CN103481910B - 列车零部件图像采集系统及列车零部件异常检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的列车零部件图像采集系统，包括：设置在轨道的两条支轨之间和/或支轨的外侧，用于对列车零部件实施图像采集的线阵相机和面阵相机；分别与线阵相机和面阵相机相连以分别为两者补光的第一补光源和第二补光源；以及检测设定零部件时将线阵相机已拍摄的图像数目与面阵相机已拍摄的图像数目建立对应关系的第一控制器；第一补光源的投射方向与线阵相机的镜头拍摄方向相同，第二补光源的投射方向与面阵相机的镜头拍摄方向相同。上述系统结合线阵相机和面阵相机的优势，分别采用效果较好的图像，能够多角度观察关键和细小的部件，减小检测死角，扩大检测范围，提高列车零部件异常检测的准确度。本发明还提供了一种列车零部件异常检测系统。

Description

列车零部件图像采集系统及列车零部件异常检测系统

技术领域

本发明涉及列车图像采集技术领域，尤其涉及一种列车零部件图像采集系统，本发明还涉及一种具有上述列车零部件图像采集系统的列车零部件异常检测系统。

背景技术

铁路运输以其运输量大、快捷、安全可靠性高等优点，在交通运输领域占据着较为重要的位置。

列车作为铁路运输的核心部分，在运行过程中可能会出现车体零部件异常情况。这严重威胁到列车的安全行驶。因此，对列车零部件异常进行检测，对于保证列车的安全运行至关重要。

目前，通常采用图像采集，通过分析列车零部件的图像实现对零部件异常的检测。上述检测过程中，获取图像通常采用线阵相机或面阵相机。

当然，线阵相机和面阵相机都有各自的优缺点。线阵相机由于其拍摄机理，使得线阵相机具有拍摄角度一致的优点，在拍摄的过程中列车的整个车体一览无余，同时在获取列车底部、侧部全息图像，部件图像无拼接，利于对较大零部件状态的检测。但是线阵相机的劣势在于，仅仅能扫描到与相机芯片垂直的目标面，检测范围小，死角多。由于线阵相机的成像原理所限，景深范围大时图像有变形，不利于故障的判断。线阵相机在车速变化或运动方向与线阵相机不平行时存在图像变形，也不利于故障的自动识别和判断。

面阵相机在拍摄的过程中图像拼接有缝，导致部分部件变形，不利于人工对大零部件状态的检测；面阵相机的优势在于能够辅助拍摄重点部位的图像，确保关键部件图像细节全面清晰。另外，面阵相机采集的图像不会存在形变，可视性强。

但是，现在列车检测通常采用单一的拍摄模式进行列车零部件图像采集，由于线阵相机和面阵相机各自的缺陷，导致图像获取无法满足需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种列车零部件图像采集系统，以解决背景技术中通过单一方式获取图像带来的弊端，提高对列车零部件图像采集的效果。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

列车零部件图像采集系统，包括：

设置在轨道的两条支轨之间和/或所述支轨的外侧，用于对列车零部件实施图像采集的线阵相机和面阵相机；

分别与所述线阵相机和面阵相机相连以分别为两者补光的第一补光源和第二补光源；以及

检测设定零部件时将所述线阵相机已拍摄的图像数目与所述面阵相机已拍摄的图像数目建立对应关系的第一控制器；其中：

所述线阵相机和面阵相机单位时间内拍摄的宽度大于或等于列车在所述单位时间内的运行距离，所述面阵相机和线阵相机的拍摄频率之比与两者单次拍摄宽度成反比，所述第一补光源的投射方向与所述线阵相机的镜头拍摄方向相同，所述第二补光源的投射方向与所述面阵相机的镜头拍摄方向相同。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，还包括：

设置在所述支轨上，用于检测列车车速的测速磁钢组件；

与所述测速磁钢组件相连的第二控制器，所述第二控制器根据所述测速磁钢组件与所述线阵相机和面阵相机之间的距离，计算列车达到所述线阵相机和面阵相机的到达时间，以及根据所述到达时间开启所述线阵相机和面阵相机。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，所述线阵相机与所述第一补光源、所述面阵相机与所述第二补光源均为一体成型结构。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，还包括用于容纳所述线阵相机和第一补光源的第一防尘装置，和用于容纳所述面阵相机和第二补光源的第二防尘装置，所述第一防尘装置和第二防尘装置结构相同。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，所述第一防尘装置包括：

容纳所述线阵相机和所述第一补光源的防尘罩，所述防尘罩上与所述线阵相机和第一补光源相对的部位设置有罩门；

与所述罩门相连，驱动所述罩门启闭的驱动装置；

与所述驱动装置相连，根据所述到达时间，控制所述驱动装置驱动所述罩门开启的第三控制器。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，还包括将所述线阵相机和所述第一补光源安装到所述轨道的基础面上的第一安装座，和将所述面阵相机和所述第二补光源安装到所述轨道的基础面上的第二安装座。

优选的，上述列车零部件图像采集系统中，还包括相机帧率控制设备，所述相机帧率控制设备包括第四控制器，所述第四控制器与所述测速磁钢组件相连，根据检测得到的列车速度与速度预设值之间的差值大于设定值，控制所述线阵相机和所述面阵相机采用与所述列车速度相对应的采集帧率。

本发明提供的列车零部件图像采集系统克服背景技术中采用单一图像采集模式进行列车零部件图像采集带来的弊端，结合线阵相机和面阵相机的优势，分别采用效果较好的图像，能够多角度观察关键和细小的部件，减小检测死角，扩大检测范围，最终提高列车零部件异常检测的准确度。

基于本发明提供的列车零部件图像采集系统，本发明还提供了一种列车零部件异常检测系统，包括图像分析系统和与所述图像分析系统相连的列车零部件图像采集系统，所述列车零部件图像采集系统为上述任意一项所述的列车零部件图像采集系统。

本发明提供的列车零部件异常检测系统的有益效果通过列车零部件图像采集系统带来的，具体的，请参考上述相应部分的描述即可，此不赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统的应用示意图。

图2是线阵相机和第一补光源与第一安装座配合或面阵相机和第二补光源与第二安装座配合的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统的另一种结构示意图。

图4是本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统的防尘装置的一种结构示意图。

图5是本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统的相机帧率控制设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。

请参考附图1-5，本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统，包括线阵相机13或1，面阵相机14或3、第一补光源4、第二补光源5和第一控制器。

线阵相机13或1、面阵相机14或3、第一补光源4和第二补光源5设置在轨道的两条支轨2之间和/或支轨2的外侧。线阵相机13或1和面阵相机14或3用于对列车零部件进行图像采集，第一补光源4用于对线阵相机13或1的拍摄实施补光，其光线的投射方向与线阵相机13或1的镜头拍摄方向相同。第二补光源5用于对面阵相机14或3的拍摄实施补光，其光线的投射方向与面阵相机14或3的镜头拍摄方向相同。

在对列车零部件实施图像采集的过程中，线阵相机13或1和面阵相机14或3都有自己的拍摄宽度，即单次能够拍摄到在列车行驶方向上的宽度。如果线阵相机13或1和面阵相机14或3每次拍摄的宽度小于该次拍摄所用时间内列车移动的距离，那么线阵相机13或1和面阵相机14或3拍摄到的列车图像是不连续的。因此，需要保证线阵相机13或1和面阵相机14或3单位时间内拍摄的宽度大于或等于在所述单位时间内列车的运行距离。假设线阵相机拍摄一次的宽度为A1，列车单位时间运行距离Z，那么线阵相机单位时间内的拍摄频率f1至少为Z/A1，同样假设面阵相机拍摄一次的宽度为A2，那么面阵相机单位时间内拍摄频率f2至少为Z/A2，线阵相机13或1和面阵相机14或3的拍摄频率之比与两者单次拍摄宽度成反比。

第一控制器用于检测设定零部件时将线阵相机13或1已拍摄的图像数目与面阵相机14或3已拍摄的图像数目建立对应关系（数目上的对应关系）。例如拍摄到列车的某个轴时，整个拍摄已进行了N分钟，那么N分钟时，线阵相机拍摄到500张图像，而面阵相机拍摄到200张图像，那么此时由于线阵相机13或1和面阵相机14或3拍摄的内容都是轴，所以第一控制器将第500张线阵图像与第200张面阵图像建立对应关联关系，以方便后续查询，在后续查询过程中，通过看到线阵相机13或1拍摄的第500张线阵相机图像就可对应参考面阵相机14或3拍摄的第200张面阵图像，方便技术人员结合线阵相机13或1和面阵相机14或3综合判断列车零部件的异常。

本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统克服背景技术中采用单一图像采集模式进行列车零部件图像采集带来的弊端，结合线阵相机13或1和面阵相机14或3的优势，分别采用效果较好的图像，能够从多角度观察关键和细小的部件，减小检测死角，扩大检测范围，最终提高列车零部件异常检测的准确度。

在实际的工作过程中，列车零部件图像采集系统若时时刻刻进行图像采集，那么线阵相机13或1和面阵相机14或3将采集大量的图像，由于列车零部件图像采集系统安装在轨道的基础面上，所以其获取的大量图像中，只要列车经过时采集的图像才是有效的，很显然，上述工作模式效率低下，并没有实现图像采集系统的优化利用。为了解决此问题，请参考附图3，本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统还包括：设置在支轨2上，用于检测列车车速的测速磁钢组件11和与测速磁钢组件11相连的第二控制器12，第二控制器12根据测速磁钢组件11与线阵相机13或1和面阵相机14或3之间的距离，计算列车达到线阵相机13或1和面阵相机14或3的到达时间，以及根据到达时间开启线阵相机13或1和面阵相机14或3。当然，实现对列车速度检测的装置不限于测速磁钢组件11，还可以采用雷达测速，雷达的地面检测设备检测到列车速度后，第二控制器12可以根据雷达的地面检测设备与线阵相机13或1和面阵相机14或3之间的距离，计算列车到达线阵相机13或1和面阵相机处14或3的到达时间。

如图2所示，为了方便安装，本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统还包括将所述线阵相机13或1和所述第一补光源4安装到所述轨道的基础面上的第一安装座6，和将所述面阵相机14或3和所述第二补光源5安装到所述轨道的基础面上的第二安装座7。当然第一补光源4和线阵相机13或1、第二补光源5和面阵相机14或3均可以各自独立地安装于各自的安装座上，也可以集成一体式安装到各自的安装座上。优选的方案为，本发明实施例中的第一补光源4和线阵相机13或1，第二补光源5和面阵相机14或3均为集成一体式结构，该种结构能够进一步提高安装效率。

由于铁路所有的路段几乎均暴露于野外露天环境中，线阵相机13或1和面阵相机14或3长时间暴露在野外，灰尘等一些杂物会落到镜头上，影响拍摄效果，而且灰尘等一些杂物落到第一补光源4和第二补光源5上，影响补光效果，最终也影响拍摄效果。而且，上述各个部件长期暴露在野外会加快设备的损坏，为此，本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统还包括用于容纳所述线阵相机13或1和第一补光源4的第一防尘装置，和用于容纳所述面阵相机14或3和第二补光源5的第二防尘装置，所述第一防尘装置和第二防尘装置结构相同。

由于第一防尘装置和第二防尘装置的结构相同，现在以第一防尘装置为例来进一步说明两者的结构，如图4所示，第一防尘装置包括：容纳所述线阵相机13或1和所述第一补光源4的防尘罩，所述防尘罩上与所述线阵相机13或1和第一补光源4相对的部位设置有罩门17；与所述罩门17相连，驱动所述罩门17启闭的驱动装置16；与所述驱动装置16相连，根据第一控制器计算的到达时间，控制驱动装置16驱动罩门17开启的第三控制器15。

该优选方案根据列车车速作为罩门17开启的决定条件，根据列车车速及测速磁钢组件11与线阵相机13或1或面阵相机14或3之间的已设定距离计算罩门17开启的时机。

实际过程中，图像的采集受到列车车速的影响，为了保证图像获取的质量，如图5所示，本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统，还包括相机帧率控制设备，所述相机帧率控制设备包括与所述测速磁钢组件11相连的第四控制器18，所述第四控制器18根据检测得到的列车速度与速度预设值之间的差值大于设定值，控制所述线阵相机13或1采用与测速磁钢组件11检测的速度相对应的采集帧率，以保证列车在不同的速度下采用适当的图像采集帧率，能够提高图像质量。

本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统中，第一控制器、第二控制器12、第三控制器15和第四控制器18可以为PLC控制器或者计算机。

基于本发明实施例提供的列车零部件图像采集系统，本发明实施例还提供了一种列车零部件异常检测系统，包括图像分析系统和与所述图像分析系统相连的列车零部件图像采集系统，所述列车零部件图像采集系统为上述实施例中任意一项所述的列车零部件图像采集系统。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (8)

1.列车零部件图像采集系统，其特征在于，包括：

设置在轨道的两条支轨(2)之间和/或所述支轨(2)的外侧，用于对列车零部件实施图像采集的线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)；其中，所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)组成一个相机组；

分别与所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)相连以分别为两者补光的第一补光源(4)和第二补光源(5)；以及

检测设定零部件时将所述线阵相机(13或1)已拍摄的图像数目与所述面阵相机(14或3)已拍摄的图像数目建立对应关系的第一控制器；其中：

所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)单位时间内拍摄的宽度大于或等于列车在所述单位时间内的运行距离，所述面阵相机(14或3)和线阵相机(13或1)的拍摄频率之比与两者单次拍摄宽度成反比，所述第一补光源(4)的投射方向与所述线阵相机(13或1)的镜头拍摄方向相同，所述第二补光源(5)的投射方向与所述面阵相机(14或3)的镜头拍摄方向相同。

2.根据权利要求1所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，还包括：

设置在所述支轨(2)上，用于检测列车车速的测速磁钢组件(11)；

与所述测速磁钢组件(11)相连的第二控制器(12)，所述第二控制器(12)根据所述测速磁钢组件(11)与所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)之间的距离，计算列车达到所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)的到达时间，以及根据所述到达时间开启所述线阵相机(13或1)和面阵相机(14或3)。

3.根据权利要求2所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，所述线阵相机(13或1)与所述第一补光源(4)、所述面阵相机(14或3)与所述第二补光源(5)均为一体成型结构。

4.根据权利要求3所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，还包括用于容纳所述线阵相机(13或1)和第一补光源(4)的第一防尘装置，和用于容纳所述面阵相机(14或3)和第二补光源(5)的第二防尘装置，所述第一防尘装置和第二防尘装置结构相同。

5.根据权利要求4所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，所述第一防尘装置包括：

容纳所述线阵相机(13或1)和所述第一补光源(4)的防尘罩，所述防尘罩上与所述线阵相机(13或1)和第一补光源(4)相对的部位设置有罩门(17)；

与所述罩门(17)相连，驱动所述罩门(17)启闭的驱动装置(16)；

与所述驱动装置(16)相连，根据所述到达时间，控制所述驱动装置(16)驱动所述罩门(17)开启的第三控制器(15)。

6.根据权利要求1所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，还包括将所述线阵相机(13或1)和所述第一补光源(4)安装到所述轨道的基础面上的第一安装座(6)，和将所述面阵相机(14或3)和所述第二补光源(5)安装到所述轨道的基础面上的第二安装座(7)。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的列车零部件图像采集系统，其特征在于，还包括相机帧率控制设备，所述相机帧率控制设备包括第四控制器(18)，所述第四控制器(18)与所述测速磁钢组件(11)相连，若检测得到的列车速度与速度预设值之间的差值大于设定值，控制所述线阵相机(13或1)和所述面阵相机(14或3)采用与所述列车速度相对应的采集帧率。

8.列车零部件异常检测系统，包括图像分析系统和与所述图像分析系统相连的列车零部件图像采集系统，其特征在于，所述列车零部件图像采集系统为上述权利要求1-7中任意一项所述的列车零部件图像采集系统。