CN110835869A - 一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：包括平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；所述钢轨图像采集系统包括结构光源(2601)、高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器；本发明能够识别钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息，还可对强化过程中的轨面湿度和温度、几何参数进行检测，为机器人在激光强化过程中规划作业路径提供准确、稳定的数据依据，机器人可针对不同的强化对象改变光斑的大小，控制强化层的深度，并对强化的轨面进行质量评估，以获得更好的强化效果。

Description

一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法

技术领域

本发明属于钢轨激光强化领域，具体涉及一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法。

背景技术

我国高铁、城际、市域铁路以及城市轨道交通快速发展，运营里程以达到巨大的规模，在铁路提速的背景下，列车直接的承载基础设施——钢轨，担负着巨大的运营压力，由于轮轨作用，钢轨在服役期间会产生严重的磨损，明显缩减钢轨的使用寿命，每年都要因此进行大量钢轨的更换，造成巨大的经济损失，因此提高钢轨使用寿命对我国铁路及城市轨道交通的运营养护维修具有巨大的意义。

目前，增加钢轨耐磨性，提高钢轨表面硬度，延长钢轨使用寿命的方式主要有两种：

第一种，在钢轨生产过程中，进行淬火工艺处理；

第二种，在钢轨使用中出现磨损时，通过打磨设备对钢轨缺陷部位进行修型打磨。

第一种方式是从钢轨的原始性能方面对其耐磨性进行加强，采用中频加热+喷风/雾冷冷却的方法进行淬火，但也会存在风、雾冷却不均匀导致钢轨表面硬度不均匀的情况，易产生轨面剥落、擦伤等失效，影响钢轨的使用寿命。

第二种方式是从钢轨的服役状态方面对磨损进行修复，使用小型设备或大型养路机械借助砂轮对钢轨进行打磨修型，减小磨损对钢轨寿命的影响，但打磨修型只是修复钢轨轮廓，减小磨损对列车运行平稳性造成的不良影响，无法从根本上提高钢轨的耐磨性能，无法对既有的钢轨进行强化，延长钢轨使用寿命的效果有限。

上述第一种钢轨延长使用寿命的方法，目前技术已经成熟，工序完备，并且已在钢轨生产中得到广泛应用，虽然有缺点，但其优点也很明显，在线下钢轨生产中占据重要位置。而目前在线上，除上述打磨修型设备及方法外，还没有成熟的、直接可以在线上进行现场作业的钢轨强化设备或方法。现有专利ZL 02100096.4公开了一种“铁路轨道激光维修车”，包括牵引机控制车和激光加工车，多辆激光维修车可组成激光维修列车；其原理主要是通过激光将合金粉末融化在钢轨表面上形成合金层，以填补钢轨的磨损、剥离、掉块等缺陷，但其采用铁路轨道车作为牵引控制车对整个车组进行驱动，铁路轨道车采用的是柴油电机，其运行速度不稳定，难以精确控制，不利于激光强化作业的精度；所述激光器固定在作业车底板的轨道上，只能进行一维运动，无法跟随车辆的状态变化而调整激光头以对准轨头，无法保障强化的准确度，该专利公布的激光维修车也可以延长钢轨的使用寿命，但其维修工艺复杂，需要合金粉末供粉系统配合，属于激光熔覆工艺的一种，修复过程复杂，并非激光淬火，该专利所公开的维修车并无涉及钢轨缺陷识别的装置或技术，钢轨维修过程中无数据支撑，无法针对性修复。

目前，在使用激光直接对钢轨进行加热淬火方面的研究较少，在该方面相关的设备研发也较少。现有专利ZL 201010114198.8公开了“一种钢轨表面在线处理的移动式激光加工装置”，用于钢轨表面的激光强韧化处理及修复，具体包括：双工位激光移动式激光加工装置、两套激光加工头、两套激光束运动执行机构、控制系统和导光系统，该装置无法实时检测轨面的几何参数、湿度、温度，无法根据轨面情况改变光斑大小，无法控制强化层的深度，无法对强化后的质量进行分析和评估。鉴于此，急需研发一种全新的钢轨强化设备及方法，以增加钢轨耐磨性，提高钢轨表面硬度，延长钢轨使用寿命。

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，急需研发一种能够实时检测轨面几何参数、湿度和温度，能够连续调整激光光斑大小，还能够控制强化层深度，并能够对强化质量进行分析和评估的钢轨强化设备及方法，以增加钢轨耐磨性，提高钢轨表面硬度，延长钢轨使用寿命，且为钢轨维修过程提供数据支撑，进行针对性修复。

本发明提供了一种基于图像识别的钢轨激光强化车，配置有钢轨图像采集系统，能够对强化过程中的轨面湿度和温度、几何参数进行检测，为机器人在激光强化过程中规划作业路径提供准确、稳定的数据依据，使机器人针对不同的强化对象改变光斑的大小，控制强化层的深度，并对强化的轨面进行质量评估，以获得更好的强化效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于图像识别的钢轨激光强化车，包括平板车、第一集装车体、第二集装车体，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；

所述第一集装车体和第二集装车体均可拆卸地安装在所述平板车上；所述平板车用于承载走行，所述第一集装车体用于提供能源，所述第二集装车体用于强化作业；

所述钢轨图像采集系统用于对钢轨的轨面大小进行检测，包括结构光源、高速摄像机、图像采集板、图像处理器；所述平板车的前端下方共安装有四组所述结构光源和高速摄像机，每两组结构光源和高速摄像机对称分布布置在钢轨的两侧，用于一股钢轨的图像采集；

所述结构光源用于将激光投射在钢轨表面上，所述高速摄像机用于捕捉钢轨表面反射的激光，所述图像采集板用于采集反射后的钢轨激光信息，所述图像处理器用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据，并用于指导钢轨激光强化作业。

优选地，所述高速摄像机、图像采集板、图像处理器及所述第一集装车体中的中央控制器依次通过信息线连接。

优选地，所述第二集装车体的尾部安装有机器人，所述机器人具有多个可转动的关节，其机械臂能够实现三维运动，其机械臂端部搭载激光发射头、湿度传感器、温度传感器，所述激光发射头可以根据轨面大小调整不同大小的光斑，可以根据钢轨损伤程度控制激光强化的深度，以便保证更高的强化质量，所述湿度传感器、温度传感器用于对轨面湿度、轨面温度进行检测，对强化的质量进行分析与评估。

优选地，所述机器人根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径。

优选地，所述平板车、第一集装车体、第二集装车体三者之间预留有电气接口，第一集装车体和第二集装车体通过限位柱及限位杆实现在平板车上的安装与固定，安装完毕后通过连接电气接口实现平板车、第一集装车体、第二集装车体三者之间的能量及信息连通。

优选地，所述第一集装车体包括为驾驶间、发电间、操作间、线缆间在内的多个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门进行连通。

优选地，所述驾驶间中安装驾驶台和驾驶座椅，供驾驶人员在作业过程中观察轨道情况；

所述发电间内设置发电机组和电气柜，发电机组产生的电能供激光强化车上的其他设备使用，电气柜中安装发电机控制所需的硬件设备；

所述操作间内设置操作台、第一空调室外机、第一空调室内机，操作台用于为机器人作业过程以及平板车的驱动小车运动过程发送控制指令，第一空调室外机和第一空调室内机用于控制操作间内的温度以适宜人员在其中操作设备。

优选地，所述第二集装车体包括压力间、光源间、作业间、线缆间在内的多个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门进行连通。

优选地，所述压力间内分布设置水冷机、液压站、空压机，其中水冷机用于激光发生器工作时的循环制冷，液压站为平板车的驱动小车的上升和下降以及驱动电机提供液压动力，空压机用于平板车的空气制动提供动力；

所述光源间内设置激光发生器、第二空调室外机、第二空调室内机，激光发生器用于产生钢轨强化作业时所需要的高能激光，第二空调室外机和第二空调室内机用于控制光源间内的温度以适宜人员在其中操作设备；

所述作业间靠车尾设置机器人，靠车头方向设置机器人电柜，作业间尾部设置对开门，作业时打开以便机器人伸出机械臂，作业完成后关闭以便封闭作业间。

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基于图像识别的钢轨激光强化车的作业方法，包括如下步骤：

(1)将第一集装车体和第二集装车体运输至作业区域，通过轨道车将平板车牵引至作业区域；

(2)将第一集装车体和第二集装车体安装到平板车上；

(3)通过轨道车将激光强化车整体牵引至指定的作业区域；

(4)轨道车与激光强化车分离后，平板车的驱动小车下降到驱动轮接触钢轨轨面，驱动小车启动，激光强化车以预定速度巡航前进；

(5)强化车前端的四组结构光源启动，向钢轨表面发射激光；

(6)强化车前端的四组高速摄像机与结构光源同时启动，开始捕捉钢轨表面反射回来的激光光线；

(7)图像采集板与结构光源同时启动，开始采集反射后的钢轨激光信息，并将信息传输至图像处理器中；

(8)图像处理器与结构光源同时启动，开始对传输进入的钢轨图像信息进行分析处理，并将处理后的数据传输给第一集装车体中的中央控制器；

(9)中央控制器对传输进入的信息进行特征识别，并根据识别出的钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息确定钢轨是否需要进行激光强化以及强化的工艺要求；之后向驱动小车以及第二集装车体内的机器人发送控制命令；

(10)驱动小车接收到钢轨需要激光强化的控制命令后，进行速度调整，以匹配机器人的激光强化作业速度；

(11)机器人接收到钢轨需要激光强化的控制命令后根据强化的工艺要求进行规划作业路径，启动转动机械臂，进行机械臂姿态调整，使搭载的激光发射头对准钢轨轨顶面，按照规划的路径进行激光强化作业；

(12)强化作业完成后，机器人转动机械臂收回第二集装车体内，驱动小车上升到驱动轮离开钢轨；

(13)轨道车连接平板车上的挂钩，牵引激光强化车离开。

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、本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，配置有钢轨图像采集系统，其中结构光源可以将激光投射在钢轨表面上，高速摄像机可以捕捉钢轨表面反射的激光，图像采集板能够采集反射后的钢轨激光信息，图像处理器能够用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据，用于指导机器人对钢轨进行激光强化作业。

2、本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，能够识别钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息，为机器人在激光强化过程中规划作业路径提供准据的数据依据，使钢轨强化更具有针对性，在不损伤钢轨，不浪费作业能力的情况获得更好的强化效果。

3、本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，机器人根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径，从而保障作业针对性与准确度，在操作台中的中央控制器的控制下只需要一台机器人便可以通过机械臂的转动实现两根钢轨的激光强化作业。

4、本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，平板车、第一集装车体、第二集装车体三个独立的部分可以同时进行制造、调试，只需预留相互对接的接口，对平板车的改装量较小，可以大大缩短制造工期。

附图说明

图1是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的总体正视示意图；

图2是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的总体俯视示意图；

图3是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车在驱动小车驱动下机器人强化作业的示意图；

图4是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的作业间布置示意图；

图5是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的图像采集传感器布置示意图；

图6是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的图像采集硬件组成框图示意图；

图7是本发明实施例的基于图像识别的钢轨激光强化车的强化流程示意图。

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1-7所示，本发明提供一种基于图像识别的钢轨激光强化车，包括平板车26、第一集装车体1、第二集装车体15，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统。

第一集装车体1和第二集装车体15均可以安装在平板车26上，也可以与平板车26分离，平板车26主要负责承载走行，第一集装车体1主要负责提供能源，第二集装车体15主要负责强化作业。平板车26、第一集装车体1、第二集装车体15三个独立的部分可以同时进行制造、调试，只需预留相互对接的接口，对平板车26的改装量较小，可以大大缩短制造工期。

第一集装车体1和第二集装车在与平板车26分离后可以方便地在车间内进行专门的调试或维修，相互之间不影响，均可以通过汽车运输至作业区域附近，通过吊车吊运至平板车26上安装。

第一集装车体1、第二集装车、平板车26均为模块化设计，某个部分出现故障后只需使用相同的模块替换掉，而无需整体检修，增加了强化车的可靠性。

独立、可分离、模块化、集装式设计的强化车，其加工制造更加简单，运输更加灵活，调试或维修更加方便，系统可靠性更高。

本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，主要包括第一集装车体1，驾驶座椅2，第一分隔板3，发电机组4，电气柜5，第二分隔板6，第一空调室内机7，操作台8，水冷机9，液压站10，第三分隔板11，第二空调室内机12，第四分隔板13，机器人14，第二集装车体15，机器人电柜16，激光发生器17，第二底板18，第二承载板19，空压机20，驱动小车21，第一空调室外机22，第一底板23，第一承载板24，限位柱25，平板车26，驾驶台27，挂钩28，限位杆29，第二空调室外机30，对开门31，车门32等，如图1、图2。

平板车26、第一集装车体1、第二集装车体15三者相互独立，三者之间预留有电气接口，第一集装车体1和第二集装车体15通过限位柱25及限位杆29实现在平板车26上的安装与固定，安装完毕后通过连接电气接口既可以实现平板车26、第一集装车体1、第二集装车体15三者之间的能量及信息连通，如图1、图2、图4。

第一集装车体1分为驾驶间、发电间、操作间、线缆间等四个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门32进行连通，如图1、图2。

第二集装车体15分为压力间、光源间、作业间、线缆间等四个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门32进行连通，如图1、图2。

驾驶间中安装驾驶台27和驾驶座椅2，供驾驶人员在作业过程中观察轨道情况，更好的操控车辆；发电间内设置一台发电机组4和一台电气柜5，发电机组4产生的电能供激光强化车上的其他设备使用，电气柜5中安装发电机控制所需的硬件设备；操作间内设置操作台8、第一空调室外机22、第一空调室内机7，操作台8用于为机器人14作业过程以及驱动小车21运动过程发送控制指令，第一空调室外机22和第一空调室内机7用于控制操作间内的温度以适宜人员在其中操作设备，如图1、图2、图3。

压力间内分布设置水冷机9、液压站10、空压机20，其中水冷机9负责激光发生器17工作时的循环制冷，液压站10为驱动小车21的上升和下降以及驱动电机提供液压动力，空压机20负责为平板车26的空气制动提供动力；光源间内设置激光发生器17、第二空调室外机30、第二空调室内机12，激光发生器17用于产生钢轨强化作业时所需要的高能激光，第二空调室外机30和第二空调室内机12用于控制光源间内的温度以适宜人员在其中操作设备；作业间靠近车尾的中间设置机器人14，靠近分隔板设置机器人电柜16，作业间尾部设置对开门31，作业时打开以便机器人14伸出机械臂，作业完成后关闭以便封闭作业间，防止异物进入影响设备性能，如图1、图2、图3。

钢轨图像采集系统硬件主要由结构光源2601、高速摄像机2602、图像采集板、图像处理器等组成，平板车26的前端下方共安装有四组结构光源2601和高速摄像机2602，每两组结构光源2601和高速摄像机2602对称分布布置在钢轨的两侧，用于一股钢轨的图像采集，如图5、图6。

结构光源2601用于将激光投射在钢轨表面上，高速摄像机2602用于捕捉钢轨表面反射的激光，图像采集板用于采集反射后的钢轨激光信息，图像处理器用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据；高速摄像机2602、图像采集板、图像处理器、中央控制器依次通过信息线连接。

驱动小车21通过支座固定在平板车26底板上，驱动小车21位于平板车26底板的下方，可以在液压伸缩筒的带动下通过导向滑筒和导向柱的导向进行上升和下降；通过液压站10提供精确的液力驱动，实现激光强化车的精准速度控制，如图3。

机器人14通过螺栓将底座固定在第二集装车体15的承载板上，机器人14具有多个可转动的关节，其机械臂能够实现三维运动，其机械臂端部可以搭载激光发射头、湿度传感器、温度传感器，所述激光发射头可以根据轨面大小调整不同大小的光斑，可以根据钢轨损伤程度控制激光强化的深度，以便保证更高的强化质量，所述湿度传感器、温度传感器用于对轨面湿度、轨面温度进行检测，对强化的质量进行分析与评估。机器人14根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径，从而保障作业针对性与准确度，在操作台8中的中央控制器的控制下只需要一台机器人14便可以通过机械臂的转动实现两根钢轨的激光强化作业，如图1、图2、图5。

如图7所示，本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车的作业方法，包括如下步骤：

(1)将第一集装车体1和第二集装车体15通过汽车运输至作业区域附近，通过轨道车将平板车26牵引至作业区域附近；

(2)将第一集装车体1和第二集装车体15安装到平板车26上；

(3)通过轨道车将激光强化车整体牵引至指定的作业区域；

(4)轨道车与激光强化车分离后，平板车26的驱动小车21下降到驱动轮接触钢轨轨面，驱动小车21启动，激光强化车以预定速度巡航前进；

(5)强化车前端的四组结构光源2601启动，向钢轨表面发射激光；

(6)强化车前端的四组高速摄像机2602与结构光源2601同时启动，开始捕捉钢轨表面反射回来的激光光线；

(7)图像采集板与结构光源2601同时启动，开始采集反射后的钢轨激光信息，并将信息传输至图像处理器中；

(8)图像处理器与结构光源2601同时启动，开始对传输进入的钢轨图像信息进行分析处理，并将处理后的数据传输给第一集装车体1中的中央控制器；

(9)中央控制器对传输进入的信息进行特征识别，并根据识别出的钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息确定钢轨是否需要进行激光强化以及强化的工艺要求；之后向驱动小车21以及第二集装车体15内的机器人14发送控制命令；

(10)驱动小车21接收到钢轨需要激光强化的控制命令后，进行速度调整，以匹配机器人14的激光强化作业速度；

(11)机器人14接收到钢轨需要激光强化的控制命令后根据强化的工艺要求进行规划作业路径，启动转动机械臂，进行机械臂姿态调整，使搭载的激光发射头对准钢轨轨顶面，按照规划的路径进行激光强化作业；

(12)强化作业完成后，机器人14转动机械臂收回第二集装车体15内，驱动小车21上升到驱动轮离开钢轨；

(13)轨道车连接平板车26上的挂钩28，牵引激光强化车离开。

综上所述，本发明具有以下显著优势：

本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，配置有钢轨图像采集系统，其中结构光源可以将激光投射在钢轨表面上，高速摄像机可以捕捉钢轨表面反射的激光，图像采集板能够采集反射后的钢轨激光信息，图像处理器能够用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据，用于指导机器人对钢轨进行激光强化作业。

本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，能够识别钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息，为机器人在激光强化过程中规划作业路径提供准据的数据依据，使钢轨强化更具有针对性，在不损伤钢轨，不浪费作业能力的情况获得更好的强化效果。

本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，机器人根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径，从而保障作业针对性与准确度，在操作台中的中央控制器的控制下只需要一台机器人便可以通过机械臂的转动实现两根钢轨的激光强化作业。

本发明的基于图像识别的钢轨激光强化车，平板车、第一集装车体、第二集装车体三个独立的部分可以同时进行制造、调试，只需预留相互对接的接口，对平板车的改装量较小，可以大大缩短制造工期。

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 (10)

1.一种基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：包括平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；

所述第一集装车体(1)和第二集装车体(15)均可拆卸地安装在所述平板车(26)上；所述平板车(26)用于承载走行，所述第一集装车体(1)用于提供能源，所述第二集装车体(15)用于强化作业；

所述钢轨图像采集系统用于对钢轨的轨面大小进行检测，包括结构光源(2601)、高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器；所述平板车(26)的前端下方共安装有四组所述结构光源(2601)和高速摄像机(2602)，每两组结构光源(2601)和高速摄像机(2602)对称分布布置在钢轨的两侧，用于一股钢轨的图像采集；

所述结构光源(2601)用于将激光投射在钢轨表面上，所述高速摄像机(2602)用于捕捉钢轨表面反射的激光，所述图像采集板用于采集反射后的钢轨激光信息，所述图像处理器用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据，并用于指导钢轨激光强化作业。

2.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器及所述第一集装车体(1)中的中央控制器依次通过信息线连接。

3.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述第二集装车体(15)的尾部安装有机器人(14)，所述机器人(14)具有多个可转动的关节，其机械臂能够实现三维运动，其机械臂端部搭载激光发射头、湿度传感器、温度传感器，所述激光发射头可以根据轨面大小调整不同大小的光斑，可以根据钢轨损伤程度控制激光强化的深度，所述湿度传感器、温度传感器用于对轨面湿度、轨面温度进行检测。

4.如权利要求3所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述机器人(14)根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径。

5.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)三者之间预留有电气接口，第一集装车体(1)和第二集装车体(15)通过限位柱(25)及限位杆(29)实现在平板车(26)上的安装与固定，安装完毕后通过连接电气接口实现平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)三者之间的能量及信息连通。

6.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述第一集装车体(1)包括为驾驶间、发电间、操作间、线缆间在内的多个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门(32)进行连通。

7.如权利要求6所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述驾驶间中安装驾驶台(27)和驾驶座椅(2)，供驾驶人员在作业过程中观察轨道情况；

所述发电间内设置发电机组(4)和电气柜(5)，发电机组(4)产生的电能供激光强化车上的其他设备使用，电气柜(5)中安装发电机控制所需的硬件设备；

所述操作间内设置操作台(8)、第一空调室外机(22)、第一空调室内机(7)，操作台(8)用于为机器人(14)作业过程以及平板车(26)的驱动小车(21)运动过程发送控制指令，第一空调室外机(22)和第一空调室内机(7)用于控制操作间内的温度以适宜人员在其中操作设备。

8.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述第二集装车体(15)包括压力间、光源间、作业间、线缆间在内的多个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门(32)进行连通。

9.如权利要求8所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：

所述压力间内分布设置水冷机(9)、液压站(10)、空压机(20)，其中水冷机(9)用于激光发生器(17)工作时的循环制冷，液压站(10)为平板车(26)的驱动小车(21)的上升和下降以及驱动电机提供液压动力，空压机(20)用于平板车(26)的空气制动提供动力；

所述光源间内设置激光发生器(17)、第二空调室外机(30)、第二空调室内机(12)，激光发生器(17)用于产生钢轨强化作业时所需要的高能激光，第二空调室外机(30)和第二空调室内机(12)用于控制光源间内的温度以适宜人员在其中操作设备；

所述作业间靠车尾设置机器人(14)，靠车头方向设置机器人电柜(16)，作业间尾部设置对开门(31)，作业时打开以便机器人(14)伸出机械臂，作业完成后关闭以便封闭作业间。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的基于图像识别的钢轨激光强化车的作业方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将第一集装车体(1)和第二集装车体(15)运输至作业区域，通过轨道车将平板车(26)牵引至作业区域；

(2)将第一集装车体(1)和第二集装车体(15)安装到平板车(26)上；

(3)通过轨道车将激光强化车整体牵引至指定的作业区域；

(4)轨道车与激光强化车分离后，平板车(26)的驱动小车(21)下降到驱动轮接触钢轨轨面，驱动小车(21)启动，激光强化车以预定速度巡航前进；

(5)强化车前端的四组结构光源(2601)启动，向钢轨表面发射激光；

(6)强化车前端的四组高速摄像机(2602)与结构光源(2601)同时启动，开始捕捉钢轨表面反射回来的激光光线；

(7)图像采集板与结构光源(2601)同时启动，开始采集反射后的钢轨激光信息，并将信息传输至图像处理器中；

(8)图像处理器与结构光源(2601)同时启动，开始对传输进入的钢轨图像信息进行分析处理，并将处理后的数据传输给第一集装车体(1)中的中央控制器；

(9)中央控制器对传输进入的信息进行特征识别，并根据识别出的钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息确定钢轨是否需要进行激光强化以及强化的工艺要求；之后向驱动小车(21)以及第二集装车体(15)内的机器人(14)发送控制命令；

(10)驱动小车(21)接收到钢轨需要激光强化的控制命令后，进行速度调整，以匹配机器人(14)的激光强化作业速度；

(11)机器人(14)接收到钢轨需要激光强化的控制命令后根据强化的工艺要求进行规划作业路径，启动转动机械臂，进行机械臂姿态调整，使搭载的激光发射头对准钢轨轨顶面，按照规划的路径进行激光强化作业；

(12)强化作业完成后，机器人(14)转动机械臂收回第二集装车体(15)内，驱动小车(21)上升到驱动轮离开钢轨；

(13)轨道车连接平板车(26)上的挂钩(28)，牵引激光强化车离开。

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