CN114754687A - 一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，包括受电弓碳滑板厚度检测模块和动车360度动态图像检测系统。本发明通过采集车轮传感器信号，实现自动计轴计辆、测速，通过图像车号识别装置获得车号信息，形成完整的车辆信息，能够对车辆轨外侧、底部及侧部可视部件进行3D数据采集，形成列车可视部件的3D数据模型，并可对3D数据模型进行多角度查看，检测受电弓磨耗、中心线偏移；能够分别按转向架、车体连接处、底板等可视部位图像自动监测，通过深度学习算法，建立标准模型，将当前列车与历史车辆数据模型进行对比，实现故障的自动识别与预警，异常信息精确到故障类型、部件位置、名称、类别，具体到车厢、部件，能快速精准定位。
Description
技术领域
本发明涉及动车受电弓领域，特别涉及一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统。
背景技术
在动车行进的过程中，动车顶部安装的受电弓与铁路上方的高压线相互接触，如今的高压线一般采用高强度耐磨材料。在列车开使运行的过程中，受电弓会被气动装置进行抬起与其顶部的高压线进行接触，气动装置上设有的气动阀门能够使受电弓和电网之间在接触的过程中保持一定的压力。碳滑板作为受电弓与电网之间连接的“枢纽”，具有良好的导电性能以及自润滑功能，其本质上是运用多种材料所合成的易消耗品，在列车进行运行的周期中需要定期对受电弓碳滑板进行更换。为了增加碳滑块的使用寿命，现有的高压电线的铺设采用“之”字形的设计，会与列车轨道之前错开一定角度，从而让高压电线和碳滑板之间保持均匀的摩擦，保持相对稳定的损耗。
在动车进行行进的过程中，可能会出现将碳滑板进行磨光的情况，现有的处理方式是通过气动装置对受电弓快速降弓保证行车安全，但是这种方式可能会影响动车从接触网上的电能获取，对动车的持续供电造成影响，为此，我们提出一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，该系统安装在车辆运营线路及入库检修咽喉线路，能够对车辆的车底、车侧、车顶以及受电弓的状态进行在线动态检测，检测的过程中进而对受电弓的碳滑板厚度进行检测，对动车的检修损耗以及碳滑板厚度检测更换提供决策依据。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，包括受电弓碳滑板厚度检测模块和动车360度动态图像检测系统，所述受电弓碳滑板厚度检测模块包括安装在受点弓顶部的采集相机以及，安装在与受电弓顶部与采集相机不处于同一纵向平面的激光光源，所述采集相机对激光光源照射在受电弓顶端的轮廓进行采集。
本发明的进一步改进在于，所述受点弓碳滑板检测模块的运行步骤如下：
步骤一，受电弓沿着行进方向进行移动时，相机采集器对激光光源照射在受电弓表面的激光轮廓进行采集；
步骤二，将采集到的轮廓进行组合，对三维弓顶的表面进行重建；
步骤三，将拍摄的每条激光线通过内部机器处理，形成时间坐标系统。
所述动车360度动态图像检测系统包括基本测量单元、现场控制中心和远程控制中心，所述基本检测单元和现场控制中心作为轨旁设备位于检测现场对营运车底、车侧、车底及受电弓状态进行在线动态检测，所述基本检测单元和现场控制中心相互连接，所述现场控制中心通过远程传输通道和远程分析中心之间进行数据传输，所述远程分析中心将检测结果、预警信息和综合分析报告与段局域网相互连接。
本发明的进一步改进在于，所述基本检测单元包括车底可视部件图像检测模块、车侧可视部件图像检测模块、车顶图像检测模块。
本发明的进一步改进在于，所述车底可视部件图像检测模块包括由3D检测模组1和底3D检测模组2构成的车底检测模块和基于底转向架3D检测模组实现功能的车侧转向架检测模块，所述车底可视部件图像检测模块安装在底部沉箱中间和底部沉箱两侧；所述车侧可视部件图像检测模块包括由侧中、侧上2D检测模组构成的车侧中上部检测模块和车侧中下部检测模块；所述车顶图像检测模块由两个车顶3D检测模组构成的弓网压力检测模块、车顶2D检测模组和受电弓3D检测模组构成的车顶及受电弓检测模块、以及由羊角相机实现功能的羊角检测模块组成。
本发明的进一步改进在于， 所述轨旁设备和远程控制中心之间的相互连通通过与机房设备相互连接进行实现。
本发明的进一步改进在于，所述轨旁设备包括线阵图像采集模块、3D成像模块、激光光源模块、轨旁安装防护装置、吹风除尘排水装置、车轮传感器、车号模块和视频监控装置。
本发明的进一步改进在于，所述机房设备包括分别用于线阵图像采集模块和3D成像模块的图像处理计算机；用于接收车轮传感器电磁信号的车轮传感器处理装置；分别通过开关命令控制激光光源模块、轨旁安装防护装置和吹风除尘排水装置以及通过脉冲信号控制线阵图像采集模块的设备控制箱，接收车号模块数据信息的车号控制机；接收视频监控装置视频信息传递的交换机，所述车轮传感处理装置、车辆信息采集计算机、设备控制箱和车号工控机之间相互连接，所述车辆信息采集计算机和两个图像处理计算机由KVM切换控制；两个所述图像处理计算机、车轮传感器处理装置、车辆信息采集计算机、交换机、远程维护装置和视频监控设备均和数据存储、识别服务器相互连接；所述远程维护装置连接有不间断电源。
与现有技术相比，本发明通过受电弓碳滑板厚度检测模块的相机采集器对激光光源照射在受电弓表面的激光轮廓进行采集，将采集到的轮廓进行组合，对三维弓顶的表面进行重建，并且将拍摄的每条激光线通过内部机器处理，形成时间坐标系统，能够对受电弓碳滑板的损耗状态以及当前厚度进行检测，避免碳滑板在使用的过程中发生磨光的现象，以及未使用至合格标准就更换所导致的资源浪费现象。
与现有技术相比，本发明能够采集车轮传感器信号，实现自动计轴计辆、测速，通过图像车号识别装置获得车号信息，形成完整的车辆信息。
与现有技术相比，本发明系统采用三维相机标定技术及三维信息的处理实现闸片、撒沙管、排石器、车端前罩等部件的尺寸测量；本发明的3D成像功能能够对车辆轨外侧、底部及侧部可视部件进行 3D 数据采集，形成列车可视部件的3D数据模型，并可对3D数据模型进行多角度查看。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用于动车360度动态检测系统的整体结构示意图。
图2为本发明一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统的受电弓碳滑板厚度检测模块的结构示意图。
图3为本发明一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统的组成框图。
图4为本发明一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统的受电弓碳滑板厚度检测模块的扫描图。
图5为本发明一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统的受电弓碳滑板厚度检测模块的磨耗剩余量曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图2、图4和图5所示，本发明的受电弓碳滑板厚度检测模块包括安装在受点弓顶部的采集相机以及，安装在与受电弓顶部与采集相机不处于同一纵向平面的激光光源，采集相机对激光光源照射在受电弓顶端的轮廓进行采集。
在对受点弓碳滑板检测模块进行检测时，受电弓沿着行进方向进行移动时，相机采集器对激光光源照射在受电弓表面的激光轮廓进行采集，然后将采集到的轮廓进行组合，对三维弓顶的表面进行重建，最后将拍摄的每条激光线通过内部机器处理，形成时间坐标系统，通过该种检测方式能够对受电弓碳滑板的损耗状态以及当前厚度进行检测，避免碳滑板在使用的过程中发生磨光的现象，以及未使用至合格标准就更换所导致的资源浪费现象。
实施例2
车底可视部件图像检测模块包括由3D检测模组1和底3D检测模组2构成的车底检测模块和基于底转向架3D检测模组实现功能的车侧转向架检测模块，车底可视部件图像检测模块安装在底部沉箱中间和底部沉箱两侧。
车侧可视部件图像检测模块包括由侧中、侧上2D检测模组构成的车侧中上部检测模块和车侧中下部检测模块；当车辆行进至安装在至入库检修咽喉线路的360度动态图像检测系统中时，能够进行运动方向垂直的线扫描相机对车顶和车侧的可视部件进行检测采集，采集范围包含底部可视部件（车体底部及转向架制动装置、传动装置、牵引装置、轮轴、车钩装置、电务车载设备车底部件及车底部其他可视部位）和侧部可视部件（转向架及轴箱、车端连接部等可视部位）；当车辆行进至安装在至入库检修咽喉线路的360度动态图像检测系统中时，还能够通过3D图像采集对采集范围为底部可视部件（车体底部及转向架制动装置、传动装置、牵引装置、轮轴、车钩装置、电务车载设备车底部件及车底部其他可视部位）和侧部可视部件（转向架及轴箱、车端连接部等可视部位）的动车部件进行采集。
通过此种方式进行采集的过程中，主要是通过一条单线激光投射在物体表面所产生的高度变化，以及该种高度变化使激光线发生了弯曲，通过激光线的弯曲对物体的三维表面轮廓进行计算，与此同时，在通过相机对物体进行检测的过程中，将全析日盲三维模组集新型抗阳光干扰技术、嵌入式 3D 解算功能为一体，能够在阳光直射相机镜头环境下对移动物体实时输出高精度 3D 数据，同时在本发明中应用CCD复眼技术解决了系统单相机同时输出一维灰度数据及二维点云数据，解决了线面对齐难的问题，大大提高了图像识别准确率，同时解决了线扫相机因震动导致线相机与线光源对不齐问题，需要说明的是，当相机设计成直射时，能够对CCD进行充分使用，在本实施例中，系统采用三维相机标定技术及三维信息的处理能够实现闸片、撒沙管、排石器、车端前罩等部件的尺寸测量。
实施例3
如图1所示，当通过本发明对车顶进行检测时，车顶图像检测模块由两个车顶3D检测模组构成的弓网压力检测模块、车顶2D检测模组和受电弓3D检测模组构成的车顶及受电弓检测模块、以及由羊角相机实现功能的羊角检测模块组成，在对车顶检测时，高清相机能够进行多角度摄像，同时将车顶处的关键部件、异物等进行检测，在本发明的车顶检测模块在对受电弓进行检测时，能够对受电弓的中心线偏移进行检测，其检测过程为采用高清相机对受电弓羊角进行拍摄，并且对羊角角点进行提取，分析受电弓的姿态与标准对比。本发明能够检测受电弓磨耗、中心线偏移；能够分别按转向架、车体连接处、底板等可视部位图像自动监测，通过深度学习算法，建立标准模型，将当前列车与历史车辆数据模型进行对比，实现故障的自动识别与预警。
实施例4
如图3所示，轨旁设备包括线阵图像采集模块、3D成像模块、激光光源模块、轨旁安装防护装置、吹风除尘排水装置、车轮传感器、车号模块和视频监控装置，机房设备包括分别用于线阵图像采集模块和3D成像模块的图像处理计算机；用于接收车轮传感器电磁信号的车轮传感器处理装置；分别通过开关命令控制激光光源模块、轨旁安装防护装置和吹风除尘排水装置以及通过脉冲信号控制线阵图像采集模块的设备控制箱，接收车号模块数据信息的车号控制机；接收视频监控装置视频信息传递的交换机，车轮传感处理装置、车辆信息采集计算机、设备控制箱和车号工控机之间相互连接，车辆信息采集计算机和两个图像处理计算机由KVM切换控制；两个图像处理计算机、车轮传感器处理装置、车辆信息采集计算机、交换机、远程维护装置和视频监控设备均和数据存储、识别服务器相互连接；远程维护装置连接有不间断电源。在本发明中通过采集车轮传感器信号，能够实现自动计轴计辆、测速，通过图像车号识别装置获得车号信息，形成完整的车辆信息。
实施例5
在本发明中，轨旁设备和远程控制中心之间的相互连通通过与机房设备相互连接进行实现，机房设备包括分别用于线阵图像采集模块和3D成像模块的图像处理计算机；用于接收车轮传感器电磁信号的车轮传感器处理装置；分别通过开关命令控制激光光源模块、轨旁安装防护装置和吹风除尘排水装置以及通过脉冲信号控制线阵图像采集模块的设备控制箱，接收车号模块数据信息的车号控制机；接收视频监控装置视频信息传递的交换机，车轮传感处理装置、车辆信息采集计算机、设备控制箱和车号工控机之间相互连接，车辆信息采集计算机和两个图像处理计算机由KVM切换控制；两个图像处理计算机、车轮传感器处理装置、车辆信息采集计算机、交换机、远程维护装置和视频监控设备均和数据存储、识别服务器相互连接；远程维护装置连接有不间断电源，能够将异常信息精确到故障类型、部件位置、名称、类别，可具体到车厢、部件，部件都有唯一标识，便于快速精准定位。同时各子模块检测数据通过B/S软件服务架构统一显示在一个平台，各子系统也可独立安装、独立运行，用户可根据实际需求进行增减。
需要说明的是，本发明为一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，进行360度动态检测时，本发明的适应车速为5-80km/h，图像传输时长小于3min，目标检测尺寸大于5mm，对车侧油污、脏污检测尺寸大于50mm*50mm，在对动车进行测速时，测速误差<5×10-2km/h，车号及端位识别准确率大于99%，监测技术指标及精度≤1mm/pixel，车顶异物检测精度: ±4mm，车顶异物检测景深范围为3000～4000mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，包括受电弓碳滑板厚度检测模块和动车360度动态图像检测系统，其特征在于，所述受电弓碳滑板厚度检测模块包括安装在受点弓顶部的采集相机以及安装在与受电弓顶部与采集相机不处于同一纵向平面的激光光源，所述采集相机对激光光源照射在受电弓顶端的轮廓进行采集。
2.根据权利要求1所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述受点弓碳滑板检测模块的运行步骤如下：
步骤一，受电弓沿着行进方向进行移动时，相机采集器对激光光源照射在受电弓表面的激光轮廓进行采集；
步骤二，将采集到的轮廓进行组合，对三维弓顶的表面进行重建；
步骤三，将拍摄的每条激光线通过内部机器处理，形成时间坐标系统。
3.根据权利要求1所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述动车360度动态图像检测系统包括基本测量单元、现场控制中心和远程控制中心，所述基本检测单元和现场控制中心作为轨旁设备位于检测现场对营运车底、车侧、车底及受电弓状态进行在线动态检测，所述基本检测单元和现场控制中心相互连接，所述现场控制中心通过远程传输通道和远程分析中心之间进行数据传输，所述远程分析中心将检测结果、预警信息和综合分析报告与段局域网相互连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述基本检测单元包括车底可视部件图像检测模块、车侧可视部件图像检测模块、车顶图像检测模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述车底可视部件图像检测模块包括由3D检测模组1和底3D检测模组2构成的车底检测模块和基于底转向架3D检测模组实现功能的车侧转向架检测模块，所述车底可视部件图像检测模块安装在底部沉箱中间和底部沉箱两侧；所述车侧可视部件图像检测模块包括由侧中、侧上2D检测模组构成的车侧中上部检测模块和车侧中下部检测模块；所述车顶图像检测模块由两个车顶3D检测模组构成的弓网压力检测模块、车顶2D检测模组和受电弓3D检测模组构成的车顶及受电弓检测模块以及由羊角相机实现功能的羊角检测模块组成。
6.根据权利要求3所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述轨旁设备和远程控制中心之间的相互连通通过与机房设备相互连接进行实现。
7.根据权利要求6所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述轨旁设备包括线阵图像采集模块、3D成像模块、激光光源模块、轨旁安装防护装置、吹风除尘排水装置、车轮传感器、车号模块和视频监控装置。
8.根据权利要求6所述的一种用于动车360度动态受电弓碳滑板厚度检测系统，其特征在于：所述机房设备包括分别用于线阵图像采集模块和3D成像模块的图像处理计算机；用于接收车轮传感器电磁信号的车轮传感器处理装置；分别通过开关命令控制激光光源模块、轨旁安装防护装置和吹风除尘排水装置以及通过脉冲信号控制线阵图像采集模块的设备控制箱，接收车号模块数据信息的车号控制机；接收视频监控装置视频信息传递的交换机，所述车轮传感处理装置、车辆信息采集计算机、设备控制箱和车号工控机之间相互连接，所述车辆信息采集计算机和两个图像处理计算机由KVM切换控制；两个所述图像处理计算机、车轮传感器处理装置、车辆信息采集计算机、交换机、远程维护装置和视频监控设备均和数据存储、识别服务器相互连接；所述远程维护装置连接有不间断电源。
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- 2022-04-15 CN CN202210397069.7A patent/CN114754687A/zh active Pending
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