CN109506964B - 一种用于动车组一级修智能库检的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动车组一级修智能库检的方法，属于图像检测及声学检测技术领域。具体包括步骤：首先利用图像采集模块和声学采集模块对动车组进库时的整车图像数据和声学数据进行采集后传到服务器进行分析，然后利用移动机器人对动车组关键部件尺寸数据和图像数据进行采集后传到服务器进行分析，最后对服务器中分析结果进行查看，并将分析结果上报至工作人员进行异常确认，工作人员根据确认的异常对动车组进行检修。利用本发明所提供的库检方法，对动车组一级修车底无电作业所需检测的关键部件进行实时检测，及时发现故障信息，减少检修人员的工作量，提高检修效率和质量。

Description

一种用于动车组一级修智能库检的方法

技术领域

本发明属于图像检测及声学检测技术领域，具体涉及一种用于动车组一级修智能库检的方法。

背景技术

动车组作为一种高速、便捷的交通运输工具，给人们出行带来巨大便利的同时，由于长时间的服役，它的安全问题也是受到了相关铁路部门的高度重视。以往对动车组列车进行一级修库检需要8名检修人员，检修的整个过程由于一些人的主观因素导致检修的效果并不是十分理想，并且由于需要较多检修人员长时间的作业，因此检修过程费时费力。根据动车组一级修库检现场情况，国内相关动车所提出对动车组一级修作业项目进行优化并提高智能化水平，希望能减少检修人员的负担和人数并提高检测结果的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于动车组一级修智能库检的方法，可对动车组一级修车底无电作业所需检测的关键部件进行实时检测，及时发现故障信息，减少检修人员的工作量，提高检修效率和质量。

本发明提供一种用于动车组一级修智能库检的方法，具体包括步骤：

步骤一、移动机器人静止停在库检地沟入口处的动车组轨道之间，当固定在动车组轨道外侧的光电开关传感器检测到动车组驶入后，位于移动机器人上的图像采集模块和声学采集模块开始工作，动车组运行经过所述移动机器人时，图像采集模块采集动车组的整车图像数据，声学采集模块采集动车组的声学数据，并将所述整车图像数据和所述声学数据分别传输给图像采集设备和声学采集设备进行处理后，由网络传输设备、无线网桥和交换机传输给服务器，服务器对采集的动车组的整车图像数据和声学数据进行异常分析。

步骤二、当动车组停在库检地沟内的停车位置后，确定动车组底部无电后，控制移动机器人装载的机器人核心控制机发送信号，控制移动机器人从动车组车尾向车头方向运动；移动机器人上装载的激光测距传感器工作并对动车组关键位置进行识别，对识别的位置数据进行计算，得出数据信息，得出的数据信息传输至服务器。

在所述的移动机器人运动过程中，安装在移动机器人上的安全避障模块开始工作，防止移动机器人在移动过程中与动车组轨道间的设备发生碰撞。

步骤二中识别的动车组关键位置包括动车组车尾位置、第一根轴位置、中间若干根轴位置、最后一根轴位置以及车头位置，得出的数据信息包括车长度、轴数和轴距的数据信息。

步骤三、移动机器人到达动车组的车头后，再反向从车头向车尾行驶，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元对动车组底部关键部件尺寸数据进行采集，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机对动车组底部关键部件图像数据进行采集，所采集的动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据均由网络传输设备、无线网桥和交换机传输到服务器。

根据步骤二中已得出的数据信息，移动机器人移动至动车组车尾末端位置停止，服务器对动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据进行异常分析。

步骤四、对服务器中分析结果进行查看，如有数据异常结果，则将异常结果上报至工作人员进行异常确认，工作人员根据确认的异常对动车组进行检修，否则认为一级修结束。

本发明一种用于动车组一级修智能库检的方法的优点在于：

1、利用激光测距传感器获取移动机器人与动车组的位置关系，便于开始后续检测任务。

2、利用图像采集模块在动车组运行入库时采集动车组的整车图像数据，可以实现对整车图像数据进行异常分析。

3、利用高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元和高分辨率面阵相机采集底部关键部件尺寸数据及底部关键部件图像数据，可以实现对底部关键部件尺寸数据和底部关键部件图像数据进行异常分析。

4、利用声学采集器在动车组运行入库时，采集动车组的声音数据，根据声音数据进行声学自动识别和异常分析。

5、工作人员可以根据确认的异常对动车组进行检修，同时将异常结果进行统计、分类等操作，通过大量的异常结果的积累不断积累检修经验，提高检修效率。

附图说明

图1为本发明一种用于动车组一级修智能库检的方法的实现装置整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种用于动车组一级修智能库检的方法及其实现装置，如图1所示，所述实现装置包括移动机器人、地沟设备和沟边设备，所述移动机器人位于动车组轨道之间，所述地沟设备位于库检地沟内，所述沟边设备位于库检地沟两侧。所述地沟设备包括充电桩和无线网桥，所述沟边设备包括服务器和交换机，所述移动机器人包括机器人驱动电机、机器人核心控制机、高精度六轴机械臂、安全避障模块、图像采集模块、第一补偿光源、声学采集模块、锂电池、图像采集设备、声学采集设备、网络传输设备和激光测距传感器，所述高精度六轴机械臂上设置有关键部件尺寸测量单元、高分辨率面阵相机及第二补偿光源。

无线网桥和交换机之间利用数据线连接，交换机与服务器之间利用数据线连接，机器人核心控制机与机器人驱动电机、高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元、高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机、高精度六轴机械臂上的第二补偿光源、安全避障模块、图像采集模块、第一补偿光源和声学采集模块之间分别通过数据线连接，声学采集模块与声学采集设备之间通过数据线连接，声学采集设备与网络传输设备之间通过数据线连接，图像采集模块与图像采集设备之间通过数据线连接，图像采集设备与网络传输设备之间通过数据线连接，高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元以及高分辨率面阵相机分别与网络传输设备之间通过数据线连接，网络传输设备与无线网桥之间无线连接，所述激光测距传感器与机器人核心控制机之间有线连接，锂电池与机器人驱动电机、机器人核心控制机、高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元、高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机、高精度六轴机械臂上的第二补偿光源、激光测距传感器、安全避障模块、图像采集模块、图像采集设备、第一补偿光源、声学采集模块、声学采集设备和网络传输设备之间分别通过电线连接，移动机器人中的锂电池通过地沟设备中的充电桩进行充电。

所述充电桩实现对移动机器人的锂电池充电，每充电一次锂电池可以连续正常工作超过10小时；所述无线网桥用于与移动机器人的网络传输设备之间实现无线数据传输；所述交换机用于实现无线网桥与服务器之间的数据传输；服务器用于对采集的动车组的声学数据和图像数据进行异常分析，判别动车组部件是否存在故障；所述机器人驱动电机用于驱动移动机器人在动车组轨道之间移动；所述机器人核心控制机为移动机器人的核心控制主板，用于控制移动机器人上装载的设备；所述高精度六轴机械臂用于调整关键部件尺寸测量单元、高分辨率面阵相机及第二补偿光源工作时的姿态，关键部件尺寸测量单元和高分辨率面阵相机分别对动车组底部关键部件尺寸数据及底部关键部件图像数据进行采集，采集的动车组底部关键部件尺寸数据与底部关键部件图像数据通过网络传输设备、无线网桥以及交换机传输至服务器，第二补偿光源用于对高分辨率面阵相机采集过程中的光源补偿；所述安全避障模块用于防止移动机器人在移动过程中与轨道间的设备发生碰撞；所述图像采集模块用于对动车组进行整车图像数据的采集，将所采集的整车图像数据传输到图像采集设备；所述第一补偿光源用于对图像采集模块采集过程中的光源补偿；所述声学采集模块用于采集动车组的声学数据，并将所述声学数据传输到声学采集设备；所述锂电池为机器人驱动电机、机器人核心控制机、高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元、高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机、高精度六轴机械臂上的第二补偿光源、激光测距传感器、安全避障模块、图像采集模块、图像采集设备、第一补偿光源、声学采集模块、声学采集设备和网络传输设备提供直流电；图像采集设备用于对整车图像数据进行处理后通过网络传输设备、无线网桥和交换机传输给服务器；声学采集设备用于对声学数据进行处理后通过网络传输设备、无线网桥和交换机传输给服务器；网络传输设备用于将整车图像数据、声学数据、底部关键部件尺寸数据以及底部关键部件图像数据无线传输到无线网桥；所述激光测距传感器用于对动车组动车组关键位置进行识别，所识别的动车组关键位置包括识别动车组车尾位置、第一根轴位置、中间若干根轴位置、最后一根轴位置以及车头位置，将识别的位置数据进行计算，得出包括车长度、轴数和轴距的数据信息，得出的数据信息传输至沟边设备的服务器。

所述的声学采集模块为MEMS声学传感器组成的声学采集阵列，利用2×8的声学采集阵列对声学信号进行全向型采集，采集的声学数据包括动车组齿轮箱、齿轮箱轴承、电机、轮对踏面等传动部件产生的声学信息。

所述图像采集模块包括2D线阵相机和3D面阵相机，所述的整车图像数据包括动车组侧部转向架和裙板2D信息、动车组底部轨外侧部件的2D及3D信息。

所述关键部件尺寸测量单元包括机械滑块、3D相机和结构光设备，对动车组底部关键部件尺寸数据进行采集，机械滑块匀速直线运动使3D相机拍照时实现相对运动；3D相机拍摄关键部件获取深度信息；结构光设备进行编码为3D相机提供补偿光源。

所述安全避障模块为激光避障传感器，当移动机器人移动方向上距离1米以内有障碍物时，安装在移动机器人上的激光避障传感器发出立刻停车信号使移动机器人停止移动，防止移动机器人在移动过程中与轨道间的设备发生碰撞。

所述地沟设备还包括固定于动车组轨道外侧的辅助图像采集模块，辅助图像采集模块与服务器之间数据线连接，用于采集动车组轨外侧图像数据；所述辅助图像采集模块采用线阵相机。

所述的实现装置还包括光电开关传感器，用于检测动车组进入库检地沟的状态。

本发明还提供一种用于动车组一级修智能库检的方法，具体包括步骤：

步骤一、移动机器人静止停在库检地沟入口处的动车组轨道之间，当固定在动车组轨道外侧的光电开关传感器检测到动车组驶入后，位于移动机器人上的图像采集模块和声学采集模块开始工作，动车组运行经过所述移动机器人时，图像采集模块采集动车组的整车图像数据，声学采集模块采集动车组的声学数据，并将所述整车图像数据和所述声学数据分别传输给图像采集设备和声学采集设备进行处理后由网络传输设备、无线网桥和交换机传输给服务器，服务器对采集的动车组的整车图像数据和声学数据进行异常分析。

其中所述图像采集模块包括2D线阵相机和3D面阵相机，所述声学采集模块采用MEMS声学传感器组成的声学采集阵列，利用2×8的声学采集阵列对声学信号进行全向型采集；所述的整车图像数据包括动车组侧部转向架和裙板2D信息、动车组底部轨外侧部件的2D及3D信息，采集的声学数据包括动车组齿轮箱、齿轮箱轴承、电机和轮对踏面等传动部件产生的声学信息；利用移动机器人装载的第一补偿光源对图像采集模块采集过程中的光源补偿，服务器对整车图像数据和声学数据进行异常分析，判断动车组齿轮箱、齿轮箱轴承、电机和轮对踏面等传动部件故障，同时根据不同车型，兼有冷却风机、空调、牵引电机故障识别功能。

在动车组经过固定在动车组轨道外侧的辅助图像采集模块时，利用辅助图像采集模块对动车组轨外侧图像数据进行采集，所述辅助图像采集模块采用线阵相机。

步骤二、当动车组停在库检地沟内停车位置后，确定动车组底部无电后，控制移动机器人装载的机器人核心控制机发送信号，控制移动机器人从动车组车尾向车头方向移动，移动机器人上装载的激光测距传感器工作并对动车组关键位置进行识别，所述动车组关键位置包括动车组车尾位置、第一根轴位置、中间若干根轴位置、最后一根轴位置以及车头位置。对识别的位置数据进行计算，得出包括车长度、轴数和轴距的数据信息，得出的数据信息传输至服务器。所述移动机器人利用机器人驱动电机驱动，在所述的移动机器人运动过程中，安装在移动机器人上的安全避障模块开始工作，防止移动机器人在移动过程中与动车组轨道间的设备发生碰撞；所述安全避障模块为激光避障传感器，当移动机器人运行方向上距离1米以内有障碍物时，安装在移动机器人上的激光避障传感器发出立刻停车信号使移动机器人停止运行。

步骤三、移动机器人到达动车组的车头后，再反向从车头向车尾行驶，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元对动车组底部关键部件尺寸数据进行采集，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机对动车组底部关键部件图像数据进行采集，所采集的动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据均由网络传输设备、无线网桥和交换机传输到服务器，根据步骤二中已得出的车长度数据，移动机器人移动至动车组车尾末端位置停止，服务器对动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据进行异常分析。

所述关键部件尺寸测量单元包括机械滑块、3D相机和结构光设备。机械滑块可以匀速直线运动，使3D相机拍照时实现相对运动；3D相机拍摄关键部件获取深度信息；结构光设备进行编码为3D相机提供补偿光源；高精度六轴机械臂上的第二补偿光源用于对高分辨率面阵相机采集过程中的光源补偿，利用锂电池为移动机器人装载的设备提供直流电，锂电池可由位于地沟设备的充电桩进行充电。

步骤四、对服务器中分析结果进行查看，如有数据异常结果，则将异常结果上报至工作人员进行异常确认，工作人员根据确认的异常对动车组进行检修。

利用本发明所提供的用于动车组一级修智能库检的方法在库检过程中，移动机器人可以在450m长的直线运行轨道上移动。

工作人员根据确认的异常对动车组进行检修，同时将异常结果进行统计、分类等操作，通过大量的异常结果的积累不断积累检修经验，改善检修效率；如果不存在异常则说明动车组一切正常，一级修结束，不需要工作人员到达现场，降低了劳动强度，节约了人力成本。

利用本发明所提供的一级修智能库检的方法能够大大降低检修动车组的工作人员的工作量，并且在保证检修质量的同时，大大提高了检修效率。

Claims (5)

1.一种用于动车组一级修智能库检的实现装置，所述实现装置包括有移动机器人、地沟设备和沟边设备；

移动机器人位于动车组轨道之间，地沟设备位于库检地沟内，沟边设备位于库检地沟两侧；

其特征在于：

地沟设备包括充电桩和无线网桥；

沟边设备包括服务器和交换机；

移动机器人包括机器人驱动电机、机器人核心控制机、高精度六轴机械臂、安全避障模块、图像采集模块、第一补偿光源、声学采集模块、锂电池、图像采集设备、声学采集设备、网络传输设备和激光测距传感器，所述高精度六轴机械臂上设置有关键部件尺寸测量单元、高分辨率面阵相机及第二补偿光源；

无线网桥和交换机之间利用数据线连接；

交换机与服务器之间利用数据线连接；

核心控制机与机器人驱动电机、高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元、高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机、高精度六轴机械臂上的第二补偿光源、安全避障模块、图像采集模块、第一补偿光源和声学采集模块之间分别通过数据线连接；

声学采集模块与声学采集设备之间通过数据线连接，声学采集设备与网络传输设备之间通过数据线连接；

图像采集模块与图像采集设备之间通过数据线连接，图像采集设备与网络传输设备之间通过数据线连接；

高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元以及高分辨率面阵相机分别与网络传输设备之间通过数据线连接；

网络传输设备与无线网桥之间无线连接；

激光测距传感器与机器人核心控制机之间有线连接；

锂电池与机器人驱动电机、机器人核心控制机、高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元、高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机、高精度六轴机械臂上的第二补偿光源、激光测距传感器、安全避障模块、图像采集模块、图像采集设备、第一补偿光源、声学采集模块、声学采集设备和网络传输设备之间分别通过电线连接；

移动机器人中的锂电池通过地沟设备中的充电桩进行充电；

地沟设备位于库检地沟内；地沟设备还包括固定于动车组轨道外侧的线阵相机，线阵相机与服务器之间数据线连接，用于采集动车组轨外侧图像数据；

沟边设备位于库检地沟两侧；

光电开关传感器固定在库检地沟入口处的动车组轨道外侧，光电开关传感器用于检测动车组进入库检地沟的状态；

在动车组一级修智能库检中的动车组底部关键位置定位为：

（A）移动机器人静止停在库检地沟入口处的动车组轨道之间，当固定在动车组轨道外侧的光电开关传感器检测到动车组驶入后，位于移动机器人上的图像采集模块和声学采集模块开始工作；

（B）当动车组停在库检地沟内的停车位置后，确定动车组底部无电后，控制移动机器人从动车组车尾向车头方向运动；

移动机器人上装载的激光测距传感器工作并对动车组底部关键位置进行识别；

识别的动车组底部关键位置包括有动车组车尾位置、第一根轴位置、中间若干根轴位置、最后一根轴位置以及车头位置；

对识别的位置数据进行计算，得出包括车长度、轴数和轴距的数据信息，得出的数据信息传输至服务器；

（C）移动机器人到达动车组的车头后，再反向从车头向车尾行驶；

所采集的动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据均由网络传输设备、无线网桥和交换机传输到服务器；

根据识别的位置数据信息，移动机器人移动至动车组车尾末端位置停止；

服务器对动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据进行异常分析。

2.如权利要求1所述的一种用于动车组一级修智能库检的实现装置，其特征在于，所述的声学采集模块为MEMS声学传感器组成的声学采集阵列，采集的声学数据包括动车组齿轮箱、齿轮箱轴承、电机、轮对踏面产生的声学信息；

所述图像采集模块包括2D线阵相机和3D面阵相机，用于采集动车组侧部转向架和裙板2D信息、动车组底部轨外侧部件的2D及3D信息；

所述安全避障模块为激光避障传感器；

所述地沟设备还包括固定于动车组轨道外侧的辅助图像采集模块，辅助图像采集模块与服务器之间数据线连接。

3.如权利要求1所述的一种用于动车组一级修智能库检的实现装置，其特征在于，在所述的移动机器人运动过程中，安装在移动机器人上的安全避障模块开始工作，防止移动机器人在运行方向上距离1米以内障碍物发生碰撞。

4.如权利要求1所述的一种用于动车组一级修智能库检的实现装置，其特征在于，所述关键部件尺寸测量单元包括机械滑块、3D相机和结构光设备；机械滑块匀速直线运动使3D相机拍照时实现相对运动；3D相机拍摄关键部件获取深度信息；结构光设备进行编码为3D相机提供光源补偿。

5.应用权利要求1所述动车组一级修智能库检的实现装置完成的一级修智能库检方法，其特征在于，具体包括步骤：

步骤一、移动机器人静止停在库检地沟入口处的动车组轨道之间，当固定在动车组轨道外侧的光电开关传感器检测到动车组驶入后，位于移动机器人上的图像采集模块和声学采集模块开始工作，动车组运行经过所述移动机器人时，图像采集模块采集动车组的整车图像数据，声学采集模块采集动车组的声学数据，并将所述整车图像数据和所述声学数据分别传输给图像采集设备和声学采集设备进行处理后，由网络传输设备、无线网桥和交换机传输给服务器，服务器对采集的动车组的整车图像数据和声学数据进行异常分析；

步骤二、当动车组停在库检地沟内的停车位置后，确定动车组底部无电后，控制移动机器人装载的机器人核心控制机发送信号，控制移动机器人从动车组车尾向车头方向运动，移动机器人上装载的激光测距传感器工作并对动车组关键位置进行识别，对识别的位置数据进行计算，得出数据信息，得出的数据信息传输至服务器；

识别的动车组关键位置包括有动车组车尾位置、第一根轴位置、中间若干根轴位置、最后一根轴位置以及车头位置；

对识别的位置数据进行计算，得出包括车长度、轴数和轴距的数据信息，得出的数据信息传输至服务器；

步骤三、移动机器人到达动车组的车头后，再反向从车头向车尾行驶，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的关键部件尺寸测量单元对动车组底部关键部件尺寸数据进行采集，移动机器人装载的高精度六轴机械臂上的高分辨率面阵相机对动车组底部关键部件图像数据进行采集，所采集的动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据均由网络传输设备、无线网桥和交换机传输到服务器，根据步骤二中已得出的数据信息，移动机器人移动至动车组车尾末端位置停止，服务器对动车组底部关键部件尺寸数据及动车组底部关键部件图像数据进行异常分析；

步骤四、对服务器中分析结果进行查看，如果有异常结果，则将异常结果上报至工作人员进行异常确认，工作人员根据确认的异常对动车组进行检修，否则认为一级修结束。