统位于所述相机系统的两侧，所述数据采集箱通过所述安装载体安装在轨道两侧，所述数据采集箱上顶面齐平轨道顶面；所述触发开关安装在轨道内侧并与所述电控系统连接，为所述电控系统提供开始、结束以及数据采集的触发信号。
2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，所述数据采集箱前表面与轨道中心的距离为1200mm-1400mm。
3.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，所述伸缩部件为气缸、油缸或电动推杆，所述电控系统通过控制所述伸缩部件实现所述开关罩的闭合和打开。
4.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，所述采集箱壳体还设置有检修门，所述检修门位于所述采集箱壳体的背面。
5.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，所述触发开关与轨道顶面的距离为36mm-50mm。
6.根据权利要求5所述的基于图像处理技术的闸瓦磨耗检测装置，其特征在于，所述触发开关为传感器，所述触发开关包括第一触发开关和第二触发开关，所述第一触发开关和所述第二触发开关相距为一个车轮的直径距离。
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