CN112123319A - 一种悬挂式单轨巡检机器人及其巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬挂式单轨巡检机器人及其巡检方法，其中，悬挂式单轨巡检机器人包括车体和检测装置总成，所述车体适于设置在轨道梁内；所述检测装置总成包括：激光轮廓扫描装置，其设置在所述车体上，适于检测所述轨道梁的走行面的变形状态；第一图像识别装置，其设置在所述车体上，适于识别所述轨道梁的走行面上的障碍物；和激光位移传感器，其设在所述车体上，适于检测所述轨道梁的走行面和导向面的平顺性。本发明通过设置激光轮廓扫描装置来检测轨道梁走行面的变形状态，同时根据轨道梁走行面的变形状态间接检测轨道梁的局部变形情况，以提高轨道梁不平顺性检测的准确度，进一步保证空轨列车运行时的安全性。

Description

一种悬挂式单轨巡检机器人及其巡检方法

技术领域

本发明涉及悬挂式轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种悬挂式单轨巡检机器人及其巡检方法。

背景技术

悬挂式单轨交通系统是一种投资低且节能环保的新型辅助交通系统。悬挂式单轨交通系统通过立柱将轨道梁高架悬空，形成箱型梁简支受力系统，列车挂在转向架下方，转向架通行在下开口的箱型梁内部。

由于轨道梁承载了列车的全部载荷，在轨道梁的结构不平顺时，列车运行过程中容易出现较大的颠簸和摆动等问题，不仅影响运行安全，还降低了乘坐时的舒适性，因此，轨道梁的不平顺性是影响列车运行安全的重要危险源，需要定期对轨道梁内部结构进行巡检，以确保列车安全运营。目前，轨道梁的不平顺性巡检内容主要包括轨道梁走行面的不平顺性检测、导向面的不平顺性检测和走行面异物检测，而轨道梁局部结构发生变形时也会影响轨道梁的平顺性，这使得现有轨道梁的不平顺性的巡检内容不够全面，检测的准确率较低。

发明内容

本发明解决的问题是：如何提高轨道梁的不平顺性检测的准确率。

为解决上述问题，本发明提供一种悬挂式单轨巡检机器人，包括车体和检测装置总成，所述车体适于设置在轨道梁内；所述检测装置总成包括：

激光轮廓扫描装置，其设置在所述车体上，适于检测所述轨道梁的走行面的变形状态；

第一图像识别装置，其设置在所述车体上，适于识别所述轨道梁的走行面上的障碍物；

和激光位移传感器，其设在所述车体上，适于检测所述轨道梁的走行面和导向面的平顺性。

可选地，所述车体包括牵引车和安装支架，所述牵引车适于沿所述轨道梁的走行面走行，所述检测装置总成设置在所述安装支架上，且所述牵引车与所述安装支架可拆卸连接。

可选地，所述安装支架包括依次连接的前支架、连接梁和后支架，所述前支架和所述后支架分别与所述牵引车可拆卸连接；且所述前支架上设有适于安装所述第一图像识别装置的第一安装接口，所述后支架上设有适于安装所述激光轮廓扫描装置的第二安装接口，所述连接梁上设有适于安装所述激光位移传感器的第三安装接口。

可选地，所述连接梁包括上纵梁和下纵梁，所述上纵梁和所述下纵梁上均设有多个所述激光位移传感器，且所述上纵梁上的所述激光位移传感器呈水平设置，所述下纵梁上的所述激光位移传感器呈竖直设置。

可选地，所述检测装置总成还包括角位移传感器，所述前支架上还设有适于安装所述角位移传感器的第四安装接口，所述角位移传感器适于检测所述轨道梁的走行面和导向面的直角度。

可选地，所述检测装置总成还包括超声检测装置和第二图像识别装置，所述后支架上还设有适于安装所述超声检测装置的第五安装接口和适于安装所述第二图像识别装置的第六安装接口，所述超声检测装置适于检测所述轨道梁内的焊缝处的内部裂纹，所述第二图像识别装置适于识别所述轨道梁内的焊缝处的外部裂纹。

可选地，所述检测装置总成还包括第三图像识别装置，所述前支架上还设有适于安装所述第三图像识别装置的第七安装接口，所述第三图像识别装置适于识别所述轨道梁内部的螺栓松动情况。

可选地，所述检测装置总成还包括激光雷达传感器，所述后支架上还设有适于安装所述激光雷达传感器的伸缩机构，且所述伸缩机构的下端适于所述激光雷达传感器连接；所述伸缩机构向下伸出时带动所述激光雷达传感器伸出至所述轨道梁的下方，所述伸缩机构向上收缩时带动所述激光雷达传感器缩回所述轨道梁内。

可选地，所述检测装置总成还包括清洁装置，所述前支架上还设有适于安装所述清洁装置的第九安装接口，所述清洁装置适于清扫所述轨道梁的走行面上的障碍物。

可选地，所述车体还包括外壳，所述外壳罩设在所述安装支架上，且所述前支架和所述后支架位于所述外壳的外部。

可选地，所述外壳上与所述上纵梁上的所述激光位移传感器相对应的位置处设有第一开口，所述激光位移传感器发出的激光适于从所述第一开口处穿过并照射至所述轨道梁的导向面上。

可选地，所述外壳上与所述牵引车的导向轮相对应的位置处设有第二开口，所述导向轮适于穿过所述第二开口并与所述轨道梁的导向面接触。

为解决上述问题，本发明还提供一种巡检方法，采用上述任一所述的悬挂式单轨巡检机器人，包括以下步骤：

步骤a、所述悬挂式单轨巡检机器人的车体搭载检测装置总成沿轨道梁的走行面走行；

步骤b、所述检测装置总成的激光轮廓扫描装置对所述轨道梁的走行面进行扫描，并采集所述轨道梁的走行面的轮廓参数；所述检测装置总成的第一图像识别装置对所述轨道梁的走行面进行拍摄，并采集拍摄的图像信息；所述检测装置总成的激光位移传感器分别对所述轨道梁的走行面和导向面进行检测，并分别采集所述轨道梁的走行面不平顺值和导向面不平顺值；

步骤c、根据采集的所述轮廓参数、所述走行面不平顺值和所述导向面不平顺值解算出所述轨道梁的几何参数；

步骤d、将所述轨道梁的几何参数与所述轨道梁的设计参数进行比对，并对采集的所述图像信息进行识别，得出所述轨道梁的检测结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在采用第一图像识别装置识别轨道梁的走行面上的障碍物，采用激光位移传感器检测轨道梁的走行面和导向面的平顺性的基础上，通过设置激光轮廓扫描装置，利用激光轮廓扫描装置扫描轨道梁的走行面的轮廓，通过将扫描的结果与预先设计的轨道梁的走行面的轮廓位置进行比较，以分析轨道梁的走行面是否发生变形，如此以检测轨道梁走行面的变形状态，同时根据轨道梁走行面的变形状态间接检测轨道梁的局部变形情况，以提高轨道梁不平顺性检测的准确度，进一步保证空轨列车运行时的安全性；同时，将第一图像识别装置和激光轮廓扫描装置分别设置在车体的前端和后端，以避免第一图像识别装置和激光轮廓扫描装置在检测时相互影响，降低检测的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例中悬挂式单轨巡检机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例中悬挂式单轨巡检机器人的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例中悬挂式单轨巡检机器人的伸缩机构缩回轨道梁内部时的结构示意图；

图4为本发明实施例中悬挂式单轨巡检机器人的伸缩机构伸出至轨道梁下方时的结构示意图；

图5为本发明实施例中悬挂式单轨巡检机器人的另一种情况的结构示意图。

附图标记说明：

1-牵引车，11-导向轮，2-安装支架，21-前支架，211-第一安装接口，212-第六安装接口，213-第七安装接口，214-第九安装接口，22-后支架，221-第二安装接口，222-第四安装接口，223-第五安装接口，224-伸缩机构，23-连接梁，231-上纵梁，232-下纵梁，233-第三安装接口，31-激光轮廓扫描装置，32-第一图像识别装置，33-激光位移传感器，34-角位移传感器，35-超声检测装置，36-第二图像识别装置，37-第三图像识别装置，38-激光雷达传感器，39-清洁装置，391-筒刷，392-直流电机，4-外壳，41-第一开口，42-第二开口；100-轨道梁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴正向代表的左方，X轴的反向代表右方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

结合图1至图3所示，本发明实施例提供一种悬挂式单轨巡检机器人(以下简称巡检机器人)，包括车体和检测装置总成，车体适于设置在轨道梁100内；检测装置总成包括：激光轮廓扫描装置31，其设置在车体上，适于检测轨道梁100的走行面的变形状态；第一图像识别装置32，其设置在车体上，适于识别轨道梁100的走行面上的障碍物；和激光位移传感器33，其设在车体上，适于检测轨道梁100的走行面和导向面的平顺性。

第一图像识别装置32通过拍摄轨道梁100走行面上的异物情况来识别走行面上的障碍物；激光位移传感器33设置有多个，一部分用于检测轨道梁100的走行面的平顺性，另一部分用于检测轨道梁100的导向面的平顺性。由于轨道梁100的局部发生変形时，会使得轨道梁100的变形处偏离轨道梁100的轨道线路(即轨线)，当列车运行到轨道梁100的变形处时，列车的运行轨迹偏离轨线，使得列车在左右方向上产生一定幅度的摆动，影响列车的正常运行。而轨道梁100的局部发生変形时，该局部变形处的走行面也会偏离轨线，导致走行面发生变形。

故本实施例中，在采用第一图像识别装置32识别轨道梁100的走行面上的障碍物，采用激光位移传感器33检测轨道梁100的走行面和导向面的平顺性的基础上，通过设置激光轮廓扫描装置31，利用激光轮廓扫描装置31扫描轨道梁100的走行面的轮廓，通过将扫描的结果与预先设计的轨道梁100的走行面的轮廓位置进行比较，以分析轨道梁100的走行面是否发生变形，如此以检测轨道梁100走行面的变形状态，同时根据轨道梁100走行面的变形状态间接检测轨道梁100的局部变形情况，以提高轨道梁100不平顺性检测的准确度，进一步保证空轨列车运行时的安全性。

进一步地，第一图像识别装置32设置在车体的前端，激光轮廓扫描装置31分别设置在车体的后端。如此，将第一图像识别装置32和激光轮廓扫描装置31分别设置在车体的前端和后端，一方面可以避免第一图像识别装置32和激光轮廓扫描装置31在检测时相互影响，降低检测的准确度；另一方面，在将激光轮廓扫描装置31设置在车体的前端时，激光轮廓扫描装置31只能其自身经过的轨道梁100进行扫描检测，而不能对整个车体所经过的轨道梁100进行扫描检测，当巡检机器人在巡检过程中对轨道梁100的走行面造成变形时，激光轮廓扫描装置31就无法对这种情况的变形进行检测，而将激光轮廓扫描装置31设置在车体的后端，可以保证巡检机器人在轨道梁100的走行面上走行时对轨道梁100走行面的变形影响也可以被激光轮廓扫描装置31所检测到，从而进一步提高了轨道梁100不平顺性检测的准确度。

进一步地，两个激光轮廓扫描装置31沿车体的宽度方向对称设置，适于分别检测轨道梁100的左走行面和右走行面的变形状态。其中，车体的宽度方向指的是图1中X轴方向。如此，通过设置两个激光轮廓扫描装置31来分别对轨道梁100的左走行面和右走行面进行扫描，保证轨道梁100的左走行面和右走行面都能够被激光轮廓扫描装置31扫描到，以提高激光轮廓扫描装置31扫描时的全面性，增大激光轮廓扫描装置31检测轨道梁100局部変形的准确度。

进一步地，第一图像识别装置32为高速云拍照摄像机，且可以360°旋转检测。如此，使得第一图像识别装置32还可以通过360°旋转来实时监控轨道梁100内不同角度处的环境，以方便识别轨道梁100内部的锈斑，并将拍摄的影像信息传输至巡检机器人的控制终端，以方便操作人员查看轨道梁100内部的锈蚀情况，并及时对轨道梁100产生锈斑的位置处进行检修处理工作，从而保证轨道梁100的结构强度，进而保证列车运行时安全性。

可选地，结合图1所示，车体包括牵引车1和安装支架2，牵引车1适于沿轨道梁100的走行面走行，检测装置总成设置在安装支架2上，且牵引车1与安装支架2可拆卸连接。

牵引车1不仅可以作为巡检机器人的走行机构，使巡检机器人能够在轨道梁100的走行面上走行，还可以在牵引车1的下方连接检修作业台，利用检修作业台搭载检修人员或检修设备随牵引车1一起沿轨道梁100走行，以对轨道梁100进行检修。由于目前的梁内巡检设备通常是利用体积小且结构简单的巡检小车搭载检测装置进行巡检工作，巡检小车只用于在轨道梁100内部走行以采集数据，巡检小车的下方不用于连接检修作业台，不能实现一边检测一边检修的目的，而现有技术中能够实现一边检测一边检修所采用的方式是，将巡检小车设置在两个牵引车1之间，利用巡检小车采集数据，同时利用两个牵引车1的下方连接检修作业台，以此方式实现一边检测一边检修。

故本实施例中，通过设置安装支架2，利用安装支架2作为检测装置总成的装配支架，并可拆卸式安装在牵引车1上；在牵引车1沿轨道梁100的走行面走行时，牵引车1搭载检测装置总成一起走行，使得检测装置总成中的各个检测装置能够在牵引车1移动过程中对轨道梁100的内部结构缺陷(比如轨道梁100的不平顺性、局部変形等缺陷)进行检测，以使得巡检机器人通过安装在安装支架2上的检测装置实现巡检功能；同时还可以在牵引车1的下方连接检修作业台，以实现一边检测一边检修的目的，扩展了巡检机器人的使用功能。与现有技术相比，可以在不改变牵引车1结构的前提下，无需额外使用巡检小车搭载检测装置，就可以实现一边检测一边检修，减少了同时进行巡检和检修作业时的零部件数量，节省了生产成本。另外，由于牵引车1与安装支架2可拆卸连接，这样，在组装巡检机器人时，可以预先将检测装置总成中的各个检测装置安装到安装支架2上，待牵引车1组装完成后，再将安装支架2连同检测装置总成一起装配到牵引车1上，以完成巡检机器人的装配，从而无需在牵引车1完成生产后再逐个的将各个检测装置装配到牵引车1上，大大提高了巡检机器人的装配效率；而且，用户可以根据实际需要在安装支架2上增减检测装置的数量或种类，使得安装支架2可以形成模块化结构，以扩大安装支架2的适用范围，从而可以利用一个安装支架2来安装不同数量或种类的检测装置，以完成轨道梁100不同结构缺陷的检测，而无需在检测内容发生改变时重新研发新结构的巡检机器人，不仅提高了巡检机器人的通用性，还节省了研发成本。

可选地，安装支架2包括依次连接的前支架21、连接梁23和后支架22，前支架21和后支架22分别与牵引车1的前端和后端可拆卸连接；且前支架21上设有适于安装第一图像识别装置32的第一安装接口211，后支架22上设有适于安装激光轮廓扫描装置31的第二安装接口221，连接梁23上设有适于安装激光位移传感器33的第三安装接口233。

本实施例中，安装支架2呈框架结构，包括从前至后依次连接的前支架21、连接梁23和后支架22，前支架21和后支架22均由多根梁组装而成，连接梁23为单根梁结构。通过在前支架21上设置第一安装接口211以将第一图像识别装置32安装在巡检机器人的前端，通过在后支架22上设置第二安装接口221以将激光轮廓扫描装置31安装在巡检机器人的后端，通过在连接梁23上设置第三安装接口233以将激光位移传感器33安装在巡检机器人的中部，从而避免第一图像识别装置32、激光位移传感器33和激光轮廓扫描装置31在检测时相互影响，提高检测时的准确度。

可选地，结合图1所示，连接梁23包括上纵梁231和下纵梁232，上纵梁231和下纵梁232上均设有多个激光位移传感器33，且上纵梁231上的激光位移传感器33呈水平设置，下纵梁232上的激光位移传感器33呈竖直设置。

本实施例中，上纵梁231和下纵梁232均设有两个，两个上纵梁231对称设置在牵引车1上端的左右两侧，两个下纵梁232对称设置在牵引车1下端的左右两侧。每个上纵梁231上等间距设有三个激光位移传感器33，每个下纵梁232上也等间距设有三个激光位移传感器33，上纵梁231上的激光位移传感器33水平设置，以使得激光位移传感器33放射的激光水平照射至轨道梁100的导向面上，用于检测轨道梁100的导向面的平顺性，下纵梁232上的激光位移传感器33竖直设置，以使得激光位移传感器33放射的激光竖直向下照射至轨道梁100的走行面上，用于检测轨道梁100的走行面的平顺性。

可选地，检测装置总成还包括清洁装置39，前支架21上还设有适于安装清洁装置39的第九安装接口214，清洁装置39适于清扫轨道梁100的走行面上的障碍物。

本实施例中，清洁装置39可拆卸安装在前支架21的第九安装接口214处，在第一图像识别装置32识别出轨道梁100的走行面上存在障碍物时，通过清洁装置39将障碍物清扫干净，一方面可以避免障碍物阻碍巡检机器人的走行，影响巡检机器人的巡检工作，另一方面可以使得列车的转向架平稳地在轨道梁100内进行走行，保证列车运行时的安全性。

进一步地，清洁装置39包括筒刷391和直流电机392，直流电机392适于驱动筒刷391转动以清理轨道梁100的走行面上的障碍物。

本实施例中，第九安装接口214为U形板结构，U形板结构具有两个侧板和一个连接板，两个侧板上设有连接孔，筒刷391的两端设有连接轴，连接轴插入连接孔内，并可以在连接孔内转动，如此以实现筒刷391与U形板结构的转动连接。直流电机392与筒刷391一端的连接轴固定连接，并位于U形板结构所围成的区域之外。如此，通过直流电机392驱动筒刷391转动来清扫轨道梁100的走行面，结构简单，而且筒刷391和直流电机392为市面上常见结构，容易获取，且价格低廉，不会增加较高的生产成本。

进一步地，直流电机392设有两个，适于分别驱动两个筒刷391转动，且两个筒刷391对称设置在前支架21的前端，适于清扫轨道梁100的左走行面和右走行面。如此，通过设置两个筒刷391和直流电机392来分别清扫轨道梁100的左走行面和右走行面，使得清扫效果更好。

可选地，结合图1所示，检测装置总成还包括角位移传感器34，前支架21上还设有适于安装角位移传感器34的第四安装接口212，角位移传感器34适于检测轨道梁100的走行面和导向面的直角度。

在列车运行过程中，转向架的走行轮和导向轮始终在箱形轨道梁100内部，走行轮与轨道梁100内部的走行面接触，实现走行功能，导向轮与轨道梁100内部的两侧表面(即轨道梁100的导向面)接触，实现自导向功能。在设计轨道梁100时，轨道梁100的走行面与导向面是相互垂直的，即轨道梁100的走行面与导向面的直角度为90°。当轨道梁100的走行面与导向面之间的角度小于或大于90°时，轨道梁100的走行面相对与列车的走行轮发生倾斜，轨道梁100的导向面相对与列车的导向轮发生倾斜，减小了轨道梁100的走行面与走行轮之间、轨道梁100的导向面与导向轮之间的接触面积，使得轨道梁100与走行轮或导向轮的接触处容易因受到的压力增大而发生变形。故本实施例中，通过设置角位移传感器34来检测轨道梁100的走行面和导向面的直角度，以扩大巡检机器人的巡检内容，从而尽可能多的检测出轨道梁100的结构缺陷，以便在检测出轨道梁100的走行面和导向面的直角度小于或大于90°时，及时作出检修等响应，确保列车运行时的安全性。

具体地，角位移传感器34水平安装在前支架21的上端，并位于前支架21上端的中部，第四安装接口212为水平设置的安装板结构，角位移传感器34可拆卸安装在该安装板结构上。如此，以便于角位移传感器34的拆装和后期维护。

可选地，检测装置总成还包括设置在车体后端的超声检测装置35和第二图像识别装置36，后支架22上还设有适于安装超声检测装置35的第五安装接口222和适于安装第二图像识别装置36的第六安装接口223，超声检测装置35适于检测轨道梁100内的焊缝处的内部裂纹，第二图像识别装置36适于识别轨道梁100内的焊缝处的外部裂纹。

由于轨道梁100长时间使用后，其内部的焊缝处容易产生裂纹，而焊缝处外部的裂纹可以通过查看焊缝表面情况来进行识别，但焊缝处内部的裂纹就无法通过查看焊缝表面情况的方式进行识别。故本实施例中，通过在后支架22的四个角处分别设有一个超声检测装置35和一个第二图像识别装置36，并将超声检测装置35设置在第二图像识别装置36的前方，利用超声检测装置35来检测轨道梁100内部焊缝处的内部裂纹，利用第二图像识别装置36来识别轨道梁100内部焊缝处的外部裂纹，以实现双重检测，提高轨道梁100内部焊缝处裂纹的检测精度。

具体地，轨道梁100主要由四个钢板围成矩形箱梁，并在位于下端的钢板上设有开口，以供列车的转向架与列车的车顶连接，轨道梁100内部的焊缝主要位于四个钢板的连接处，位于后支架22四个角处的超声检测装置35和第二图像识别装置36分别朝向左上方、右上方、左下方和右下方倾斜设置，从而分别对四个钢板的连接处的焊缝进行超声波探测和拍摄，以检测轨道梁100内部焊缝处是否产生裂纹，使得轨道梁100内部焊缝处的裂纹检测具有针对性，且检测的准确度高。

可选地，检测装置总成还包括设置在车体前端的第三图像识别装置37，前支架21上还设有适于安装第三图像识别装置37的第七安装接口213，第三图像识别装置37适于识别轨道梁100内部的螺栓松动情况。

由于轨道梁100内部有些钢结构之间是采用螺栓来实现连接的，在轨道梁100长时间使用后，这些钢结构连接处的螺栓容易在列车运行过程中产生的振动作用下发生松动，如不及时检查，容易导致轨道梁100内部的钢结构因松动而产生脱落，影响列车的运行。而在轨道梁100的生产过程中，螺栓拧紧后会在螺栓上划一条标记线，该标记线从螺栓的螺帽延伸至钢结构表面上，即螺栓上的标记线与钢结构表面上的标记线位于同一直线上，以表示该处螺栓已经拧紧；当螺栓发生松动时，螺栓上的标记线与钢结构表面上的标记线发生错位，使得螺栓上的标记线与钢结构表面上的标记线不在同一直线上。故本实施例中，通过在前支架21上设置第三图像识别装置37，利用第三图像识别装置37来对轨道梁100的内部结构进行拍摄，以识别轨道梁100内部钢结构连接处的螺栓标记线是否发生错位，进而可以判断该连接处的螺栓是否发生松动。

进一步地，第二图像识别装置36和第三图像识别装置37均为基于CCD芯片的工业相机，具有较高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，且市面上比较常见，容易获取。

可选地，检测装置总成还包括激光雷达传感器38，后支架22上设有适于安装激光雷达传感器38的伸缩机构224，且伸缩机构224的下端适于激光雷达传感器38连接；伸缩机构224向下伸出时带动激光雷达传感器38伸出至轨道梁100的下方，伸缩机构224向上收缩时带动激光雷达传感器38缩回所述轨道梁100内。

本实施例中，激光雷达传感器38倒挂在车体的下方，其在进行检测工作时，伸缩机构224向下伸出，将激光雷达传感器38伸出至轨道梁100的下方，已检测列车行走二维空间平面内是否有障碍物，并绘制障碍物的轮廓，在不检测时，伸缩机构224向上收缩，将激光雷达传感器38缩回至轨道梁100内。这样，一方面，通过设置激光雷达传感器38来检测轨道梁100的外部下方是否存在障碍物，以保障列车运行时的安全性；另一方面，可以避免在车体上额外设置支撑结构来放置激光雷达传感器38。

进一步地，激光雷达传感器38优选为德国倍加福P+F激光雷达二维高精度测量传感器，其测量范围可达30米，测量范围广，测量精度高。

可选地，结合图5所示，车体还包括外壳4，外壳4罩设在安装支架2上，且前支架21和后支架22位于外壳4的外部。如此，通过设置外壳4来对牵引车1和设置在连接梁23上的激光位移传感器33进行保护，防止异物(如轨道梁100内部的锈斑)掉落到牵引车1或激光位移传感器33上，影响牵引车1的走行或激光位移传感器33的检测工作；同时，将前支架21和后支架22设置在外壳4的外部，以防止外壳4遮挡安装在前支架21和后支架22上的检测装置(比如第一图像识别装置32、激光轮廓扫描装置31、超声检测装置35设置在第二图像识别装置36和激光雷达传感器38等)，从而方便这些检测装置对轨道梁100的内部结构缺陷进行检测。

可选地，结合图5所示，外壳4上与上纵梁231上的激光位移传感器33相对应的位置处设有第一开口41，激光位移传感器33发出的激光适于从第一开口41处穿过并照射至轨道梁100的导向面上。如此，以避免外壳4阻碍激光位移传感器33发射激光，保证激光位移传感器33发射的激光能够照射到轨道梁100的导向面上，对轨道梁100的导向面进行平顺性检测。

可选地，结合图5所示，外壳4上与牵引车1的导向轮11相对应的位置处设有第二开口42，牵引车1的导向轮11穿过第二开42并与轨道梁100的导向面接触。如此，以避免外壳4阻碍牵引车1的导向轮11与轨道梁100的导向面接触。

本发明另一实施例提供一种巡检方法，采用上述所述的悬挂式单轨巡检机器人(以下简称巡检机器人)，包括以下步骤：

步骤a、巡检机器人的车体搭载检测装置总成沿轨道梁100的走行面运行；

步骤b、检测装置总成的激光轮廓扫描装置31对轨道梁100的走行面进行扫描，并采集轨道梁100的走行面的轮廓参数；检测装置总成的第一图像识别装置32对轨道梁100的走行面进行拍摄，并采集拍摄的图像信息；检测装置总成的激光位移传感器33分别对轨道梁100的走行面和导向面进行检测，并分别采集轨道梁100的走行面不平顺值和导向面不平顺值；

步骤c、根据轮廓参数、走行面不平顺值和导向面不平顺值解算出轨道梁100的几何参数；其中，几何参数包括轨面高程、轨面坐标和走行面的轮廓尺寸等；

步骤d、将轨道梁100的几何参数与轨道梁100的设计参数进行比对，并对采集的图像信息进行识别，得出轨道梁100的检测结果。

本实施例中，在步骤c中，车体的工控机将轮廓参数、图像信息、走行面不平顺值和导向面不平顺值传输至远程控制终端进行分析处理，远程控制终端根据轮廓参数解算出轨道梁100走行面的轮廓尺寸，同时，远程终端通过以小推大方法分别对波长为整数倍弦长的走行面不平顺值和导向面不平顺值采进行拟合，通过牛顿插直解法分别对波长为非整数倍弦长的走行面不平顺值和导向面不平顺值进行拟合，根据拟合后的参数解算出走行面和导向面的轨面坐标和轨面高程；在步骤d中，远程控制终端将解算出的轨道梁100走行面的轮廓尺寸与设计的走行面的轮廓尺寸进行比对，判断轨道梁100的走行面是否发生变形，并将解算出的走行面和导向面的轨面坐标和轨面高程与设计的轨面坐标和轨面高程进行比对，判断轨道梁100的走行面和导向面的平顺性，同时，通过识别图像信息来判断轨道梁100的走行面上是否有异物，从而得出巡检机器人结束巡检时的检测结果。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，包括车体和检测装置总成，所述车体适于设置在轨道梁(100)内；所述检测装置总成包括：

激光轮廓扫描装置(31)，其设置在所述车体上，适于检测所述轨道梁(100)的走行面的变形状态；

第一图像识别装置(32)，其设置在所述车体上，适于识别所述轨道梁(100)的走行面上的障碍物；

和激光位移传感器(33)，其设在所述车体上，适于检测所述轨道梁(100)的走行面和导向面的平顺性。

2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述车体包括牵引车(1)和安装支架(2)，所述牵引车(1)适于沿所述轨道梁(100)的走行面走行，所述检测装置总成设置在所述安装支架(2)上，且所述牵引车(1)与所述安装支架(2)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述安装支架(2)包括依次连接的前支架(21)、连接梁(23)和后支架(22)，所述前支架(21)和所述后支架(22)分别与所述牵引车(1)可拆卸连接；且所述前支架(21)上设有适于安装所述第一图像识别装置(32)的第一安装接口(211)，所述后支架(22)上设有适于安装所述激光轮廓扫描装置(31)的第二安装接口(221)，所述连接梁(23)上设有适于安装所述激光位移传感器(33)的第三安装接口(233)。

4.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述连接梁(23)包括上纵梁(231)和下纵梁(232)，所述上纵梁(231)和所述下纵梁(232)上均设有多个所述激光位移传感器(33)，且所述上纵梁(231)上的所述激光位移传感器(33)呈水平设置，所述下纵梁(232)上的所述激光位移传感器(33)呈竖直设置。

5.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述检测装置总成还包括角位移传感器(34)，所述前支架(21)上还设有适于安装所述角位移传感器(34)的第四安装接口(212)，所述角位移传感器(34)适于检测所述轨道梁(100)的走行面和导向面的直角度。

6.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述检测装置总成还包括超声检测装置(35)和第二图像识别装置(36)，所述后支架(22)上还设有适于安装所述超声检测装置(35)的第五安装接口(222)和适于安装所述第二图像识别装置(36)的第六安装接口(223)，所述超声检测装置(35)适于检测所述轨道梁(100)内的焊缝处的内部裂纹，所述第二图像识别装置(36)适于识别所述轨道梁(100)内的焊缝处的外部裂纹。

7.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述检测装置总成还包括第三图像识别装置(37)，所述前支架(21)上还设有适于安装所述第三图像识别装置(37)的第七安装接口(213)，所述第三图像识别装置(37)适于识别所述轨道梁(100)内部的螺栓松动情况。

8.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述检测装置总成还包括激光雷达传感器(38)，所述后支架(22)上还设有适于安装所述激光雷达传感器(38)的伸缩机构(224)，且所述伸缩机构(224)的下端适于所述激光雷达传感器(38)连接；所述伸缩机构(224)向下伸出时带动所述激光雷达传感器(38)伸出至所述轨道梁(100)的下方，所述伸缩机构(224)向上收缩时带动所述激光雷达传感器(38)缩回所述轨道梁(100)内。

9.根据权利要求3所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述检测装置总成还包括清洁装置(39)，所述前支架(21)上还设有适于安装所述清洁装置(39)的第九安装接口(214)，所述清洁装置(39)适于清扫所述轨道梁(100)的走行面上的障碍物。

10.根据权利要求4-9中任一项所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述车体还包括外壳(4)，所述外壳(4)罩设在所述安装支架(2)上，且所述前支架(21)和所述后支架(22)位于所述外壳(4)的外部。

11.根据权利要求10所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述外壳(4)上与所述上纵梁(231)上的所述激光位移传感器(33)相对应的位置处设有第一开口(41)，所述激光位移传感器(33)发出的激光适于从所述第一开口(41)处穿过并照射至所述轨道梁(100)的导向面上。

12.根据权利要求11所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，所述外壳(4)上与所述牵引车(1)的导向轮(11)相对应的位置处设有第二开口(42)，所述导向轮(11)适于穿过所述第二开口(42)并与所述轨道梁(100)的导向面接触。

13.一种巡检方法，采用如权利要求1-12中任一项所述的悬挂式单轨巡检机器人，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、所述悬挂式单轨巡检机器人的车体搭载检测装置总成沿轨道梁(100)的走行面走行；

步骤b、所述检测装置总成的激光轮廓扫描装置(31)对所述轨道梁(100)的走行面进行扫描，并采集所述轨道梁(100)的走行面的轮廓参数；所述检测装置总成的第一图像识别装置(32)对所述轨道梁(100)的走行面进行拍摄，并采集拍摄的图像信息；所述检测装置总成的激光位移传感器(33)分别对所述轨道梁(100)的走行面和导向面进行检测，并分别采集所述轨道梁(100)的走行面不平顺值和导向面不平顺值；

步骤c、根据所述轮廓参数、所述走行面不平顺值和所述导向面不平顺值解算出所述轨道梁(100)的几何参数；

步骤d、将所述轨道梁(100)的几何参数与所述轨道梁(100)的设计参数进行比对，并对采集的所述图像信息进行识别，得出所述轨道梁(100)的检测结果。

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