CN204458939U - 一种机车闸瓦厚度的检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机车闸瓦厚度的检测系统，在机车的车轮经过触发传感器表面时，触发传感器产生电信号；第一图像采集器安装在轨道外侧且与触发传感器相连接，在接收到触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；第二图像采集器安装在轨道内侧且与触发传感器相连接，在接收到触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；图像处理器与第一图像采集器和第二图像采集器相连接，接收第一图像和第二图像，并根据第一图像和第二图像检测闸瓦厚度。这样，只有在第一图像和第二图像同时检测不到闸瓦厚度时才得不到检测结果，可以避免因闸瓦的部分位置被遮挡而造成的检测失误，实现对闸瓦缺失和闸瓦厚度的准确、有效地检测，提升检测精度。

Description

一种机车闸瓦厚度的检测系统

技术领域

本申请涉及检测技术领域，尤其涉及一种机车闸瓦厚度的检测系统。

背景技术

运营列车的制动装置是列车的关键部件之一，闸瓦制动作为列车基础制动方式已经被广泛运用在铁路领域，而且也将是未来一段时间内主要的制动措施。闸瓦是用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。

闸瓦通常采用铸铁材质，在使用过程中会产生磨损，磨损会造成制动力减弱，因此当磨损到一定程度以后需要对列车的闸瓦进行更换才能保证列车的安全运行。对闸瓦的检测通常分为2个方面，第一，判断本应该有闸瓦的位置是否存在闸瓦，若不存在，则判断为闸瓦缺失，需要立即补充；第二，检测闸瓦块的剩余厚度，通常情况下若剩余厚度小于10mm则认为必须更换。闸瓦未能充分使用就更换会造成较大的浪费，闸瓦过度使用甚至闸瓦缺失容易导致不能制动，带来安全隐患。

目前，对闸瓦厚度测量的方法主要采用图像测量法，利用设置在轨道外侧的图像采集器获取闸瓦侧面的图像，并利用图像处理器基于图像处理技术提取闸瓦侧面的图像中的闸瓦轮廓曲线，结合数字相机的内、外参数标定的比例尺，最终计算出闸瓦厚度。

但是，现有的图像测量法是通过获取闸瓦侧面的图像，通过分析闸瓦侧面图像来检测闸瓦厚度，因此该技术的前提是能够获取清晰的闸瓦侧面的图像，而某些机车车型的闸瓦外侧遮挡严重，无法获取闸瓦侧面的图像，从而利用现有的图像测量法无法准确判断闸瓦是否缺失，也无法有效检测闸瓦厚度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种机车闸瓦厚度的检测系统，以实现对闸瓦缺失和闸瓦厚度进行准确、有效地检测。

为了实现上述目的，本申请提供的一种机车闸瓦厚度的检测系统如下：

一种机车闸瓦厚度的检测系统，用于检测轨道上的机车的闸瓦厚度，包括：

触发传感器、第一图像采集器、第二图像采集器和图像处理器；其中，

所述触发传感器安装在轨道上，在机车的车轮经过所述触发传感器表面时，所述触发传感器产生电信号；

所述第一图像采集器安装在轨道外侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；

所述第二图像采集器安装在轨道内侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；

所述图像处理器与所述第一图像采集器和所述第二图像采集器相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度；

所述触发传感器为电涡流传感器或者磁钢传感器。

优选地，所述第一图像采集器包括：

第一数字相机和补光灯；其中，

所述补光灯在接收到所述触发传感器的电信号时点亮；

所述第一数字相机在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像。

优选地，所述第二图像采集器包括：

第二数字相机、面阵补光灯和结构性激光源；其中，

所述面阵补光灯和所述结构性激光源直射机车闸瓦底部，所述面阵补光灯和结构性激光源在接收到所述触发传感器的电信号时点亮；

所述第二数字相机在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像。

由以上技术方案可见，本申请提供的机车闸瓦厚度的检测系统与现有技术相比，具有以下有益效果：

本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统，通过安装在轨道上的触发传感器实时检测是否有车轮经过，在机车的车轮经过所述触发传感器表面时，所述触发传感器产生电信号；所述第一图像采集器安装在轨道外侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；所述第二图像采集器安装在轨道内侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；所述图像处理器与所述第一图像采集器和所述第二图像采集器相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度。这样，利用轨道外侧的第一图像采集器采集闸瓦侧面的第一图像，利用轨道内侧的第二图像采集器采集闸瓦侧面的第二图像，然后利用图像处理器的图像处理技术根据灰度信息分别检测第一图像和第二图像中的闸瓦厚度，只有在第一图像和第二图像同时检测不到闸瓦厚度时才得不到检测结果，可以避免因闸瓦的部分位置被遮挡而造成的检测失误，实现对闸瓦缺失和闸瓦厚度的准确、有效地检测，提升检测精度。

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中记载的一些实施例，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为本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

图1为本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统的一种结构示意图。

参照图1所示，在本申请实施例中，机车闸瓦厚度的检测系统用于检测轨道上的机车的闸瓦厚度，包括：

触发传感器1、第一图像采集器2、第二图像采集器3和图像处理器4；其中，

所述触发传感器1安装在轨道上，在机车的车轮经过所述触发传感器1表面时，所述触发传感器1产生电信号；

所述第一图像采集器2安装在轨道外侧且与所述触发传感器1相连接，在接收到所述触发传感器1的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；

为了准确采集机车闸瓦侧面的第一图像，第一图像采集器2安装在轨道外侧且与轨道的高度持平，这样正对车轮位置的闸瓦侧面，便于采集第一图像。

所述第二图像采集器3安装在轨道内侧且与所述触发传感器1相连接，在接收到所述触发传感器1的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；

在机车运行线路上，轨道外侧的设备安装空间相对较大，而轨道内侧则相对限制会多一些。为寻找合适的，满足需求内侧安装位置，通过实地调研，以HXD2C型机车为例，所述第二图像采集器3的安装应尽可能的靠近轨道，才能获取符合要求的，不被其他部件遮挡的闸瓦底部的第二图像。

所述图像处理器4与所述第一图像采集器2和所述第二图像采集器3相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度。

需要说明的是，本实用新型所采用的图像处理器为现有的检测闸瓦厚度的成熟技术中所采用的图像处理器，其可以采用PLC或单片机实现，基于的也是现有的图像处理技术，本实用新型是通过设置不同角度的多组图像采集器来实现闸瓦厚度的检测，为了对本申请的方案进行详细阐述，本说明书只对图像处理器及其原理进行说明，并不对现有的图像处理器和图像处理技术进行改进。

本申请实施例采用的图像自动测量法基于现有的图像处理技术，原理是获取闸瓦的图像，并结合相机的内、外参数标定结果，提取闸瓦的轮廓曲线，最终计算出闸瓦块的剩余厚度信息，工作流程大致可描述为1)准备检测→2)车轮触发(采集闸瓦图像)→3)提取闸瓦轮廓曲线→4)计算闸瓦块剩余厚度。

在本申请实施例中，为了避免由于闸瓦的部分位置被遮挡导致无法从获取的图像中检测闸瓦厚度，采用将第一图像采集器2设置在轨道外侧，第二图像采集器3设置在轨道内侧，利用第一图像采集器2采集机车闸瓦侧面的第一图像，利用第二图像采集器3采集机车闸瓦底部的第二图像，这样，在某些机车车型闸瓦遮挡严重的情况下，当无法获取闸瓦侧面的第一图像时，还可以通过闸瓦底部的第二图像检测闸瓦厚度。

在本申请实施例中，图像处理器4与所述第一图像采集器2和所述第二图像采集器3相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度，具体可以为：接收所述第一图像和所述第二图像，根据所述第一图像中的灰度信息提取所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线，判断是否提取成功，如果提取成功则根据所述第一闸瓦轮廓曲线以及预设的第一比例尺计算第一闸瓦厚度；根据所述第二图像中的灰度信息提取所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线，判断是否提取成功，如果提取成功则根据所述第二闸瓦轮廓曲线以及预设的第二比例尺计算第二闸瓦厚度。

在本申请实施例中，通过现有的成熟算法，利用图像中的灰度信息，闸瓦和非闸瓦在图像中的交接部分(轮廓)存在较大的灰度值变化，利用这个灰度值就可以提取闸瓦的轮廓曲线，通过提取第一图像和第二图像中的闸瓦轮廓曲线，可以得到能够表征闸瓦厚度的两条边缘曲线，然后计算两条曲线间的距离，再通过预设的相机标定表征图片距离与实际尺寸之间的比例尺，就可以得到闸瓦厚度。

需要说明的是，在本申请实施例中，由于是分别根据第一图像和第二图像计算第一闸瓦厚度和第二闸瓦厚度，而最终的检测结果需要一个确定的闸瓦厚度，因此，当所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线提取成功且所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线提取不成功时，本申请实施例以所述第一闸瓦厚度作为检测到的闸瓦厚度；当所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线提取不成功且所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线提取成功时，本申请实施例以所述第二闸瓦厚度作为检测到的闸瓦厚度；当所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线提取成功且所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线提取成功时，比较所述第一闸瓦厚度和所述第二闸瓦厚度的大小，如果所述第一闸瓦厚度大于所述第二闸瓦厚度，以所述第二闸瓦厚度作为检测到的闸瓦厚度，如果所述第一闸瓦厚度小于或等于所述第二闸瓦厚度，以所述第一闸瓦厚度作为检测到的闸瓦厚度。

另外，由于闸瓦侧面的面积较大且覆盖的车轮周长较长，检测结果比较全面和准确，而闸瓦底部的图像仅能采集闸瓦底端的横截面，因此所能表示的闸瓦厚度有限，在基于本申请的其它实施例中，当所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线提取成功且所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线提取成功时，也可以优选以所述第一闸瓦厚度作为检测到的闸瓦厚度。

可以理解的是，在本申请实施例中，当所述第一图像中的第一闸瓦轮廓曲线提取不成功且所述第二图像中的第二闸瓦轮廓曲线提取不成功时，则可以认定闸瓦不存在，此时输出报警信息，所述报警信息用于指示闸瓦丢失，需要补充新的闸瓦。

在本申请实施例中，触发传感器1可以采用电涡流传感器或者磁钢传感器，当车轮经过触发传感器1表面时，会产生电信号。

本申请实施例的方案，同时检测闸瓦侧面的剩余厚度和闸瓦底部的剩余厚度，可以相互弥补当对方出现严重遮挡而无法获取闸瓦图像严重时，无法准确判断闸瓦是否缺失和闸瓦剩余厚度的情况，提高数据检测精度，提高闸瓦缺失判断的准确率。

并且，设置多组图像采集器后，就闸瓦块剩余厚度而言，对同一个被测物从多个角度采集多组图像，可有效提高最终检测精度，同时也可避免仅有闸瓦侧面图像时以外侧剩余厚度代替整个闸瓦剩余厚度的不合理性；就闸瓦缺失的判断而言，当且仅当侧面图像和底部图像同时判断为丢失时，系统才输出丢失结果，可有效提高判断准确性。

本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统，通过安装在轨道上的触发传感器实时检测是否有车轮经过，在机车的车轮经过所述触发传感器表面时，所述触发传感器产生电信号；所述第一图像采集器安装在轨道外侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；所述第二图像采集器安装在轨道内侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；所述图像处理器与所述第一图像采集器和所述第二图像采集器相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度。这样，利用轨道外侧的第一图像采集器采集闸瓦侧面的第一图像，利用轨道内侧的第二图像采集器采集闸瓦侧面的第二图像，然后利用图像处理器的图像处理技术根据灰度信息分别检测第一图像和第二图像中的闸瓦厚度，只有在第一图像和第二图像同时检测不到闸瓦厚度时才得不到检测结果，可以避免因闸瓦的部分位置被遮挡而造成的检测失误，实现对闸瓦缺失和闸瓦厚度的准确、有效地检测，提升检测精度。

实施例二：

图2为本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统的另一种结构示意图。

参照图2所示，基于实施例一中的机车闸瓦厚度的检测系统，本申请提供的机车闸瓦厚度的检测系统，在第一图像采集器2中包括：

第一数字相机21和补光灯22；其中，

所述补光灯22在接收到所述触发传感器1的电信号时点亮；

所述第一数字相机21在接收到所述触发传感器1的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像。

在第二图像采集器3中包括：

第二数字相机31、面阵补光灯32和结构性激光源33；其中，

所述面阵补光灯32和所述结构性激光源33直射机车闸瓦底部，所述面阵补光灯32和结构性激光源33在接收到所述触发传感器1的电信号时点亮；

结构性激光源33可以为一字线型结构光激光器、十字型结构光激光器或者圆形结构光激光器等，当结构性激光源33为一字线型结构光激光器时，可以垂直于轨道方向设置，与车轮的车轴以及闸瓦的底部相平行，可以为第二数字相机31的采集提供辅助光源，获得更为清晰的第二图像。

所述第二数字相机31在接收到所述触发传感器1的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像。

在本申请实施例中，第一图像采集器2主要由第一数字相机和补光灯组成，第二图像采集器3主要由第二数字相机、面阵补光灯和结构性激光源组成。通过触发传感器的电信号判断出火车车轮经过后，补光灯22、面阵补光灯32、结构性激光源33、第一数字相机21和第二数字相机31开始工作，为了保证获取亮度更好的图像，数字相机21和31也可以在补光灯22、面阵补光灯32、结构性激光源33工作数个微秒的时间后再开始工作，此时无论补光灯22、面阵补光灯32还是结构性激光源33均可以达到其最高亮度。

有了辅助光源的介入，通过合理的标定和数字图像处理技术，便可以准确的判断闸瓦是否发生缺失，以及计算闸瓦的剩余厚度信息。

本申请实施例提供的机车闸瓦厚度的检测系统，通过安装在轨道上的触发传感器实时检测是否有车轮经过，在机车的车轮经过所述触发传感器表面时，所述触发传感器产生电信号；所述第一图像采集器安装在轨道外侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；所述第二图像采集器安装在轨道内侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；所述图像处理器与所述第一图像采集器和所述第二图像采集器相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度。这样，利用轨道外侧的第一图像采集器采集闸瓦侧面的第一图像，利用轨道内侧的第二图像采集器采集闸瓦侧面的第二图像，然后利用图像处理器的图像处理技术根据灰度信息分别检测第一图像和第二图像中的闸瓦厚度，只有在第一图像和第二图像同时检测不到闸瓦厚度时才得不到检测结果，可以避免因闸瓦的部分位置被遮挡而造成的检测失误，实现对闸瓦缺失和闸瓦厚度的准确、有效地检测，提升检测精度。

需要说明的是，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。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种机车闸瓦厚度的检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种机车闸瓦厚度的检测系统，用于检测轨道上的机车的闸瓦厚度，其特征在于，包括：

触发传感器、第一图像采集器、第二图像采集器和图像处理器；其中，

所述触发传感器安装在轨道上，在机车的车轮经过所述触发传感器表面时，所述触发传感器产生电信号；

所述第一图像采集器安装在轨道外侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像；

所述第二图像采集器安装在轨道内侧且与所述触发传感器相连接，在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像；

所述图像处理器与所述第一图像采集器和所述第二图像采集器相连接，接收所述第一图像和所述第二图像，并根据所述第一图像和所述第二图像检测闸瓦厚度；

所述触发传感器为电涡流传感器或者磁钢传感器。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一图像采集器包括：

第一数字相机和补光灯；其中，

所述补光灯在接收到所述触发传感器的电信号时点亮；

所述第一数字相机在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦侧面的第一图像。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第二图像采集器包括：

第二数字相机、面阵补光灯和结构性激光源；其中，

所述面阵补光灯和所述结构性激光源直射机车闸瓦底部，所述面阵补光灯和结构性激光源在接收到所述触发传感器的电信号时点亮；

所述第二数字相机在接收到所述触发传感器的电信号时采集机车闸瓦底部的第二图像。