CN109269544A - 中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，包括移动智能终端，所述移动智能终端外置摄像头，移动智能终端内置有间隙测量模块、数据传输模块以及数据存储模块。所述间隙测量模块，通过调用摄像头，对中低速磁浮车辆上待检测的悬浮传感器的安装位置拍摄照片，获取包含电磁铁、F型轨道以及电磁铁与F型轨道之间间隙的图像，基于图像识别方法检测拍摄到的图像中的电磁铁与F型轨道之间的间隙，并将该间隙信息对应到相应的传感器，同时将间隙信息传递给数据存储模块进行存储。本发明解决了现有人工检测列车悬浮传感器时，需要大量时间，增加检测成本，现有的巡检方式，工作量大，无法对悬浮传感器进行高效检测的问题。

Description

中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统

技术领域

本发明涉及到中低速磁浮车辆的技术领域，具体涉及到中低速磁浮车辆中传感器的安装检测、状态检测，尤其针对中低速磁浮车辆中的悬浮传感器的检测。

背景技术

磁浮列车作为一种新型的清洁、环保的地面轨道交通工具，是以悬浮8.0mm的状态运行。其运行工况具有复杂性，如从静止到运行、变化的环境温度、大风、雨雪天气等。在复杂工况中实现稳定可靠悬浮主要依靠悬浮控制系统。悬浮传感器是保证悬浮控制系统实现主动控制的关键元件。悬浮传感器必须能够为悬浮控制系统提供可靠、准确的间隙信号才能保证列车的稳定悬浮以及平稳运行。悬浮传感器(图1中的传感器)位于F型钢轨的下凹面和电磁铁的端部之间。如图1所示，悬浮传感器的具体位置会直接影响到传感器的检测数据的准确性，进而影响到磁浮列车的悬浮运行稳定性。

以上因素影响到了磁浮列车的稳定悬浮，故需要定期对传感器进行检测，但目前现有技术中，针对悬浮传感器的检测主要依靠人工完成，且传感器顶端与F轨下凹面之间的距离难以测量，但存在如图2所示的位置关系，通过检测可以间接的判断悬浮传感器的实时位置是否合适。1列磁浮列车包括六节车厢，每个车厢有5个转向架，每个转向机有4只悬浮间隙传感器，即1列车共有120只传感器。传感器数量众多，对传感器的定位、检测及故障诊断工作量大，需要耗费大量人力和时间。

因此，亟需设计一种能够节省人力物力，更加方便的进行悬浮传感器的检测的装置。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统。本发明旨在解决现有人工检测列车悬浮传感器时，需要大量时间，增加检测成本，现有的巡检方式，工作量大，无法对悬浮传感器进行高效检测的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

一种中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，包括移动智能终端，所述移动智能终端外置摄像头，移动智能终端内置有间隙测量模块、数据传输模块以及数据存储模块。所述间隙测量模块，通过调用摄像头，对中低速磁浮车辆上待检测的悬浮传感器的安装位置拍摄照片，获取包含电磁铁、F型轨道以及电磁铁与F型轨道之间间隙的图像，基于图像识别方法检测拍摄到的图像中的电磁铁与F型轨道之间的间隙，并将该间隙信息对应到相应的传感器，同时将间隙信息传递给数据存储模块进行存储。

本发明通过电磁铁与F型轨道之间的间隙间接的判断悬浮传感器的实时位置是否合适。基于图像识别方法检测拍摄到的图像中的电磁铁与F型轨道之间的间隙，得到的该间隙值为估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值。通过将估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值和额定F型轨道与电磁铁之间的间隙值(为已知量)相比较，即可判断悬浮传感器的实时位置是否合适。如估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值在额定F型轨道与电磁铁之间的间隙值的取值范围内，即认为悬浮传感器的实时位置合适，否则则认为不合适。本发明还包括红外测温设备，所述移动智能终端内还内置有温度测量模块所述红外测温设备包括红外测温传感器、蓝牙模块以及电源。红外测温设备直接测量悬浮传感器的表面温度，并将检测到的温度信息传输至移动智能终端中的温度测量模块。所述红外测温设备还包括显示器，红外测温传感器测量到的温度信息能够直接显示在其显示器上。所述温度测量模块接受红外测温设备的温度信息并显示，且将温度信息传递到数据存储模块。

本发明还包括扫码定位模块，通过调用摄像头，实时扫描读取悬浮传感器的出厂条形码，并人工录入该悬浮传感器的安装位置，将悬浮传感器具有唯一的出厂条形码，其出厂条形码与安装位置是一一对应，且扫码定位模块将该出厂条形码信息传递到数据存储模块。

所述数据存储模块内存储有检测到的间隙信息，红外测温设备检测到的温度信息，中低速磁浮车辆上所有的悬浮传感器的出厂条形码信息以及各悬浮传感器安装的位置信息。

所述图像识别方法包括边缘检测，霍夫变换等方法，对图像中的直线和圆进行识别。

本发明的有益效果如下：

本发明相比以往对中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，本发明实施例大大提高了巡检效率，更加准确，可靠，同时也避免了维护工作量大等问题，节省时间，节约了检测成本。

附图说明

图1是悬浮传感器的安装位置示意图；

图2是F型轨道与电磁铁之间的间隙与轨道间隙之间的位置关系图；

图3是本发明的结构框图；

图4是本发明的功能实现框图；

图5是一实施例中拍摄到的图片；

图6是待检测间隙处的结构示意图；

图7是图6的A-A剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图3示出了本发明实施例提供的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统的结构框图，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

参照图3和图4，一种中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，包括移动智能终端和红外测温设备，所述移动智能终端外置摄像头，移动智能终端内置有扫码定位模块、间隙测量模块、温度测量模块、数据传输模块以及数据存储模块。

所述间隙测量模块，通过调用摄像头，对中低速磁浮车辆上待检测的悬浮传感器的安装位置拍摄照片，获取包含电磁铁、F型轨道以及电磁铁与F型轨道之间间隙的图像，基于图像识别方法检测拍摄到的图像中的电磁铁与F型轨道之间的间隙，并将该间隙信息对应到相应的传感器，同时将间隙信息传递给数据存储模块进行存储。

所述红外测温设备包括红外测温传感器、蓝牙模块以及电源。红外测温设备直接测量悬浮传感器的表面温度，并将检测到的温度信息传输至移动智能终端中的温度测量模块。所述红外测温设备还包括显示器，红外测温传感器测量到的温度信息能够直接显示在其显示器上。所述温度测量模块接受红外测温设备的温度信息并显示，且将温度信息传递到数据存储模块。在本发明实施例中，红外测温设备，推荐使用手持式红外测温枪，如FLUKE测温枪。此类设备具备液晶数显，读数方便，且成本低便于携带。红外测温设备和温度测量模块可采用蓝牙连接。具体可以根据实际需求来配置。

在扫码定位模块中，条形码的识别主要是通过计算或测量出各个条和空的宽度，得出其相应的码值，从而确定整个条形码符号所代表的信息。本发明实施例使用相似边之间的距离译码，即使条形码符号的印刷存在缺陷或者扫描不够均匀，使得实际测量值与理论值之间有较大的偏差，仍然可以根据相似边距离正确地解译。

扫码定位模块通过调用摄像头，实时扫描读取悬浮传感器的出厂条形码，并人工录入该悬浮传感器的安装位置，将悬浮传感器具有唯一的出厂条形码，其出厂条形码与安装位置是一一对应，且将该出厂条形码信息传递到数据存储模块。

所述数据存储模块内存储有检测到的间隙信息，红外测温设备检测到的温度信息，中低速磁浮车辆上所有的悬浮传感器的出厂条形码信息以及各悬浮传感器安装的位置信息。

所述图像识别方法包括边缘检测，霍夫变换等方法，对图像中的直线和圆进行识别。

中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统通过移动智能终端其内的数据传输模块与远程服务器进行无线通信。数据传输模块将待检测设备的信息传输至远程终端。

本发明中所述间隙测量模块其间隙测量方法是：

S1图像采集

调用摄像头，采集F型轨道与电磁铁之间的间隙图像。

S2图像识别

S2.1先将采集后的图像转为灰度图像，参照图5为一实施例中采集到的图像转换得到的灰度图像。

参照图6和7，图6是待检测间隙处的结构示意图；图7是图6的A-A剖视图。图中1为螺钉，为选定的参考件；2为悬浮传感器；3为F型轨道，4为电磁铁。悬浮传感器顶端与F型轨道下凹面之间的距离难以测量，但存在如图2所示的位置关系，通过检测F型轨道与电磁铁之间的间隙可以间接的判断悬浮传感器的实时位置是否合适。

S2.2利用霍夫变化方法，对S2.1中得到的灰度图像中的两条直线进行识别，两条直线分别是待检测的F型轨道与电磁铁之间的间隙的两条边线，分别为目标直线A和目标直线B；

S2.3对识别到的两条直线进行聚类分析，得到目标直线A上的点的信息(x1，y1)、(x2,y2)，计算得到目标直线A的斜率a1＝(y2-y1)/(x2-x1)，截距b1＝y1-a1*x1。同理可知，目标直线B的斜率a2和截距b2。两目标直线为平行直线，a1≈a2，记表达式方程分别为y₁＝ax+b₁和y₂＝ax+b₂，即可知图像中两目标直线之间的差值为Δb＝b₁-b₂。

S2.4选择S2.1中得到的灰度图像中的一螺钉作为参考件，利用霍夫变换方法，对S2.1中得到的灰度图像(参照图5)中的螺钉所在的圆形区域C进行识别，螺钉所在的圆形区域设为目标圆；目标圆内的螺钉为标准件，其尺寸已知。本实施例中，其尺寸为：

表1内六角圆柱头螺钉规格GB/T 70.1-2008

S2.5对S2.4目标圆识别，并获取圆心坐标(x3，y3)、圆上一点(x4，x4)，半径r²＝(x4-x3)²+(y4-y3)²，直径为d＝2r。

S2.6通过计算得到估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙δ。

S3位置判断

将估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值和额定的F型轨道与电磁铁之间的间隙值相比较，并将估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值传递到数据存储模块。

本发明实施例通过将中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统硬件和软件部分相结合，可以大大提高了巡检效率和巡检准确度，同时避免了人为检修时发生意外，也节约了检测成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通过程序指令来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，改程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：包括移动智能终端，所述移动智能终端外置摄像头，移动智能终端内置有间隙测量模块、数据传输模块以及数据存储模块；所述间隙测量模块，通过调用摄像头，对中低速磁浮车辆上待检测的悬浮传感器的安装位置拍摄照片，获取包含电磁铁、F型轨道以及电磁铁与F型轨道之间间隙的图像，基于图像识别方法检测拍摄到的图像中的电磁铁与F型轨道之间的间隙，并将该间隙信息对应到相应的悬浮传感器，同时将间隙信息传递给数据存储模块进行存储。

2.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：通过电磁铁与F型轨道之间的间隙间接的判断悬浮传感器的实时位置是否合适。

3.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：还包括红外测温设备，所述移动智能终端内还内置有温度测量模块所述红外测温设备包括红外测温传感器、蓝牙模块以及电源；红外测温设备直接测量悬浮传感器的表面温度，并将检测到的温度信息通过蓝牙模块传输至移动智能终端中的温度测量模块。

4.根据权利要求3所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：所述红外测温设备还包括显示器，红外测温传感器测量到的温度信息能够直接显示在其显示器上；所述温度测量模块接受红外测温设备的温度信息并显示，且将温度信息传递到数据存储模块。

5.根据权利要求3所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：红外测温设备采用FLUKE测温枪。

6.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：还包括扫码定位模块，扫码定位模块通过调用摄像头，实时扫描读取悬浮传感器的出厂条形码，并人工录入该悬浮传感器的安装位置，悬浮传感器具有唯一的出厂条形码，其出厂条形码与安装位置是一一对应，且扫码定位模块将该出厂条形码信息传递到数据存储模块。

7.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统通过移动智能终端其内的数据传输模块与远程服务器进行无线通信。

8.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆悬浮传感器巡检系统，其特征在于：所述间隙测量模块其间隙测量方法是：

S1图像采集；

调用摄像头，采集F型轨道与电磁铁之间的间隙图像；

S2图像识别；

S2.1先将采集后的图像转为灰度图像；

S2.2利用霍夫变化方法，对S2.1中得到的灰度图像中的两条直线进行识别，两条直线分别是待检测的F型轨道与电磁铁之间的间隙的两条边线，分别为目标直线A和目标直线B；

S2.3对识别到的两条直线进行聚类分析，得到目标直线A上的点的信息(x1，y1)、(x2,y2)，计算得到目标直线A的斜率a1＝(y2-y1)/(x2-x1)，截距b1＝y1-a1*x1；同理可知，目标直线B的斜率a2和截距b2；两目标直线为平行直线，a1≈a2，记表达式方程分别为y₁＝ax+b₁和y₂＝ax+b₂，即可知图像中两目标直线之间的差值为Δb＝b₁-b₂；

S2.4选择S2.1中得到的灰度图像中的一螺钉作为参考件，利用霍夫变换方法，对S2.1中得到的灰度图像中的螺钉所在的圆形区域C进行识别，螺钉所在的圆形区域设为目标圆；目标圆内的螺钉为标准件，其尺寸已知，即已知其头部直径D；

S2.5对S2.4中的目标圆进行识别，并获取圆心坐标(x3，y3)、圆上一点(x4，x4)，半径r²＝(x4-x3)²+(y4-y3)²，直径为d＝2r；

S2.6通过计算得到估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙δ；

S3位置判断；

将估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值和额定F型轨道与电磁铁之间的间隙值相比较，并将估计的F型轨道与电磁铁之间的间隙值传递到数据存储模块。