CN203713906U - 踏面图像采集系统及列车车轮异常检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种踏面图像采集系统及列车车轮异常检测系统。该踏面图像采集系统，包括多个踏面图像采集设备，每个所述踏面图像采集设备分布在轨道每个支轨一侧，包括补光源和相机，且所述补光源的投射方向和所述相机的拍摄方向均与所述支轨呈锐角或钝角，自列车运行方向，位于首位的所述踏面图像采集设备至位于末位的所述踏面图像采集设备之间的距离为单个列车车轮的周长。本方案通过获取的图像作为对踏面异常分析的基础，相对于背景技术中通过激光对踏面的轮廓边界参数进行检测的方式而言，更加直观，能够提高踏面异常检测的精度。本实用新型还提供了一种列车车轮异常检测系统。

Description

踏面图像采集系统及列车车轮异常检测系统

技术领域

本实用新型涉及列车图像采集技术领域，尤其涉及一种踏面图像采集系统，本实用新型还涉及一种具有上述踏面图像采集系统的列车车轮异常检测系统。 

背景技术

铁路运输以其运输量大、快捷、安全可靠性高等优点，在交通运输领域占据着较为重要的位置。 

列车作为铁路运输的核心部分，在运行过程中可能会出现车体零部件异常情况，这严重威胁列车的安全行驶。其中，列车的车轮直接运行在列车轨道上，由于其工作环境较恶劣而经常会出现故障，而踏面是列车车轮的主体部位，更是故障频发。因此，对列车车轮的踏面异常检测对于保证列车的安全运行至关重要。 

传统的方式通常采用人工对列车车轮的踏面进行检查，通常在列车到站或完成运营公里数入库后的检修过程中通过检修人员以肉眼观察的方式进行。由于列车大部分时间处于运动状态，如果踏面出现问题，也不会被及时检测出来，这导致异常的漏检概率较大。另外，人工检测的过程中列车处于停运状态，车轮踏面的某些部位处于被列车底部其它零部件遮挡的状态，这增大了人工检测的难度，降低了检测的精度。 

为了解决上述技术问题，现在采用激光扫描法对车轮的踏面进行扫描，通过对踏面的轮廓边界参数进行检查，进而分析踏面的异常。该种通过激光对踏面的轮廓边界参数进行检测的方式不直观，导致踏面的异常检测精度较低。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种踏面图像采集系统，以解决背景技术中通过激光对踏面轮廓进行参数检测导致检测精度较低的问题。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案： 

踏面图像采集系统，包括多个踏面图像采集设备，所述踏面图像采集设备分布在轨道每个支轨一侧，所述踏面图像采集设备包括补光源和相机，且所述补光源的投射方向和所述相机的拍摄方向均与所述支轨呈锐角或钝角，自列车运行方向，位于首位的所述踏面图像采集设备至位于末位的所述踏面图像采集设备之间的距离为单个列车车轮的周长，所述补光源和所述相机为一体成型结构，所述踏面图像采集设备还包括将所述补光源 和所述相机安装到轨道基础面上的安装座，所述补光源的投射方向和所述相机的拍摄方向均与所述支轨呈30°-60°或120°-150°，所述踏面图像采集系统还包括防尘装置，所述防尘装置包括：容纳所述踏面图像采集设备的防尘罩，所述防尘罩与所述相机镜头相对的部位设置有罩门；与所述罩门相连，以控制所述罩门启闭的驱动装置；控制所述驱动装置驱动所述罩门开启的第二控制器。 

优选的，上述踏面图像采集系统中，还包括检测列车速度的测速组件以及根据列车速度控制所述补光源和相机工作的第一控制器。 

优选的，上述踏面图像采集系统中，所述测速组件为磁钢测速组件。 

优选的，上述踏面图像采集系统中，还包括相机帧率控制设备，所述相机帧率控制设备包括与所述测速组件相连，控制所述相机采用与当前列车速度相匹配采集帧率的第三控制器。 

列车车轮异常检测系统，包括图像分析系统，还包括与所述图像分析系统相连的踏面图像采集系统，所述踏面图像采集系统为上述任意一项所述的踏面图像采集系统。 

本实用新型提供的踏面图像采集设备，对列车车轮的踏面进行图像采集，通过获取的图像作为对踏面异常分析的基础，相对于背景技术中通过激光对踏面的轮廓边界参数进行检测的方式而言，更加直观，能够提高对列车车轮踏面异常检测的精度。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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它的附图。 

图1是本实用新型实施例提供的踏面图像采集设备的应用示意图； 

图2是本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统的防尘装置的结构示意图； 

图3是本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统的相机帧率控制设备的示意图； 

图4和图5是本实用新型实施例中踏面图像采集设备采集图像的两个状态示意图。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实 用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。 

请参考附图1，本实用新型实施例提供的踏面图像采集设备1，用于对列车车轮的踏面进行图像采集。踏面图像采集设备1包括补光源和相机，踏面图像采集设备1的数量为多个，分布在轨道每个支轨（支轨2和支轨3）的一侧。补光源和相机的拍摄方向均与与其相对应的支轨（支轨2和支轨3）呈锐角或钝角，在列车经过时补光源能够将光投射到列车车轮的踏面上，以便于相机对列车车轮的踏面进行图像拍摄。自列车运行方向上，位于首位的踏面图像采集设备1至位于末位的踏面图像采集设备1之间的距离为单个列车车轮的周长，以保证列车车轮经过所有的踏面图像采集设备1时整个车轮的踏面被全部拍摄。 

本实用新型实施例提供的踏面图像采集设备1，分别对列车车轮的踏面进行图像采集，通过获取的图像作为对踏面异常分析的基础，相对于背景技术中通过激光对踏面的轮廓边界参数检测的方式而言，更加直观，能够提高对踏面异常检测的精度。 

在实际的图像获取过程中，由于踏面为圆柱面，可以采用帧率较高的相机进行图像获取，同时提高拍摄频率即能够实现整个踏面图像的获取，但是该种方式对于踏面图像的获取效率较低，为了解决此问题，本实用新型实施例提供的踏面图像采集设备1为多对，且呈依次沿轨道延伸方向分布，该种方式采用多个踏面图像采集设备1的相机实现对整个踏面圆周的扫查，具体的相机沿轨道的方向上根据车轮周长等距分布，多个相机组合实现对整个踏面圆周的图像拍摄。例如相机的数量为3个，那么每个相机捕捉大于120°的车轮踏面。我们知道，踏面图像采集设备1设置在支轨（支轨2和支轨3）的一侧，相机的拍摄方向与支轨（支轨2和支轨3）之间不可能是0°或180°。为了提高图像获取效果，上述补光源的投射方向和相机的拍摄方向均与与其相对应的支轨（支轨2和支轨3）呈30°-60°或120°-150°的夹角。 

请参考附图4和5，图4和图5示出了相机的数量为4个时，对踏面图像采集的两个状态，图中1号相机指的是位于首位的踏面图像采集设备1的相机。本实施例提供的踏面图像采集设备可对地铁、客车等列车进行踏面图像的采集，进而实现列车车轮异常的分析。 

基于上述提供的踏面图像采集设备，本实用新型实施例还提供了一种踏面图像采集系统，该踏面图像采集系统具有上述实施例中所述的踏面图像采集设备。 

本实施例提供的踏面图像采集系统还包括检测列车速度的测速组件以及根据列车速度控制所述补光源和相机工作的第一控制器。测速组件可以为测速磁钢组件，以测 速磁钢组件为例以说明上述第一控制器的控制过程。测速磁钢组件检测列车速度，第一控制器根据列车速度及测速磁钢组件与每个踏面图像采集设备1之间的距离计算列车到达每个踏面图像采集设备1的到达时间，以及根据到达时间控制相应的踏面图像采集设备的补光源和相机开启。 

本实施例中所述的测速磁钢组件是一种具有磁性的设备，当列车经过测速磁钢组件的磁钢时，由于切割磁力线，会产生电信号，通过硬件电路，检测这个电信号就可以确定有一个列车车轮经过磁钢。测速磁钢组件一般有两个磁钢，这两个磁钢之间的间距已知，根据列车车轮经过这两个磁钢的时间，可以计算出列车速度。 

本实施例提供的测速组件6除了采用上述测速磁钢组件之外，还可以采用雷达测速，雷达设置在轨道边，其有效检测距离已设定（即能够检测到列车的距离），雷达距离每个踏面图像采集设备的距离已设定，第一控制器根据雷达检测的列车速度以及雷达有效检测距离和雷达距离每个踏面图像采集设备的距离，计算列车到达每个踏面图像采集设备1的到达时间，以及根据到达时间控制相应的踏面图像采集设备1的补光源和相机开启。 

图像的采集受到列车车速的影响，为了保证图像获取的连贯性，本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统还包括相机帧率控制设备。如图3所示，所述相机帧率控制设备包括第三控制器9，设置在轨道的基础面4上的测速组件6，检测列车速度，第三控制器9与测速组件6相连，根据测速组件6检测的速度对相机的采集帧率进行调整控制。具体的，当测速组件6检测得到的列车速度与速度预设值的差值大于设定值，则第三控制器9控制相机采用与列车速度相对应的采集帧率，以保证图像质量。 

在实际安装的过程中，为了方便安装，本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统还包括将补光源和相机安装到轨道的基础面4上的安装座。当然补光源和相机均可以各自独立地安装在各自的安装座上，也可以集成一体式安装到各自的安装座上。优选的，本实施例中的补光源和相机均为一体成型结构，该种结构能够提高安装效率。 

铁路系统大部分处于野外露天的环境中，自然环境较为恶劣，而且只有列车经过时才进行图像采集，所以本实施例提供的踏面图像采集系统并不是时时进行工作，长期暴露在自然环境下会对设备造成损坏，特别是对补光源、相机损坏更甚。为了解决此问题，本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统还包括防尘装置，请参考附图2，所述防尘装置包括防尘罩5、驱动装置7和第二控制器8，其中：防尘罩5容纳踏面图像采集设备1，防尘罩5与相机的镜头相对的部位设置有罩门，驱动装置7与罩门相连，用于控制罩门启闭，第二控制器8与驱动装置7和测速组件6均相连，且根据每个所 述踏面图像采集设备1对应的到达时间，控制驱动装置7驱动罩门开启。具体的，上述驱动装置7可以为液压缸、气压缸等。 

本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统中，第一控制器、第二控制器8和第三控制器9可以为PLC控制器或者计算机。 

基于本实用新型实施例提供的踏面图像采集系统，本实用新型实施例还提供了一种列车车轮异常检测系统，包括图像分析系统和与图像分析系统相连的上述实施例中任意一项所述的踏面图像采集系统。 

本实用新型实施例提供的列车车轮异常检测系统的有益效果通过踏面图像采集系统带来的，具体的请参考上述相应部分的描述即可，此不赘述。 

需要说明的是，本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (5)

1.踏面图像采集系统，其特征在于，包括多个踏面图像采集设备，所述踏面图像采集设备分布在轨道每个支轨一侧，所述踏面图像采集设备包括补光源和相机，且所述补光源的投射方向和所述相机的拍摄方向均与所述支轨呈锐角或钝角，自列车运行方向，位于首位的所述踏面图像采集设备至位于末位的所述踏面图像采集设备之间的距离为单个列车车轮的周长，所述补光源和所述相机为一体成型结构，所述踏面图像采集设备还包括将所述补光源和所述相机安装到轨道基础面上的安装座，所述补光源的投射方向和所述相机的拍摄方向均与所述支轨呈30°-60°或120°-150°，所述踏面图像采集系统还包括防尘装置，所述防尘装置包括：容纳所述踏面图像采集设备的防尘罩，所述防尘罩与所述相机镜头相对的部位设置有罩门；与所述罩门相连，以控制所述罩门启闭的驱动装置；控制所述驱动装置驱动所述罩门开启的第二控制器。 

2.根据权利要求1所述的踏面图像采集系统，其特征在于，还包括检测列车速度的测速组件以及根据列车速度控制所述补光源和相机工作的第一控制器。 

3.根据权利要求2所述的踏面图像采集系统，其特征在于，所述测速组件为磁钢测速组件。 

4.根据权利要求2-3中任意一项所述的踏面图像采集系统，其特征在于，还包括相机帧率控制设备，所述相机帧率控制设备包括与所述测速组件相连，控制所述相机采用与当前列车速度相匹配采集帧率的第三控制器。 

5.列车车轮异常检测系统，包括图像分析系统，其特征在于，还包括与所述图像分析系统相连的踏面图像采集系统，所述踏面图像采集系统为上述权利要求1-4中任意一项所述的踏面图像采集系统。