CN109920081A - 一种城市轨道交通车辆自动巡检车及巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于，包括巡检车主体部件(3)以及安装在其上的行走结构(5)、传感器、机械臂(2)、带照明功能的3D相机(1)、线阵相机(7)、线阵激光器(8)；车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟(11)内的引导线(12)，引导巡检车(9)在地沟中沿引导线(12)行驶。该设备可实现自动行驶、自动巡检等功能，巡检效率高，适应有电及高强度作业，自动化流程可降低人工成本，减少漏检情况的发生，避免了人工检修时候人员与车底结构的磕碰，并且可带电作业，无人员安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆检修领域，具体涉及一种城市轨道交通车辆自动巡检车，可用于城市轨道交通车辆基地入库车辆的巡检工作。
背景技术
目前城市轨道交通车辆基地的检修方式以人工巡检方式为主，巡检内容依据制定的检修规程确定，一列城市轨道交通车辆需要检修的零部件达到10000多个，每日需检修列车多则几十列，人工检修难以避免漏检等情况发生，人工检修的工作时间大多在夜间，且必须无电进行，车下空间狭小，许多结构人工难以巡检到位，并且进行车下检修过程中容易与车底结构发生磕碰，带电工作环境使得工人存在着人身安全隐患，且大强度工作也对身体造成不利。
发明内容
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，例如现有的人工检修方式容易产生漏检、检修效率低、安全隐患、疲劳工作等问题，本发明提供了一种自动循迹行驶、动态扫描巡检、自动避障的城市轨道交通车辆基地自动巡检车的结构。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于，包括巡检车主体部件以及安装在其上的行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器；
车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟内的引导线，引导巡检车在地沟中沿引导线行驶；
所述线阵激光器用于车底的全面扫描并在所述线阵相机中成像；
所述机械臂配置在所述巡检车主箱体顶部，机械臂端部设置所述3D相机，用于车底局部重点成像和伸出地沟对车侧成像。
优选地，所述传感器包括灰度传感器和红外避障装置，安装在所述巡检车主体部件的四周，其中灰度传感器用于识别所述引导线控制巡检车沿着既有巡检引导线自动行驶；红外避障装置用于对巡检车前后方180度范围进行扫描，巡检车遇到障碍物时采取紧急制动。
优选地，所述机械臂配置为六自由度机械臂，所有自由度均采用转动关节，分别为一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和六轴。
优选地，所述行走结构包括四个万向轮，四个万向轮不存在共用车轴，分别单独动作。
优选地，所述巡检车还包括车载电源，用于对巡检车供电，且具有充电功能。
优选地，所述巡检车还包括无线通信装置，安装于所述巡检车主体部件顶部，用于输出图像信息及输入控制指令。
优选地，所述巡检车还包括电路控制模块，安装于所述巡检车主体部件内部，用于控制行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器的执行动作。
为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的城市轨道交通车辆自动巡检车的巡检方法，其中：
当巡检车的无线通信模块接收到开始巡检的命令操作后，传感器感应到引导线，巡检车沿着引导线行驶，线阵激光器发出线阵激光对车底结构进行动态扫描，线阵相机接收反射回来的光线并成像，通过无线通信模块实时传输到操作人员手中的无线终端设备，以供工作人员对车底状态进行判别；
在线阵相机垂直方向扫描车下的同时，操作人员通过无线通信模块发送指令，控制机械臂托举带照明功能的3D相机装置，进入狭小空间对线阵激光器无法扫描到的检查部位进行成像，并将结果实时传输给操作人员；
巡检车在沿着引导线从车头到车尾依次进行巡检，一旦通过返回的图像结果发现疑似故障，则通过无线通信模块下达停车并返回疑似故障区域的指令，走形结构通过原地旋转动作或者直接向后行驶返回到疑似故障区域，操作人员通过指令控制机械臂进行再次成像，或者线阵激光器重新扫描疑似故障区域进行确认；
当巡检车巡检完整列车，行驶到引导线的末端，传感器检测到引导线不再延续，即通过无线通信模块对操作人员终端设备发出反馈信号，表明巡检结束。
上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，可通过传感器控制巡检车沿着地沟内的引导线依次对车下结构进行巡检，并且可以控制安装于巡检车车体顶部的机械臂伸出地沟进行车侧结构巡检，该设备可实现自动行驶、自动巡检等功能，巡检效率高，适应有电及高强度作业，自动化流程可降低人工成本，减少漏检情况的发生，避免了人工检修时候人员与车底结构的磕碰，并且可带电作业，无人员安全隐患。
2、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，六自由度机械臂安装于巡检车车体顶部，可以托举图像识别设备深入车下复杂结构的小角落空间，可轻易进入人工难以进入的小空间并进行巡检，有效解决人工难以巡检到的部位，及时发现车辆故障隐患，有效避免漏检，防止安全事故发生；并且在将机械臂伸出沟外后可以实现巡检车在沟内对车侧进行巡检，进一步避免漏检。
3、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，通过传感器控制，沿着引导线实现自动化巡检，有效解决人工巡检效率低等问题。尤其是采用灰度传感器和红外传感器安装在车体的四个方向，其中的灰度传感器可控制巡检车沿着既有巡检引导线自动行驶，实现了巡检车的自动化流程；红外传感器可以对巡检车前方180度范围进行扫描，识别障碍物自动进行避让。
4、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，带照明功能的3D相机安装于机械臂末端，能够适应地沟下的昏暗环境，自动补光，提供更清晰的成像效果，优质的成像可提升故障判别效率，带照明功能的3D相机可以有效改善地沟中因光线不足对零部件状态的判断。
5、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，采用线阵激光器和线阵相机组合结构，安装于巡检车顶部，线阵激光器在行走方向的扫描像素无限制，可以对车下大面积范围内的零部件和结构部位进行动态扫描，并在线阵相机中成像，可实现行进方向动态扫描，高效率、高精度成像，有效提升巡检速度。
6、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，采用万向轮的独特走形结构使得巡检车可以轻易实现直线行驶、原地任意角度的转向等动作，在发现疑似故障部位易于实现返回复检的操作，保证了巡检质量。采用四个单独受控的万向轮实现行驶，具有结构简单牢固、运行所需空间小、易于安装、转向迅速等特点，能够满足巡检车沟内小空间行驶、转向需求。
7、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，主体部件设有电源模块、电路控制模块等，均安装于巡检车车体箱体内部，电源模块对巡检车供电，进行机械化作业，适应高强度工作，避免了人工检修因疲劳导致的工作质量下降等情况；电路控制模块接收传感器的反馈信息且对其他设备进行控制。
8、本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车，无线通信模块安装于巡检车顶部，无线通信模块使得操作人员实时掌握巡检情况，遇到突发情况及时停车，通过实时反馈图像信息及时发现巡检车辆故障，并及时安排人工进行维修。
附图说明
图1是本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车的结构示意图；
图2是本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车的走形结构方向控制示意图；
图3是本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车的自动行驶示意图；
图4是本发明的城市轨道交通车辆自动巡检车的六自由度机械臂示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-4所示，本发明提供一种城市轨道交通车辆自动巡检车，包括带照明功能的3D相机装置1、机械臂2、巡检车主箱体3、灰度传感器和红外避障装置4、走形结构5、无线通信模块6、线阵相机7和线阵激光器8等。
如图1，巡检车顶部配置有机械臂2，优选为六自由度的机械臂，可以进入狭小空间重点巡检，配合顶部连接的带有照明功能的3D相机1可以对昏暗条件的狭小空间清晰成像，机械臂2还可以伸出沟外，在巡检车不出沟情况下对车侧及走形部侧边巡检。线阵激光器8在行走方向的扫描像素没有限制，对车下大面积范围内的零部件和结构部位进行动态扫描，并在线阵相机7中成像，且图像无缝连接。巡检车主箱体3包含有控制模块、电源模块，电源模块对巡检车供电，电路控制模块对四个车轮转向进行控制。巡检车主体上还安装有灰度传感器和红外避障装置4，灰度传感器使得巡检车能够沿着地沟11内的引导线12自动行驶，红外避障装置可以保证巡检车遇到障碍物时采取紧急制动。
如图2，巡检车的走形结构主要由四个万向轮成45度角排布，并且四个万向轮之间不存在共用车轴，单独受控制，四个车轮的转动方向不同组合可实现巡检车的移动方向控制。图2中箭头方向为车轮的初始转动方向，动起来后由于万向轮的适应性旋转到相应的方向。当四个车轮均向前滚动，则巡检车前进行驶；当四个车轮均向后滚动，则巡检车往后行驶；同理，当四个车轮均向右滚动，则巡检车往右行驶；当四个车轮均向左滚动，则巡检车往左行驶；当四个车轮均沿顺时针滚动，则巡检车可实现原地顺时针旋转；当四个车轮均沿逆时针滚动，则巡检车可实现逆时针旋转。在巡检车进行正常巡检工作时，沿着引导线自动依次巡检，如遇到需要复检部件，可原地旋转后返回待复检部位进行重点检查。
如图3，巡检车9沿着地沟11内的引导线12自动行驶，引导线12与钢轨10平行，因此，巡检车9能够依次从车头行驶至车尾，并对重要结构进行巡检。
如图4，机械臂结构关节型，所有自由度均采用转动关节，分别为一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和六轴，所有关节组合控制实现六自由度功能，机械臂的结构使得机器的巡检范围能扩展到人工难以进入的小空间。
当巡检车9的无线通信模块6接收到开始巡检的命令操作后，灰度传感器感应到引导线12，巡检车9沿着引导线12行驶，线阵激光器8发出线阵激光对车底结构进行动态扫描，线阵相机7接收反射回来的光线并成像，通过无线通信模块6实时传输到操作人员手中的无线终端设备，以供工作人员对车底状态进行判别，在线阵相机7垂直方向扫描车下的同时，操作人员通过无线通信模块6发送指令，控制机械臂2托举带照明功能的3D相机装置1，进入狭小空间对线阵激光器8无法扫描到的检查部位进行成像，并将结果实时传输给操作人员，巡检车9在沿着引导线12从车头到车尾一次进行巡检，一旦操作人员通过返回的图像结果发现疑似故障，则立马通过无线通信模块6下达停车并返回疑似故障区域的指令，走形结构5通过原地旋转动作或者直接向后行驶返回到疑似故障区域，操作人员通过指令控制机械臂2进行再次成像，或者线阵激光器8重新扫描疑似故障区域进行确认。当巡检车9巡检完整列车，行驶到引导线12的末端，灰度传感器检测到引导线不再延续，即通过无线通信模块6对操作人员终端设备发出反馈信号，表明巡检结束。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于，包括巡检车主体部件(3)以及安装在其上的行走结构(5)、传感器、机械臂(2)、带照明功能的3D相机(1)、线阵相机(7)、线阵激光器(8)；
车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟(11)内的引导线(12)，引导巡检车(9)在地沟中沿引导线(12)行驶；
所述线阵激光器(8)用于车底的全面扫描并在所述线阵相机(7)中成像；
所述机械臂(2)配置在所述巡检车主箱体(3)顶部，机械臂端部设置所述3D相机(1)，用于车底局部重点成像和伸出地沟对车侧成像。
2.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述传感器包括灰度传感器和红外避障装置(4)，安装在所述巡检车主体部件(3)的四周，其中灰度传感器用于识别所述引导线(12)控制巡检车沿着既有巡检引导线自动行驶；红外避障装置用于对巡检车前后方180度范围进行扫描，巡检车遇到障碍物时采取紧急制动。
3.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述机械臂(2)配置为六自由度机械臂，所有自由度均采用转动关节，分别为一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和六轴。
4.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述行走结构(5)包括四个万向轮，四个万向轮不存在共用车轴，分别单独动作。
5.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述巡检车还包括车载电源，用于对巡检车供电，且具有充电功能。
6.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述巡检车还包括无线通信装置(6)，安装于所述巡检车主体部件(3)顶部，用于输出图像信息及输入控制指令。
7.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动巡检车，其特征在于：
所述巡检车还包括电路控制模块，安装于所述巡检车主体部件(3)内部，用于控制行走结构(5)、传感器、机械臂(2)、带照明功能的3D相机(1)、线阵相机(7)、线阵激光器(8)的执行动作。
8.如权利要求1-7任一项所述的城市轨道交通车辆自动巡检车的巡检方法，其特征在于：
当巡检车(9)的无线通信模块(6)接收到开始巡检的命令操作后，传感器感应到引导线(12)，巡检车(9)沿着引导线(12)行驶，线阵激光器(8)发出线阵激光对车底结构进行动态扫描，线阵相机(7)接收反射回来的光线并成像，通过无线通信模块(6)实时传输到操作人员手中的无线终端设备，以供工作人员对车底状态进行判别；
在线阵相机(7)垂直方向扫描车下的同时，操作人员通过无线通信模块(6)发送指令，控制机械臂(2)托举带照明功能的3D相机装置(1)，进入狭小空间对线阵激光器(8)无法扫描到的检查部位进行成像，并将结果实时传输给操作人员；
巡检车(9)在沿着引导线(12)从车头到车尾依次进行巡检，一旦通过返回的图像结果发现疑似故障，则通过无线通信模块(6)下达停车并返回疑似故障区域的指令，走形结构(5)通过原地旋转动作或者直接向后行驶返回到疑似故障区域，操作人员通过指令控制机械臂(2)进行再次成像，或者线阵激光器(8)重新扫描疑似故障区域进行确认；
当巡检车(9)巡检完整列车，行驶到引导线(12)的末端，传感器检测到引导线不再延续，即通过无线通信模块(6)对操作人员终端设备发出反馈信号，表明巡检结束。
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