CN109987117A - 一种机器视觉线扫描装置、系统以及巡检车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扫描检测技术领域，特别是涉及一种机器视觉线扫描装置、系统以及巡检车。所述机器视觉线扫描装置包括：安装部以及设置于其上的线扫描相机、第一光源以及第二光源；所述安装部用于所述机器视觉线扫描装置的安装固定；所述线扫描相机设置于所述安装部上，用于被测对象的图像采集；所述第一光源和第二光源设置于所述安装部上，可分别相对于所述安装部转动使得两者的照射范围至少部分重叠，且重叠区域至少部分位于所述线扫描相机的视野范围内。本发明通过设置第一光源以及第二光源，通过调节两者的相对角度使两者的照射区域重叠，从而消除散斑，提高扫描区域亮度，使采集到的图像更为清晰，提高检测的可靠度。

Description

一种机器视觉线扫描装置、系统以及巡检车

技术领域

本发明涉及扫描检测技术领域，特别是涉及一种机器视觉线扫描装置、系统以及巡检车。

背景技术

在铁路轨道长期的运营管理与线路维护过程中，需要定期对轨道上的一些缺陷以及可视性特征进行检测或识别，包括钢轨焊缝、轨顶面裂纹、扣件歪斜缺失、轨道板裂纹、轨道板砂浆层离缝、轨道异物侵限、隧道内壁裂纹以及水渍等。

在铁路轨道交通技术领域中，机器视觉线扫描技术得到了越来越快的发展，相对于传统的人工巡道方法，由于其快速、准确、智能的特点，机器视觉线扫描技术越来越受青睐。由于白天轨道线路需要承载大量的客流以及物流运输，所以检测时间多为夜间，对于机器视觉线扫描技术，光源是其中最重要的一个组成部。

但是，由于线扫描相机每次都是采集一条线，且曝光时间短，对光源亮度要求很高，现有机器视觉线扫描系统多配备LED光源，能量分散，使采集到的图像亮度不均匀，质量不高，制约了机器视觉线扫描系统的发展。

发明内容

本发明提供一种视觉线扫描照明装置，能够解决现有技术机器视觉线扫描系统因配备LED光源，能量分散，使采集到的图像亮度不均匀，质量不高，制约了机器视觉线扫描系统发展的问题。

本发明是这样实现的，一种机器视觉线扫描装置，包括：

安装部以及设置于其上的线扫描相机、第一光源以及第二光源；

所述安装部用于所述机器视觉线扫描装置的安装固定；

所述线扫描相机设置于所述安装部上，用于被测对象的图像采集；

所述第一光源和第二光源设置于所述安装部上，可分别相对于所述安装部转动使得两者的照射范围至少部分重叠，且重叠区域至少部分位于所述线扫描相机的视野范围内。

本发明的另一目的在于提供一种机器视觉线扫描系统，所述机器视觉线扫描系统包括：

如上所述的机器视觉线扫描装置；以及

控制处理模块，与所述线扫描相机、第一光源以及第二光源分别电连接，用于所述线扫描相机、第一光源以及第二光源的工作控制。

本发明的另一目的在于提供一种巡检车，所述巡检车包括：

如上所述的机器视觉线扫描系统，安装于巡检车本体上，用于铁路轨道的图像采集与分析；以及

所述巡检车本体，用于搭载所述机器视觉线扫描系统对所述铁路轨道进行巡检。

本发明提供一种机器视觉线扫描装置，通过设置第一光源以及第二光源，可以通过调节两者的相对角度使两者的照射区域重叠于线扫描相机的视野范围内，从而消除因单一光源散射造成的散斑，提高线扫描相机视野的亮度，使采集到的图像更为清晰可辨，有利于发现被测物更为细微的缺陷，提高机器视觉线扫描的可靠度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种机器视觉线扫描装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种机器视觉线扫描装置的工作状态示意图。

附图中：1、安装部；2、线扫描相机；3、第一光源；4、第二光源；5、被测物。

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。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种机器视觉线扫描装置的结构示意图，包括：

安装部1以及设置于其上的线扫描相机2、第一光源3以及第二光源4；

所述安装部1用于所述机器视觉线扫描装置的安装固定；

所述线扫描相机2设置于所述安装部1上，用于被测对象的图像采集；

所述第一光源3和第二光源4设置于所述安装部1上，可分别相对于所述安装部1转动使得两者的照射范围至少部分重叠，且重叠区域至少部分位于所述线扫描相机2的视野范围内。

在本发明实施例中，安装部1用于线扫描相机2、第一光源3以及第二光源4的安装，可以理解，安装部1并不一定是一个整体结构，其形式可以为组合结构，例如包括用于安装线扫描相机2的第一安装部1，用于安装第一光源3的第二安装部1，用于安装第二光源4的第三安装部1，其中，第一、二、三安装部1结构可以相同也可以不同，当然，线描述相机、第一光源3以及第二光源4也可以设置于同一个安装部1上。本发明对于安装部1的组成形式以及结构不作限定。

在本发明实施例中，线扫描相机2为本领域设备元件，本发明实施例对于线扫描相机2的外形以及型号参数不作限定。

在本发明实施例中，第一光源3与第二光源4可以相同也可以不同，作为一种优选设置，在本实施例中，第一光源3与第二光源4分设于线扫描相机2的两侧。可以理解，本实施例中，“两侧”是指观察方向与线扫描相机2工作时的移动方向相同时的看到的线扫描相机2的两侧。实际上，第一光源3与第二光源4也可以采用其它设置形式，例如沿线扫描相机2工作时的移动方向前后设置。本发明对于第一光源3与第二光源4可能的相对形式不作限制。在本发明实施例中，第一光源3与第二光源4可以分别相对于安装部1转动，可以通过转动使两者的照射范围至少部分重叠，且重叠区域位于线扫描相机2的视野范围内。作为一种优选，重叠区域应覆盖被测物5位于线扫描相机2视野范围内的部分。在本发明实施例中，光源可以相对于安装部1转动，其实现方法包括光源与安装部1之间通过可以角度可调节结构实现安装，例如可以通过螺纹连接，通过调节光源与安装部1的不同相对角度后通过螺纹锁紧，从而实现角度的调节；又例如光源包括一段万向管，通过调节万向管实现第一、第二光源4角度的调节。此均为现有技术，本发明对此不作限制。

本发明提供的一种视觉线扫描照明装置，通过设置第一光源3以及第二光源4，可以通过调节两者的相对角度使两者的照射区域重叠于线扫描相机2的视野范围内，从而消除因单一光源散射造成的散斑，提高线扫描相机2视野的亮度，使采集到的图像更为清晰可辨，有利于发现被测物5更为细微的缺陷，提高机器视觉线扫描的可靠度。

在本发明的一个实施例中，所述第一光源以及第二光源为线激光器，其照射区域为近似线形的狭长条状，可以通过在激光器的光线出射端开设狭逢作为光路出口实现，线激光器为现有产品，本发明不涉及对其结构的改进。在本实施例中，优选地，第一光源与第二光源出射光线形成的照射区域均与所述线扫描相机的视野区域共面。需要理解的是，本实施例中，照射区域为处于光源照射范围内的立体区域，近似为平板形状；视野区域为处于线扫描相机视野范围内的立体区域，同样近似为平板形状。

在本发明一个实施例中，所述第一光源以及第二光源采用450nm～980nm的可见或不可见光。采用激光一方面可以使光束更为集中，能充分地利用光束的照射区域，另一方面，相对于传统LED光源，激光光源的功率选择或者调节范围约在2W～2MW，远远超出LED光源的功率选择或者调节范围，可以实现节能的同时获得更高的亮度。

在本发明一个实施例中，所述第一光源以及第二光源为亮度可调光源。在本发明实施例中，通过光源的亮度，可以实现对散斑区域的调节，使得散斑由暗变亮，通过这种方式，即使不采用双光源也可以一定程度上提高使散斑区域的亮度，在对一般要求的检测而言可以满足使用要求。当然，通过设置双光源且双光源的亮度均可调节，能够更有效地消除单一光源散斑造成的亮度不均匀的问题。

作为本发明的一个优选实施例，如图2所示，所述第一光源3和第二光源4分设于所述线扫描相机2的两侧，且两者照射区域的中心线相交，且交点位于所述线扫描相机2的视野区域中心线上。

在本发明实施例中，“两侧”是指观察方向与线扫描相机2工作时的移动方向相同时的看到的线扫描相机2的两侧。结合附图2可以看到，第一光源3与第二光源4的照射范围重合于被测物5上，且被测物5被线扫描相机2采集的部分完全处于光线重合范围中，即线扫描相机2采集到的被测物5均处于双光源照射下。需要理解是的，本发明中本第一光源3与第二光源4两者照射区域的中心线相交，指中心线所在的直线相交，如图2所示，其交点位于中心线的延长线上。作为本实施例的一种优选方案，第一光源3以及第二光源4以线扫描相机2的中心线为对称中心，分两侧呈一定倾角对称设置。

本发明提供的一种视觉线扫描照明装置，通过将第一光源以及第二光源分设于线扫描相机的两侧且呈一定倾角对称设置，线扫描相机可以获得亮度更高且亮度更均匀的视野，提高所采集到的图像的可辨识度，有利于发现细微的缺陷，提高检测效果。

作为本发明的一个优选实施例，所述第一光源和第二光源可分别绕各自的转动中心相对于所述安装部转动，且两者的转动中心分设于所述线扫描相机的两侧，且关于所述线扫描相机视野中心线对称。

在本发明实施例中，第一光源与第二光源的转动中心分设于线扫描相机的两侧，且安装位置关于线扫描相机的视野中心线对称。通过这种设置，当线扫描相机与被测物的距离发生改变时，可以通过调节第一光源和/或第二光源相对于安装部的角度使得两者光线重合区域落在被测物上，从而可以适用高度不同的被测物，方便实用。

在本发明的一个实施例中，提供了一种机器视觉线扫描系统，所述机器视觉线扫描系统包括：

如以上任一个实施例所述的机器视觉线扫描装置；以及

控制处理模块，与所述线扫描相机、第一光源以及第二光源分别电连接，用于所述线扫描相机、第一光源以及第二光源的工作控制。

在本发明实施例中，机器视觉线扫描装置还包括控制处理模块，控制处理模块分别与线扫描相机、第一光源以及第二光源电连接，用于光源的开头控制、高度调节，并且接收线扫描相机的采集到的图像数据。此外，还可以包括对光源角度的控制机构以及对线扫描相机采集的图像进行分析处理的相应功能模块，当然，光源的角度调节可以通过人工进行，图像的分析处理可以通过其它处理设备进行处理，本发明对此不作限制。

本发明实施例提供了一种机器视觉线扫描系统，包括机器视觉线扫描装置以及与之电连接的控制处理模块，本发明提供的系统设置了可以调节照射角度的第一光源以及第二光源，通过两个光源可以实现照射区域光线的相互补充，消除单一光源情况下散斑的影响，提高图像采集区域的亮度，有利于发现细微缺陷，提高检测的可靠度。

在本发明的一个实施例中，提供了一种巡检车，所述巡检车包括：

如上述实施例所述的机器视觉线扫描系统，安装于巡检车本体上，用于铁路轨道的图像采集与分析；以及

所述巡检车本体，用于搭载所述机器视觉线扫描系统对所述铁路轨道进行巡检。

在本发明实施例中，机器视觉线扫描系统设置于巡检车上可以对铁路轨道进行巡检。在本发明实施例中，巡检车可以是高速大型巡检车，也可以是低速小型巡检车，但是大型高速巡检车通常停放于特定车库中，机器视觉线扫描系统多设置于车底，安装维护不便，且设备耗电量大；而低速中小型巡检车安装维护方便，能耗小。本发明耗能小于采用传统LED灯照明的机器视觉线扫描系统，更适用于中小型巡检车。铁路轨道的特点在于轨道线路长，结构重复，且巡检多在夜间进行，照明条件差，而本发明采用双光源的形式，可以较低能耗下提高线扫描相机视野的亮度，消除散斑的影响，使得铁路轨道检测更为可靠。

本发明实施例提供了一种巡检车，包括机器视觉线扫描系统以及巡检车本体，本发明提供的机器视觉线扫描系统设置了双光源，可以较低能耗下提高线扫描相机视野的亮度，消除散斑的影响，使得铁路轨道检测更为可靠，有利于铁路轨道巡检车的小型化发展。

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)

1.一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述机器视觉线扫描装置包括：

安装部以及设置于其上的线扫描相机、第一光源以及第二光源；

所述安装部用于所述机器视觉线扫描装置的安装固定；

所述线扫描相机设置于所述安装部上，用于被测对象的图像采集；

所述第一光源和第二光源设置于所述安装部上，可分别相对于所述安装部转动使得两者的照射范围至少部分重叠，且重叠区域至少部分位于所述线扫描相机的视野范围内。

2.如权利要求1所述的一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源均为线激光器，两者的出射光线形成的照射区域均与所述线扫描相机的视野区域共面。

3.如权利要求2所述的一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源分设于所述线扫描相机的两侧，且两者照射区域的中心线相交，且交点位于所述线扫描相机的视野区域中心线上。

4.如权利要求1所述的一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源可分别绕各自的转动中心相对于所述安装部转动，且两者的转动中心分设于所述线扫描相机的两侧，且关于所述线扫描相机视野中心线对称。

5.如权利要求1所述的一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源采用450nm～980nm的可见或不可见光。

6.如权利要求1所述的一种机器视觉线扫描装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源为亮度可调光源。

7.一种机器视觉线扫描系统，其特征在于，所述机器视觉线扫描系统包括：

如权利要求1～6任一项权利要求所述的机器视觉线扫描装置；以及

控制处理模块，与所述线扫描相机、第一光源以及第二光源分别电连接，用于所述线扫描相机、第一光源以及第二光源的工作控制。

8.一种巡检车，其特征在于，所述巡检车包括：

如权利要求7所述的机器视觉线扫描系统，安装于巡检车本体上，用于铁路轨道的图像采集与分析；以及

所述巡检车本体，用于搭载所述机器视觉线扫描系统对所述铁路轨道进行巡检。