CN105424711A - 一种机车螺丝松动自动检测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了种机车螺丝松动自动检测设备及方法，检测设备包括摄像头、DSP处理器、声音预警器、GPRS天线、SD储存卡。设备造型在传统手电筒基础上进行改良，摄像头安装于手电筒灯座位置，不影响手电筒光源正常照射，DSP处理器、声音预警器、GPRS天线、SD储存卡位于手电筒内部。本发明通过本地检测和网络后台联动，利用图像识别算法实现螺丝防松动标线的状态识别，从而判断螺丝是否松动，配合对每个螺丝对应的数字编号的识别，通过信息传输可以使后台管理人员直观清晰地了解每颗螺丝的松动状态，解决目前机车螺丝松动检测基本依靠人工经验完成的传统方法存在的不可靠性高、漏检误检风险高等问题，提高机车螺丝松动检测的科学性和智能化。

Description

一种机车螺丝松动自动检测设备及方法

技术领域

本发明涉及机车螺丝松动检测，特别涉及一种机车螺丝松动自动检测设备及方法。

背景技术

铁路运输是国民经济的大动脉，它承担了我国旅客周转量的60%和货物周转量的70%以上。伴随着我国社会经济的快速发展，在国家的大力推动下，近年来我国铁路建设一直保持着快速发展，给社会出行带来了极大便利。与此同时，铁路安全问题也备受重视，它与人民、国家的生命财产安全息息相关，成为铁路发展的头等大事。在保障铁路安全运行的检查维护措施中，机车螺丝松动检查是其中关键一项，任何一颗螺丝的松动都可能会造成严重的交通事故，带来巨大的人员伤亡和财产损失。

目前机车螺丝松动检查主要采用锤检和目测的方法。锤检法是指利用检查锤敲击或拔触，根据螺丝发出的声音或拨动的手感判断螺丝是否松缓；目测法是指通过观察每颗螺丝钉上的防松动标线是否对齐判断螺丝是否松动。这些检测方法虽然使用普遍，但是主要依靠人工经验完成，不确定性因素较多，存在较大的漏检误检风险，影响铁路安全运行。在此背景下，发明一种更具科学性和智能化的检测方法具有很大的必要性。

发明内容

本发明目的是：提供一种机车螺丝松动自动检测设备及方法，旨在解决机车螺丝松动检测基本依靠人工经验完成的传统方法存在的不可靠性高，漏检误检风险高等问题，提高机车螺丝松动检测的科学性和智能化，通过本地检测和后台传输的联动，可以建立机车零件安全管理系统，提高安全管理效率，降低因机车故障导致铁路运输事故发生的风险，为铁路安全运行提供保障。

本发明的技术方案是：

一种机车螺丝松动自动检测设备，包括DSP处理器及分别与其连接的摄像头、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡，其中：

摄像头，用于采集螺丝的防松动标线图像和对应的数字标识图像，并发送到DSP处理器；

DSP处理器，用于识别摄像头采集到的防松动标线图像，判断螺丝是否松动，根据每个螺丝对应的数字标识图像，识别螺丝编号，并控制上述信息的传输与本地储存；

声音预警器，在DSP处理器无法识别或识别出标线错位时，发出持续的预警声，提醒工作人员调整设备位置对准标线或将松动的螺丝拧紧；在识别出标线对齐后，发出确认的提示声，表示该螺丝状态完好；

GPRS天线，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号传输到后台管理系统；

SD储存卡，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号等信息进行本地存储，便于后期取证调用。

优选的，所述机车螺丝松动自动检测设备装配在一手电筒上，其中摄像头置于手电筒灯座位置，DSP处理器、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡置于手电筒的筒体内部。

优选的，所述摄像头上连接有自动检测按钮，所述自动检测按钮与手电筒的照明开关按钮分开。

优选的，每个螺丝设置的数字标识，通过圆形图案及其内部的数字、横杠的组合设计，数字在上、横杠在下表示正确的数字读取方向。

优选的，所述DSP处理器通过图像识别算法对螺丝防松动标线进行识别，通过标线的连续性判断螺丝是否松动。

进一步优选的，DSP处理器利用梯度方向的图像识别算法对数字编号进行识别：在识别的圆形图案内部，通过水平投影和垂直投影对数字编号进行分割，对分割后数字编号计算梯度方向向量，将该向量与数据库中保存的0-9的梯度方向向量进行距离计算，距离最小者对应的数字即为识别结果。

一种机车螺丝松动自动检测方法，包括以下步骤：

（1）工作人员按下自动检测按钮后，机车螺丝松动自动检测设备系统开始工作；

（2）摄像头开始采集螺丝上的防松动标线图像信息和对应的数字标识信息；

（3）DSP处理器对摄像头采集的图像进行识别处理：1、识别防松动标线是否错位，判断螺丝是否松动；2、根据圆形数字标识内横杠的位置判断该标识图像方向是否为正确的数字读取方向，根据判断结果对图片进行调整后，再利用梯度方向的识别算法识别数字编号，标线识别和数字编号识别均完成后，系统发出“确认完成”提示语音；

（4）在识别过程中，设备若发出持续的“滴滴”预警声，表明设备可能出现因探测位置不准确而识别不成功的情况或防松动标线错位、螺丝松动的情况，工作人员听到预警声后将调整设备探测位置或对螺丝进行检查修复后，进行再次识别检测，直至设备检测到标线对齐和数字编号同时完成时，系统才进行下一步操作；

（5）在设备识别出标线对齐和编号数字后，DSP处理器控制GPRS天线将螺丝的标线图像和数字编号信息传输到后台管理系统，同时将以上信息储存到本地SD储存卡中，便于后期取证调用；

（6）后台管理人员在接收到所有的螺丝检查完成信息后确认一次整体检查工作完成，否则将根据编号对无反馈信息的螺丝进行复查。

本发明的优点是：

本发明提供的机车螺丝松动自动检测设备及方法，通过本地检测和网络后台联动，利用图像识别算法实现螺丝防松动标线的状态识别，从而判断螺丝是否松动，配合对每个螺丝对应的数字编号的识别，通过信息传输可以使后台管理人员直观清晰地了解每颗螺丝的松动状态。其有益效果在于：

（1）解决目前机车螺丝松动检测基本依靠人工经验完成的传统方法存在的不可靠性高、漏检误检风险高等问题，提高机车螺丝松动检测的科学性和智能化；

（2）通过本地检测和后台传输的联动，可以建立机车零件安全管理系统，提高安全管理效率，降低因机车故障导致铁路运输事故发生的风险，为铁路安全运行提供保障；

（3）该设备操作简单、成本较低，可节省大量人力物力，减少机车管理成本。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的机车螺丝松动自动检测设备的构成原理图；

图2为本发明所述的机车螺丝松动自动检测设备的电路原理图；

图3为本发明所述的螺丝数字编号标识示意图；

图4为本发明所述的机车螺丝松动自动检测方法的的工作流程图；

图5为本发明实施例利用梯度方向识别数字的流程图；

图6为本发明所述的8维判别向量生成方法示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明所揭示的机车螺丝松动自动检测设备，包括DSP处理器及分别与其连接的摄像头、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡，所述机车螺丝松动自动检测设备装配在一手电筒上，其中摄像头置于手电筒灯座位置，DSP处理器、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡置于手电筒的筒体内部，所述摄像头上连接有自动检测按钮K2，所述自动检测按钮与手电筒的照明开关按钮K1分开。具体的：

摄像头，用于采集螺丝的防松动标线图像和对应的数字标识图像，并发送到DSP处理器；如图3所示，每个螺丝设置的数字标识，通过圆形图案及其内部的数字、横杠的组合设计，数字在上、横杠在下表示正确的数字读取方向。

DSP处理器，用于识别摄像头采集到的防松动标线图像，通过图像识别算法对螺丝防松动标线进行识别，判断螺丝是否松动，根据每个螺丝对应的数字标识图像，识别螺丝编号，并控制上述信息的传输与本地储存；

声音预警器，在DSP处理器无法识别或识别出标线错位时，发出持续的预警声，提醒工作人员调整设备位置对准标线或将松动的螺丝拧紧；在识别出标线对齐后，发出确认的提示声，表示该螺丝状态完好；

GPRS天线，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号传输到后台管理系统；

SD储存卡，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号等信息进行本地存储，便于后期取证调用。

如图4所示，本发明所所述的机车螺丝松动自动检测方法，包括以下步骤：

（1）工作人员按下自动检测按钮后，机车螺丝松动自动检测设备系统开始工作。

（2）摄像头开始采集螺丝上的防松动标线图像信息和对应的数字标识信息。

（3）DSP处理器对摄像头采集的图像进行识别处理：1、识别防松动标线是否错位，判断螺丝是否松动；2、根据圆形数字标识内横杠的位置判断该标识图像方向是否为正确的数字读取方向，根据判断结果对图片进行调整后，再利用梯度方向的识别算法识别数字编号，标线识别和数字编号识别均完成后，系统发出“确认完成”提示语音；其中，利用梯度方向识别数字的算法流程如图5所示，在该流程中，图像归一化、计算梯度方向及生成8维判别向量的原理如图6所示。

（4）在识别过程中，设备若发出持续的“滴滴”预警声，表明设备可能出现因探测位置不准确而识别不成功的情况或防松动标线错位、螺丝松动的情况，工作人员听到预警声后将调整设备探测位置或对螺丝进行检查修复后，进行再次识别检测，直至设备检测到标线对齐和数字编号同时完成时，系统才进行下一步操作。

（5）在设备识别出标线对齐和编号数字后，DSP处理器控制GPRS天线将螺丝的标线图像和数字编号信息传输到后台管理系统，同时将以上信息储存到本地SD储存卡中，便于后期取证调用。

（6）后台管理人员在接收到所有的螺丝检查完成信息后确认一次整体检查工作完成，否则将根据编号对无反馈信息的螺丝进行复查。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，所述包括DSP处理器及分别与其连接的摄像头、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡，其中：

摄像头，用于采集螺丝的防松动标线图像和对应的数字标识图像，并发送到DSP处理器；

DSP处理器，用于识别摄像头采集到的防松动标线图像，判断螺丝是否松动，根据每个螺丝对应的数字标识图像，识别螺丝编号，并控制上述信息的传输与本地储存；

声音预警器，在DSP处理器无法识别或识别出标线错位时，发出持续的预警声，提醒工作人员调整设备位置对准标线或将松动的螺丝拧紧；在识别出标线对齐后，发出确认的提示声，表示该螺丝状态完好；

GPRS天线，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号传输到后台管理系统；

SD储存卡，将摄像头采集到的标线图片及处理器的松动判断信息和对应的螺丝编号等信息进行本地存储，便于后期取证调用。

2.根据权利要求1所述的机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，所述机车螺丝松动自动检测设备装配在一手电筒上，其中摄像头置于手电筒灯座位置，DSP处理器、声音预警器、GPRS天线和SD储存卡置于手电筒的筒体内部。

3.根据权利要求2所述的机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，所述摄像头上连接有自动检测按钮，所述自动检测按钮与手电筒的照明开关按钮分开。

4.根据权利要求1所述的机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，每个螺丝设置的数字标识，通过圆形图案及其内部的数字、横杠的组合设计，数字在上、横杠在下表示正确的数字读取方向。

5.根据权利要求4所述的机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，所述DSP处理器通过图像识别算法对螺丝防松动标线进行识别，通过标线的连续性判断螺丝是否松动。

6.根据权利要求5所述的机车螺丝松动自动检测设备，其特征在于，DSP处理器利用梯度方向的图像识别算法对数字编号进行识别：在识别的圆形图案内部，通过水平投影和垂直投影对数字编号进行分割，对分割后数字编号计算梯度方向向量，将该向量与数据库中保存的0-9的梯度方向向量进行距离计算，距离最小者对应的数字即为识别结果。

7.一种机车螺丝松动自动检测方法，其特征在于，包括步骤：

（1）工作人员按下自动检测按钮后，机车螺丝松动自动检测设备系统开始工作；

（2）摄像头开始采集螺丝上的防松动标线图像信息和对应的数字标识信息；

（3）DSP处理器对摄像头采集的图像进行识别处理：1、识别防松动标线是否错位，判断螺丝是否松动；2、根据圆形数字标识内横杠的位置判断该标识图像方向是否为正确的数字读取方向，根据判断结果对图片进行调整后，再利用梯度方向的识别算法识别数字编号，标线识别和数字编号识别均完成后，系统发出“确认完成”提示语音；

（4）在识别过程中，设备若发出持续的“滴滴”预警声，表明设备可能出现因探测位置不准确而识别不成功的情况或防松动标线错位、螺丝松动的情况，工作人员听到预警声后将调整设备探测位置或对螺丝进行检查修复后，进行再次识别检测，直至设备检测到标线对齐和数字编号同时完成时，系统才进行下一步操作；

（5）在设备识别出标线对齐和编号数字后，DSP处理器控制GPRS天线将螺丝的标线图像和数字编号信息传输到后台管理系统，同时将以上信息储存到本地SD储存卡中，便于后期取证调用；

（6）后台管理人员在接收到所有的螺丝检查完成信息后确认一次整体检查工作完成，否则将根据编号对无反馈信息的螺丝进行复查。