CN107200038A - 一种车辆检修装置及检修方法 - Google Patents

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赵鑫
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刘春雨
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王立乾
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韩春明
贾添淇
彭博
张亚楠
陆续
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined

Abstract

本发明的实施例公开了一种车辆检修装置及检修方法,该车辆检修装置包括的驱动模块,能够带动图像采集模块在待检测车辆的底部运动,使得该检修装置能在地沟中左右、前后、高低自由移动,对车辆底部的不同部位进行拍照,对待检测车辆的底部进行全面的数据采集,自动化程度高。另一方面,高分辨率的数据采集模块,以及故障定位模块,实现了通过待检测车辆的图像,判断出故障部位的位置,从而对故障部位的精准定位。该装置实现了对车辆的无损伤、高精度、高效率的检修,确保了车辆的安全、可靠、舒适、准点运行。

Description

一种车辆检修装置及检修方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆检修技术领域,尤其是涉及一种车辆检修装置及检修方法。
背景技术
[0002] 动车组检修是高速铁路系统综合保障工程中的重要组成部分,是确保实现动车组 安全运行、高效率使用的必要保障。动车组运行故障动态图像检测系统(TEDS)系统作为一 级检修的辅助工具,能在动车组检修入、出库时通过图像采集与图像识别技术,对动车组车 体外观及大部件进行图像比对,识别出零部件丢失、走行部卡异物等外观性故障。
[0003] 目前我国采用的TEDS,是利用高速相机对运行动车组车体底部、侧下部进行拍摄, 采用高速图像采集、车辆部件和车号识别、低通道图像处理和传输等技术,以自动识别和人 工判定结合的方式,从而发现关键部位的故障。然而,TEDS对踏面裂纹及损伤、构架腐蚀和 疲劳性裂缝、闸片损伤缺陷、制动盘是否满足限度要求、齿轮箱油液、减震器损伤、密接车 钩、内风挡、踏面清扫装置等车下精细部件的故障情况很难做出判断,尚未达到一级检修自 动化水平。
[0004] 另一方面,随着列车数量不断增加,白天行车晚上检修的作业模式,使动车组的维 护检修对一线检修人员的要求日趋严格。人工检修常常会因为检修人员的操作劳累或者操 作疏忽造成不必要的事故,且人工检修效率低,成本高。
[0005] 在实现本发明实施例的过程中,发明人发现现有的列车检修的设备自动化程度 低,依靠人工操作,因而成本高效率低,且受限于图像精度,无法对故障部位进行精准识别 和定位。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是如何解决现有的列车检修的设备自动化程度低,依 靠人工操作,因而成本高效率低,且受限于图像精度,无法对故障部位进行精准识别和定位 的问题。
[0007] 针对以上技术问题,本发明的实施例提供了一种车辆检修装置,包括驱动模块、图 像采集模块、图像处理模块和故障定位模块;
[0008] 所述图像采集模块连接所述图像处理模块,所述图像处理模块连接所述故障定位 模块;
[0009] 所述图像采集模块连接所述驱动模块,所述驱动模块控制所述图像采集模块移 动;
[0010] 其中,所述图像采集模块将采集的待检测车辆的检测图像发送至所述图像处理模 块,所述图像处理模块将所述检测图像处理为数字图像,并将所述数字图像传输至所述故 障定位模块,所述故障定位模块根据所述数字图像判定并标记所述待检测车辆的故障部 位。
[0011] 可选地,所述图像采集模块包括光源、图像传感器和图像采集卡;
[0012] 所述图像传感器连接所述图像采集卡,所述图像采集卡连接所述图像处理模块;
[0013] 所述光源安装在所述图像传感器的旁边,用于为所述待检测车辆的检测部位提供 光照。
[0014] 可选地,所述图像传感器包括面阵组合摄像头。
[0015] 可选地,还包括显示模块;
[0016] 所述显示模块用于显示由所述故障定位模块标记出的故障部位。
[0017] 可选地,所述驱动模块包括电机驱动部件和液压驱动部件;
[0018] 所述电机驱动部件控制所述图像采集模块沿着车辆轨道的延伸方向运动;
[0019] 所述液压驱动部件控制所述图像采集模块沿着垂直于轨道所在平面的竖直方向 运动,或者沿着垂直于所述延伸方向和所述竖直方向的水平方向运动。
[0020] 可选地,还包括报警模块;
[0021] 所述故障定位模块连接所述报警模块;
[0022] 所述故障定位模块判定出所述待检测车辆的故障部位,向所述报警模块发送报警 信息,所述报警模块接收到所述报警信息,开始报警。
[0023] 第二方面,本实施例还提供了一种基于上述车辆检修装置的检修方法,包括:
[0024] 获取对所述待检测车辆进行检测的检测图像、所述待检测车辆的结构部件、每一 所述结构部件的尺寸、预先标记在所述待检测车辆上的已知点的位置信息;
[0025]对所述检测图像进行数字图像化,生成所述数字图像;
[0026]根据所述待检测车辆的结构部件、每一所述结构部件的尺寸和所述己知点的位置 信息,判定并标记所述待检测车辆的故障部位。
[0027]可选地,所述根据所述待检测车辆的结构部件、每一所述结构部件的尺寸和所述 已知点的位置信息,判定并标记所述待检测车辆的故障部位,包括:
[0028] 针对所述待检测车辆的每一结构部件,识别出所述数字图像上与该结构部件对应 的图像部分;
[0029]根据该结构部件的特征,判断与该结构部件对应的图像部分是否存在异常点; [0030] 若判断与该结构部件对应的图像部分存在异常点,则获取任一已知点的位置信 息,根据所述数字图像中所述异常点和该已知点的相对位置,计算所述待测车辆上与所述 异常点对应的故障部位的位置;
[0031] 显示并标记所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位的位置。
[0032] 可选地,还包括:
[0033]根据所述异常点的形貌特征,判断所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位 的故障类型;
[0034] 发出对应于待测车辆故障部位的故障类型的报警信息。
[0035] 本发明的实施例提供了一种车辆检修装置及检修方法,该装置包括的驱动模块, 能够带动图像采集模块在待检测车辆的底部运动,使得该检修装置能在地沟中左右、前后、 高低自由移动,对车辆底部的不同部位进行拍照,对待检测车辆的底部进行全面的数据采 集,自动化程度高。另一方面,高分辨率的数据采集模块,以及故障定位模块,实现了通过待 检测车辆的图像,判断出故障部位的位置,从而对故障部位的精准定位。该装置实现了对车 辆的无损伤、高精度、高效率的检修,确保了车辆的安全、可靠、舒适、准点运行。
附图说明 ,
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发 明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根 据这些附图获得其他的附图。 _
[0037] 图1是本发明一个实施例提供的车辆检修装置的结构示意图;
[0038] 图2是本发明另一个实施例提供的图像采集模块的结构示意图;
[0039] 图3是本发明另一个实施例提供的驱动模块控制图像采集模块移动的方向示意 图;
[0040] 图4是本发明另一个实施例提供的车辆检修装置工作机制示意图;
[0041] 图5是本发明另一个实施例提供的车辆检修装置工作环境的示意图;
[0042] 图6是本发明另一个实施例提供的基于车辆检修装置的检修方法的流程示意图。
具体实施方式
[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是 本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0044]图1是本实施例提供的车辆检修装置的结构示意图,该车辆检修装置包括驱动模 块101、图像采集模块102、图像处理模块103和故障定位模块104;
[0045] 所述图像采集模块102连接所述图像处理模块103,所述图像处理模103块连接所 述故障定位模块104;
[0046] 所述图像采集模块103连接所述驱动模块101,所述驱动模块101控制所述图像采 集模块103移动;
[0047]其中,所述图像采集模块103将采集的待检测车辆的检测图像发送至所述图像处 理模块103,所述图像处理模块103将所述检测图像处理为数字图像,并将所述数字图像传 输至所述故障定位模块104,所述故障定位模块根据所述数字图像判定并标记所述待检测 车辆的故障部位。
[0048]需要说明的是,图像处理模块103和故障定位模块104均可以是通过处理器完成 的,例如,通过计算机的处理器对图像采集模块采集的检测图像进行图像处理和识别对待 检测车辆上的故障部位进行定位。因此,图像处理模块103和故障定位模块104可以不需要 驱动模块101的驱动,而直接接收图像采集模块采集的检测图片,对检测图片进行处理即 可。
[0049]可理解的是,在对车辆(例如,动车或者地铁)进行检修的过程中,图像采集模块 102需能够在车辆底部运动,以对车辆底部的各个部位进行拍照,得到检测图像。例如,驱动 模块101包括驱动芯片和安装在图像采集模块102上的轮毂,从而通过驱动芯片精确控制轮 毂带动图像采集模块102在待检测车辆底部运动,已对待检测车辆的底部进行图像采集。 [00S0]本实施例提供了一种车辆检修装置,该装置包括的驱动模块,能够带动图像采集 模块在待检测车辆的底部运动,使得该检修装置能在地沟中左右、前后、高低自由移动,对 车辆底部的不同部位进行拍照,对待检测车辆的底部进行全面的数据采集,自动化程度高。 另一方面,高分辨率的数据采集模块,以及故障定位模块,实现了通过待检测车辆的图像, 判断出故障部位的位置,从而对故障部位的精准定位。该装置实现了对车辆的无损伤、高精 度、高效率的检修,确保了车辆的安全、可靠、舒适、准点运行。
[0051] 进一步地,在上述实施例的基础上,如图2所示,所述图像采集模块102包括光源 1021、图像传感器1022和图像采集卡1023;
[0052]所述图像传感器1022连接所述图像采集卡1023,所述图像采集卡1023连接所述图 像处理模块103;
[0053] 所述光源1021安装在所述图像传感器1022的旁边,用于为所述待检测车辆的检测 部位提供光照。
[0054] 在图2中,对待检测车辆的底部上的检测部位201进行检测时,光源1021发出的光 照亮图像传感器1022的图像采集部位,从而避免了图像传感器1022采集图像时因为光线暗 而造成的图像不清晰的情况。如图2所示,光源固定在图像传感器上,以保证为图像采集的 过程提供光照。图像传感器1022在对待检测车辆拍照的过程中,将光信号转变为模拟信号, 得到检测图像。图像传感器1022将检测图像传输至图像采集卡1023,图像采集卡1023将该 模拟信号转化为数字信号,然后将该数字信号传输至图像处理模块103。
[0055] 进一步地,在上述各个实施例的基础上,所述图像传感器1022包括面阵组合摄像 头。
[0056]本实施例提供了图像采集模块的具体结构,通过图像传感器上的面阵组合摄像头 和光源的设置,提高了采集的检测图像的清晰度,从而提高了后续通过检测图像分析故障 部位的准确性。
[0057] 进一步地,在上述各个实施例的基础上,还包括显示模块;
[0058] 所述显示模块用于显示由所述故障定位模块标记出的故障部位。
[0059]需要说明的是,显示模块用于显示图像采集卡传输至图像处理模块的图像、或者 用于显示故障定位模块定位的故障部位。显示模块可以是和图像处理模块、故障定位模块 集成一体的部件,例如,计算机,显示模块为计算机的显示屏,图像处理模块为计算机中处 理图像的处理器,故障定位模块也为计算机中的处理器。
[0060] 本实施例提供的车辆检修装置可以通过显示部件将采集的检测图像,以及对检测 图像处理得到的故障定位的结果进行显示,直观的向用户显示待检测车辆的故障部位。
[0061] 更进一步地,在上述各个实施例的基础上,图3为本实施例提供的关于驱动模块 101控制图像采集模块移动的方向示意图,参见图3,所述驱动模,101包括电机驱动部件和 液压驱动部件;
[0062]所述电机驱动部件控制所述图像采集模块沿着车辆轨道的延伸方向运动(图3中 的X方向);
[0063]所述液压驱动部件控制所述图像采集模块沿着垂直于轨道所在平面的竖直方向 (图3中的Z方向)运动,或者沿着垂直于所述延伸方向和所述竖直方向的水平方向(图3中的 Y方向)运动。
[0064] 更进一步地,在上述各个实施例的基础上,还包括报警模块;
[0065]所述故障定位模块连接所述报警模块;
[0066]所述故障定位模块判定出所述待检测车辆的故障部位,向所述报警模块发送报警 信息,所述报警模块接收到所述报警信息,开始报警。
[0067]报警模块可以是接收到报警信息后发出不同颜色的灯,例如,根据接收的报警信 息的不同,发出对应于不同的报警信息的光,或者,报警模块为可以根据接收的报警信息的 不同,发出不同的报警声音的器件。例如,报警模块可以是报警灯或者蜂鸣器等。
[0068]本实施例提供的车辆检修装置包括了报警模块,故障定位模块确定车辆故障的故 障部位,根据数字图像判断出故障类型,根据故障类型向报警模块发出不同的报警信号,例 如,故障类型为普通的刮伤时,将该故障类型判定为轻度损伤,不影响车辆正常运行,发送 对应于该故障类型的信号,例如,信号灯黄色常亮。故障类型为断裂或者疲劳性裂缝等造成 车辆运行中的安全隐患的损伤,必须快速进行维修的故障类型,则需要发出对应于该故障 类型的信号,例如,信号灯红色闪烁,直至工作人员对该故障进行处理。
[0069]可理解的是,本实施例提供的车辆检修装置应包括为该装置的各个部分进行供电 的电源,以及控制电源通断的开关。
[0070]作为一种具体的实施例,如图4示出了该车辆检修装置工作机制示意图,图5示出 了该车辆检修装置工作环境的示意图,参见图4和图5可知,当需要对待检测车辆(例如,图5 中的列车501)进行检测时,将由驱动模块和图像采集模块组成的检测器件502放入待检测 车辆底部的地沟中(从图5右边的图可以看出,该检测器件502可以获取位于其上方的待检 测车辆底部的图像)。如图4所示,该检测器件中的图像传感器获取了待检测车辆底部的检 测图像后,将该图像传输至图像采集卡,图像采集卡将该模拟信号转换为数字信号,传输至 中央处理器(相当于图像处理模块),中央处理器将检测图像进行数字图像化,将其转变为 数字图像,传输至故障定位模块进行故障定位。故障定位模块通过该数字图像识别出对应 于待检测车辆上的故障部位,并根据数字图像判断出该故障部位的故障类型,向报警模块 发送对应于该故障类型的报警信息,报警模块根据报警信息发出相应的报警信号,同时显 示模块显示该故障部位,实现故障报警和显示。
[0071]本实施例提供的车辆检修装置,驱动模块在进行缺陷检测时保证速度的平稳和运 动位置的准确性,采用电机驱动方式控制该车辆检修装置沿地沟轨道y方向进行移动,采用 液压方式控制执行部件的x、z方向移动(如图3所示)。
[0072]图像采集模块在光源照射下,通过图像传感器将光信号转换成模拟信号,再由图 像采集卡将模拟吸纳好转为数字信号,从而实现计算机处理。
[0073]故障定位模块根据动车组结构与尺寸信息,通过建立动车组底部坐标上的已知点 与其图像点之间的对应,通过图像物理坐标系、相机坐标系和世界坐标系的相互转换,从而 判定出故障部位的精确位置。并通过计算机显示出故障图片与故障位置等故障报警信息。 [0074]该车辆检修装置能够通过在动车组车底下方的快速移动,利用面阵组合摄像头自 动采集并分析动车组车头、排障装置、制动夹钳装置、闸片及闸片托、制动轴盘、增压缸、转 向架构架、减震器、牵引拉杆、轮轴、齿轮箱、联轴器、牵引电机、车体底板、端板、车钩、内风 挡等部位的图像,对异常图像进行分级报警(发出对应于待测车辆故障部位的故障类型的 报警信息),从而实现动车组车底的自动检修作业。
[0075]本实施例提供的车辆检修装置,采用非接触测量模式,避免因检修产生的任何损 伤,从而提高动车组的可靠性。具有较宽的光谱响应范围,扩展了人眼的视觉范围,提高了 动车组检修质量。工作稳定性高,可实现24小时全年连续无障碍工作。可适应环境温度范 围-40 °〜70 °,湿度1 〇 %〜90 %。提高动车组检修的自动化和智能化水平,节省大量劳动力 资源,从而降低检修成本,提高检修效率。可以实现稳定、连续的动车组车底三维空间的自 动检修作业,避免检修人员因疲劳、经验等因素影响检修质量,提高了动车组检修水平,降 低了检修成本。该系统作为无损损伤、高精度、高效率的检修手段,在高速铁路检修领域发 挥重要作用,从而确保高速动车组安全、可靠、舒适、准点的运行。
[00^6]另一方面,本实施例提供了一种基于以上所述的车辆检修装置的检修方法,如图6 所示,该方法包括:
[007y] 601:获取对所述待检测车辆进行检测的检测图像、所述待检测车辆的结构部件、 每一所述结构部件的尺寸、预先标记在所述待检测车辆上的已知点的位置信息; CGG78] 602:对所述检测图像进行数字图像化,生成所述数字图像;
[0079] 603:根据所述待检测车辆的结构部件、每一所述结构部件的尺寸和所述已知点的 位置信息,判定并标记所述待检测车辆的故障部位。
[0080]需要说明的是,在通过数字图像判定故障部位时,可以根据实际车辆的结构部件 的外形和尺寸判断数字图像对应于实际车辆的那个部位。找到与异常点最近的己知点,则 可以根据数字图像上异常点和已知点之间的距离,以及数字图像和实际图像的比例尺,计 算异常点的坐标。由于已知点是预先在列车底部标记的点,该己知点很容易找到,因此通过 该已知点,以及已知点和异常点之间的关系,很容易从实际车辆中找到故障部位,从而对故 障部位进行处理。
[0081]本实施例提供的基于上述车辆检修装置的检修方法中,车辆检修装置的驱动模 块,能够带动图像采集模块在待检测车辆的底部运动,使得该检修装置能在地沟中左右、前 后、高低自由移动,对车辆底部的不同部位进行拍照,对待检测车辆的底部进行全面的数据 采集,自动化程度高。另一方面,高分辨率的数据采集模块,以及故障定位模块,实现了通过 待检测车辆的图像,判断出故障部位的位置,从而对故障部位的精准定位。该装置实现了对 车辆的无损伤、高精度、高效率的检修,确保了车辆的安全、可靠、舒适、准点运行。
[0082]进一步地,在上述实施例的基础上,所述根据所述待检测车辆的结构部件、每一所 述结构部件的尺寸和所述已知点的位置信息,判定并标记所述待检测车辆的故障部位,包 括:
[0083] 针对所述待检测车辆的每一结构部件,识别出所述数字图像上与该结构部件对应 的图像部分; t〇〇84] 根据该结构部件的特征,判断与该结构部件对应的图像部分是否存在异常点; [0085]若判断与该结构部件对应的图像部分存在异常点,则获取任一已知点的位置信 息,根据所述数字图像中所述异常点和该已知点的相对位置,计算所述待测车辆上与所述 异常点对应的故障部位的位置;
[0086]显示并标记所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位的位置。
[0087] 进一步地,在上述各个实施例的基础上,还包括:
[0088] 根据所述异常点的形貌特征,判断所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位 的故障类型;
[0089] 发出对应于待测车辆故障部位的故障类型的报警信息。
[0090] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案,而非对 其限制;尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术 人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分 或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离 本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1. 一种车辆检修装置,其特征在于,包括驱动模块、图像采集模块、图像处理模块和故 障定位模块; 所述图像采集模块连接所述图像处理模块,所述图像处理模块连接所述故障定位模 块; 所述图像采集模块连接所述驱动模块,所述驱动模块控制所述图像采集模块移动; 其中,所述图像采集模块将采集的待检测车辆的检测图像发送至所述图像处理模块, 所述图像处理模块将所述检测图像处理为数字图像,并将所述数字图像传输至所述故障定 位模块,所述故障定位模块根据所述数字图像判定并标记所述待检测车辆的故障部位。
2. 根据权利要求1中所述的装置,其特征在于,所述图像采集模块包括光源、图像传感 器和图像采集卡; 所述图像传感器连接所述图像采集卡,所述图像采集卡连接所述图像处理模块; 所述光源安装在所述图像传感器的旁边,用于为所述待检测车辆的检测部位提供光 照。
3.根据权利要求2中所述的装置,其特征在于,所述图像传感器包括面阵组合摄像头。
4.根据权利要求3中所述的装置,其特征在于,还包括显示模块; 所述显示模块用于显示由所述故障定位模块标记出的故障部位。
5.根据权利要求4中所述的装置,其特征在于,所述驱动模块包括电机驱动部件和液压 驱动部件; 所述电机驱动部件控制所述图像采集模块沿着车辆轨道的延伸方向运动; 所述液压驱动部件控制所述图像采集模块沿着垂直于轨道所在平面的竖直方向运动, 或者沿着垂直于所述延伸方向和所述竖直方向的水平方向运动。
6.根据权利要求5中所述的装置,其特征在于,还包括报警模块; 所述故障定位模块连接所述报警模块; 所述故障定位模块判定出所述待检测车辆的故障部位,向所述报警模块发送报警信 息,所述报警模块接收到所述报警信息,开始报警。
7.—种基于权利要求1-e中任一项所述的车辆检修装置的检修方法,其特征在于,包 括: 获取对所述待检测车辆进行检测的检测图像、所述待检测车辆的结构部件、每一所述 结构部件的尺寸、预先标记在所述待检测车辆上的已知点的位置信息; 对所述检测图像进行数字图像化,生成所述数字图像; 根据所述待检测车辆的结构部件、每一所述结构部件的尺寸和所述已知点的位置信 息,判定并标记所述待检测车辆的故障部位。
8.根据权利要求7中所述的方法,其特征在于,所述根据所述待检测车辆的结构部件、 每一所述结构部件的尺寸和所述己知点的位置信息,判定并标记所述待检测车辆的故障部 位,包括: 针对所述待检测车辆的每一结构部件,识别出所述数字图像上与该结构部件对应的图 像部分; 根据该结构部件的特征,判断与该结构部件对应的图像部分是否存在异常点; 若判断与该结构部件对应的图像部分存在异常点,则获取任一已知点的位置信息,根 据所述数字图像中所述异常点和该已知点的相对位置,计算所述待测车辆上与所述异常点 对应的故障部位的位置; 显示并标记所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位的位置。
9.根据权利要求8中所述的方法,其特征在于,还包括: 、 、 根据所迷异常占的形貌特征判断所述待测车辆上与所述异常点对应的故障部位的故 障类型; 发出对应于待测车辆故障部位的故障类型的报警信息。
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