CN112858290A - 一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置 - Google Patents

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关彪
许永超
宋肇远
王兴国
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Abstract

本申请提供了一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置，包括设置于供待检测的电力机车行驶的轨道旁的机器人，机器人包括行走部和机械臂，机械臂上设置有影像采集装置和定位装置。机器人设置在轨道旁的检测轨道上，用于基于用户的移动指令前后移动；定位装置用于对电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，得到参考点坐标；机械臂用于基于参考点坐标带动影像采集装置对车顶设备进行影像采集，得到影像数据，并将影像数据发送到上位机，以使上位机根据影像数据对车顶设备的状态进行检测。这样一来，就无需检测人员靠近车顶设备进行人工目视检测，不仅无需高空作业还不需要靠近高压接触网，从而能够避免发生坠落或触电危险。

Description

一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置
技术领域
本申请涉及铁路装备技术领域，更具体地说，涉及一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置。
背景技术
车顶设备是电力机车上五项关键设备之一，用于将27.5kV的交流电从接触网引至电力机车的动力系统，包括受电弓、主断路器、避雷器、绝缘瓷瓶、制动风机、接地开关、母线支持绝缘子等设备。为保证电力机车的安全运行，需要定期或不定期对各设备进行检测，目前，在对车顶设备进行检测时需要检测人员升至车顶位置进行目视检测，不仅需要高空作业，在检测过程中还需要靠近电压极高的接触网，极容易发生坠落或触电危险。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置，用于对电力机车的车顶设备进行检测，以避免检测人员发生坠落或触电危险。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种基于数字图像处理的检测系统，所述检测系统包括设置于供待检测的电力机车行驶的轨道旁的机器人，所述机器人包括行走部和机械臂，所述机械臂上设置有影像采集装置和定位装置，其中：
所述机器人设置在所述轨道旁的检测轨道上，用于基于用户的移动指令前后移动；
所述定位装置用于对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，得到参考点坐标；
所述机械臂用于基于所述参考点坐标带动所述影像采集装置对所述车顶设备进行影像采集，得到影像数据，并将所述影像数据发送到上位机，以使所述上位机根据所述影像数据对车顶设备的状态进行检测。
可选的，所述机器人为六轴机器人。
可选的，所述定位装置具体以所述机器人的全局坐标系为基准对所述预设参考点进行定位。
可选的，所述上位机根据预先训练得到的神经网络模型对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
一种检测方法，应用于如上所述的检测系统，所述检测方法包括步骤：
当待检测的电力机车停靠到位时，控制所述机器人向所述电力机车接近并停靠在所述电力机车的预设方位；
控制所述机器人带动所述定位装置对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，从中得到参考点坐标；
控制所述机器人带动所述影像采集装置基于所述参考点坐标对所述车顶设备进行影像采集，得到所述影像数据。
将所述影像数据发送至所述上位机，以使所述上位机对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
可选的，所述预设参考点为所述车顶设备的受电弓滑条。
一种检测装置，应用于如上所述的检测系统，所述检测装置包括：
进近控制模块，用于当待检测的电力机车停靠到位时，控制所述机器人向所述电力机车接近并停靠在所述电力机车的预设方位；
定位控制模块，用于控制所述机器人带动所述定位装置对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，从中得到参考点坐标；
采集控制模块，用于控制所述机器人带动所述影像采集装置基于所述参考点坐标对所述车顶设备进行影像采集，得到所述影像数据。
数据发送模块，用于将所述影像数据发送至所述上位机，以使所述上位机对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
可选的，所述预设参考点为所述车顶设备的受电弓滑条。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种基于数字图像处理的检测系统及其检测方法和装置，包括设置于供待检测的电力机车行驶的轨道旁的机器人，机器人包括行走部和机械臂，机械臂上设置有影像采集装置和定位装置。机器人设置在轨道旁的检测轨道上，用于基于用户的移动指令前后移动；定位装置用于对电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，得到参考点坐标；机械臂用于基于参考点坐标带动影像采集装置对车顶设备进行影像采集，得到影像数据，并将影像数据发送到上位机，以使上位机根据影像数据对车顶设备的状态进行检测。这样一来，就无需检测人员靠近车顶设备进行人工目视检测，不仅无需高空作业还不需要靠近高压接触网，从而能够避免发生坠落或触电危险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种基于数字图像处理的检测系统的示意图；
图2为车顶设备的一种故障状态的示意图；
图3为车顶设备的另一种故障状态的示意图；
图4为车顶设备的又一种故障状态的示意图；
图5为车顶设备的又一种故障状态的示意图；
图6为车顶设备的又一种故障状态的示意图；
图7为本申请实施例的一种检测方法的流程图；
图8为本申请实施例的一种检测装置的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例的一种基于数字图像处理的检测系统的示意图。
如图1所示，本实施例提供的检测系统用于对电力机车的车顶设备进行检测，该系统包括机器人10和设置在机器人的机械臂上的影像采集装置20和定位装置30。该机器人还包括用于驱使该机器人移动的行走部(未示出)。
该机器人设置在检测轨道上，检测轨道位于供待检测的电力机车正常行驶的轨道旁。当用户直接或通过上位机向机器人输出移动指令时，机器人基于其行走部向电力机车的相应位置移动，并停靠在电力机车的合适位置，以便对电力机车的车顶设备进行检测。
该机器人停靠到合适位置后，驱动其机械臂移动至电力机车的车顶设备的近旁，该机器人为六轴或六轴以上机器人，具体来说其机械臂包括至少6个轴，通过自动或者手动控制各个轴依次动作，并确定该机械臂位于相应的机械零点处，该机械零点以机器人的全局坐标系确定。全局坐标系以机器人的安装基座为基准。
设置在机械臂的末端的定位装置为激光定位装置，用于对车顶设备上的预设参考点进行定位，得到该预设参考点的参考点坐标，这里一般以车顶设备上的受电弓滑条为该预设参考点。
在得到参考点坐标后，该影像采集装置基于该参考点对车顶设备进行依次拍照，从而得到所有车顶设备的影像数据，并将得到的影像数据发送到上位机。上位机则会基于该影像数据对每个车顶的的健康状态进行判断，并向用户输出结果或者将结果数据上传服务器。这里对影像数据的处理是基于预先训练的到的神经网络模型进行处理，通过该模型对健康状态进行计算。
通过模型对健康状态的计算，可以得到裂纹、缺损、车顶异物、紧固件松动等检查结果，分别如图2～6所示。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种基于数字图像处理的检测系统，包括设置于供待检测的电力机车行驶的轨道旁的机器人，机器人包括行走部和机械臂，机械臂上设置有影像采集装置和定位装置。机器人设置在轨道旁的检测轨道上，用于基于用户的移动指令前后移动；定位装置用于对电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，得到参考点坐标；机械臂用于基于参考点坐标带动影像采集装置对车顶设备进行影像采集，得到影像数据，并将影像数据发送到上位机，以使上位机根据影像数据对车顶设备的状态进行检测。这样一来，就无需检测人员靠近车顶设备进行人工目视检测，不仅无需高空作业还不需要靠近高压接触网，从而能够避免发生坠落或触电危险。
实施例二
图7为本申请实施例的一种检测方法的流程图。
如图7所示，该检测方法应用于上一实施例中所提供的检测系统，具体包括如下步骤：
S1、控制机器人接近并停靠在待检测电力机车的近旁。
即控制该机器人的行走部沿检测轨道运行，通过前移或后移运动至待检测的电力机车的车顶设备的附近。
S2、控制机器人带动定位装置对预设参考点进行定位。
即控制该机器人的机械臂移动，使得机械臂的末端的定位装置移动至车顶设备上预设方位，并控制定位装置对车顶设备中的预设参考点、如受电弓滑条进行定位，得到其参考坐标点。
S3、控制影像采集装置对车顶设备进行影像采集。
即控制影像采集装置基于该参考点坐标对所有车顶设备的影像依次采集，得到所有车顶设备的影像数据。
S4、将影像数据发送至上位机。
在得到影像数据后，将影像数据发送至上位机，以使上位机基于神经网络模型对影像数据进行处理，从而得出车顶设备的健康状态，并反馈给现场检测人员或者上传至服务器存档。
实施例三
图8为本申请实施例的一种检测装置的框图。
如图8所示，该检测方法应用于实施例一中所提供的检测系统，具体包括进近控制模块40、定位控制模块50、采集控制模块60和数据发送模块70。
进近控制模块用于控制机器人接近并停靠在待检测电力机车的近旁。
即控制该机器人的行走部沿检测轨道运行，通过前移或后移运动至待检测的电力机车的车顶设备的附近。
定位控制模块用于控制机器人带动定位装置对预设参考点进行定位。
即控制该机器人的机械臂移动，使得机械臂的末端的定位装置移动至车顶设备上预设方位，并控制定位装置对车顶设备中的预设参考点、如受电弓滑条进行定位，得到其参考坐标点。
采集控制模块用于控制影像采集装置对车顶设备进行影像采集。
即控制影像采集装置基于该参考点坐标对所有车顶设备的影像依次采集，得到所有车顶设备的影像数据。
数据发送模块用于将影像数据发送至上位机。
在得到影像数据后，将影像数据发送至上位机，以使上位机基于神经网络模型对影像数据进行处理，从而得出车顶设备的健康状态，并反馈给现场检测人员或者上传至服务器存档。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于数字图像处理的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括设置于供待检测的电力机车行驶的轨道旁的机器人，所述机器人包括行走部和机械臂，所述机械臂上设置有影像采集装置和定位装置，其中：
所述机器人设置在所述轨道旁的检测轨道上，用于基于用户的移动指令前后移动；
所述定位装置用于对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，得到参考点坐标；
所述机械臂用于基于所述参考点坐标带动所述影像采集装置对所述车顶设备进行影像采集，得到影像数据，并将所述影像数据发送到上位机，以使所述上位机根据所述影像数据对车顶设备的状态进行检测。
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述机器人为六轴机器人。
3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述定位装置具体以所述机器人的全局坐标系为基准对所述预设参考点进行定位。
4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述上位机根据预先训练得到的神经网络模型对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
5.一种检测方法，应用于如权利要求1～4任一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测方法包括步骤：
当待检测的电力机车停靠到位时，控制所述机器人向所述电力机车接近并停靠在所述电力机车的预设方位；
控制所述机器人带动所述定位装置对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，从中得到参考点坐标；
控制所述机器人带动所述影像采集装置基于所述参考点坐标对所述车顶设备进行影像采集，得到所述影像数据；
将所述影像数据发送至所述上位机，以使所述上位机对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述预设参考点为所述车顶设备的受电弓滑条。
7.一种检测装置，应用于如权利要求1～4任一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置包括：
进近控制模块，用于当待检测的电力机车停靠到位时，控制所述机器人向所述电力机车接近并停靠在所述电力机车的预设方位；
定位控制模块，用于控制所述机器人带动所述定位装置对所述电力机车的车顶设备上的预设参考点进行定位，从中得到参考点坐标；
采集控制模块，用于控制所述机器人带动所述影像采集装置基于所述参考点坐标对所述车顶设备进行影像采集，得到所述影像数据；
数据发送模块，用于将所述影像数据发送至所述上位机，以使所述上位机对所述影像数据进行处理，得到所述车顶设备的健康状态。
8.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述预设参考点为所述车顶设备的受电弓滑条。
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