CN204674616U - 一种列车轮对尺寸动态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种列车轮对尺寸动态检测装置，属于图像检测领域。具体包括：室内模块与室外模块；室外模块包括整体框架、车轮传感器和线结构光测量单元；整体框架固定安装线结构光测量单元；线结构光测量单元由面阵相机和线激光光源组成；车轮传感器共三组，产生三组电流信号，发送到室内模块中；室内模块包括图像采集设备、车辆信息采集设备、控制设备、防雷设备与电源；图像采集设备接收轮对踏面图像信息；车辆信息采集设备产生对应的控制信号，反馈给控制设备；控制设备控制线结构光测量单元工作；通过采用线结构光视觉测量单元完成轮对尺寸测量，可准确的进行轮对尺寸超限预警，为列车运行提供了安全保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及图像检测领域，具体来说是一种列车轮对尺寸动态检测装置。
背景技术
铁路运输经历跨越式发展，行车速度不断提高，行车间隔不断减少，铁路运输能力与日剧增。传统的依赖列检人工测量、定期检修车轮尺寸的方式方法已经无法满足铁路安全运输的需要。因此迫切需要一种检测装置来实现轮对尺寸的在线检测，及时发现和预报列车中尺寸超限的轮对，确保车辆运行安全。
实用新型内容
为了提高轮对尺寸检测的效率，本实用新型提出一种列车轮对尺寸动态检测装置，包括室内模块与室外模块；
室外模块安装在轨道上，包括1个整体框架、线结构光测量单元和三组车轮传感器；
整体框架安装在基础座上，固连在轨道砟道下部，整体框架上固定安装线结构光测量单元；
沿行车方向安有n组线结构光测量单元，n>1；每组线结构光测量单元包括4个拍摄面阵相机和4个线激光光源；其中，4个拍摄面阵相机和4个线激光光源位于两条轨道对称位置；且每条轨道上的拍摄面阵相机与线激光光源分别位于轨道两侧；每组线结构光测量单元中，位于轨道同侧的线激光光源的激光平面与拍摄面阵相机的镜头轴线夹角沿轨道方向成60度夹角；
在整体框架上，位于每组线结构光测量单元处，还安有2个定位面阵相机且2个定位面阵相机分别位于两条轨道外侧，距轨道1300mm；
三组车轮传感器分别为第一组车轮传感器、第二组车轮传感器与第三组车轮传感器，沿行车方向依次安装同一条动车组轨道上；第一组车轮传感器含有2个电磁感应传感器，与第二组车轮传感器的距离为30～60米，第二组车轮传感器含有2个电磁感应传感器，与第三组车轮传感器的距离为2～3米；第三组车轮传感器含有1个电磁感应传感器，位于整体框架定位面阵相机的轴线上；当行驶的列车车轮压过第一组车轮传感器，产生电流信号A、经过第二组车轮传感器产生电流信号B，经过第三组车轮传感器后产生电流信号C，分别发送到室内模块中；
室内模块包括图像采集设备、车辆信息采集设备、控制设备、防雷设备与电源；
图像采集设备接收面阵相机在各个时刻获取的轮对踏面图像信息，并上传至上位机；
车辆信息采集设备采集依据三组车轮传感器产生的3组电流信号，产生对应的防护门控制信号；拍摄面阵相机与线激光光源启动信号、拍摄面阵相机曝光参数和车速信息；以及拍摄面阵相机的拍摄信号，反馈给控制设备；
控制设备根据3组电流信号，分别控制线结构光测量单元的防护门的开合、拍摄面阵相机的开关以及线激光光源的开关。
本实用新型的优点在于：
1、一种列车轮对尺寸动态检测装置，通过采用线结构光视觉测量单元完成轮对尺寸测量，可准确的进行轮对尺寸超限预警，为列车运行提供了安全保障；
2、一种列车轮对尺寸动态检测装置，可在线检测轮对尺寸，及时准确的进行故障报警，大大提高了检修效率；
3、一种列车轮对尺寸动态检测装置，室外模块采用模块化的机械设计，轨边作业的工作量大大降低，从而提高了系统的安装、调试和维修效率。
4、一种列车轮对尺寸动态检测装置，线激光光源的激光平面与面阵相机的镜头轴线夹角设置成60度夹角，最大化的得到轮对踏面图像信息。
附图说明
图1是本实用新型一种列车轮对尺寸动态检测装置整体结构示意图；
图2是本实用新型一种列车轮对尺寸动态检测装置室外模块整体示意图。
图3是本实用新型一种列车轮对尺寸动态检测装置室外传感器位置示意图。
图中：1-室内模块；2-室外模块；101-图像采集设备；102-车辆信息采集设备；103-控制设备；104-防雷设备；105-电源；201-整体框架；202-车轮传感器；203-线结构光测量单元；203a-面阵相机；203b-线激光光源；203c-防护门；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型一种列车轮对尺寸动态检测装置，适用于铁路列车轮对外形几何尺寸的动态检测。如图1所示，包括室内模块1与室外模块2；室内模块1包括图像采集设备101、车辆信息采集设备102、控制设备103、防雷设备104与电源105；
室外模块2包括1个整体框架201、三组车轮传感器202和线结构光测量单元203。其中三组车轮传感器202分别为第一组车轮传感器、第二组车轮传感器与第三组车轮传感器；
每一组线结构光测量单元203均包括1个面阵相机203a、1个线激光光源203b和2个防护门203c；面阵相机203a包括拍摄面阵相机和定位面阵相机。
室外模块2安装在轨道上，用于采集轮对踏面图像信息，并将图像信息发送给室内模块1；
具体为：如图2所示，整体框架201固定安装在基础座上，本实用新型选用8个正方形的基础座，基础座座宽为400mm，固连在轨道砟道下部，与2条平行的轨道垂直放置，整体框架201上固定安装线结构光测量单元203。
整体框架201横跨6根枕木，沿行车方向序号依次标为：6、5、4、3、2、1；其中1号枕木跟2号枕木之间，轨道两侧分别对称安装4个拍摄面阵相机203a；5号枕木跟6号枕木之间，轨道两侧分别对称安装4个拍摄面阵相机203a；
2号枕木与3号枕木之间间距设定为500mm，轨道两侧分别对称安装4个线激光光源203b和第三组车轮传感器，距离垂直轨道方向的1300mm处的整体框架201上，分别安有2个用于定位的面阵相机203a；两个定位面阵相机203a与第三组车轮传感器位于一条直线，且垂直于两条轨道；
4号枕木与5号枕木之间间距设定为500mm，轨道两侧分别对称安装4个线激光光源203b，距离垂直轨道方向的1300mm处的整体框架201上，分别安有2个用于定位的面阵相机203a；
所述的线结构光测量单元203为4组，2条轨道内外侧各安装一组线结构光测量单元203，且4组线结构光测量单元203安装位置对称，构成结构光视觉测量系统，获取车轮经过线结构光测量单元203时拍摄的轮对踏面图像信息并获取轮对踏面曲线；
每一组线结构光测量单元203中，拍摄面阵相机203a和线激光光源203b同时安放在轨道的同一侧，中间隔有1条枕木，使用六自由度安装架固定于整体框架201上。其中，线激光光源203b的激光平面与面阵相机203a的镜头轴线夹角沿轨道方向成60度；2个防护门203c分别安装在拍摄面阵相机203a和线激光光源203b上方，通过支架铰接在整体框架201上。
防护门203c的开合通过室内模块1控制，关闭防护门203c将各个面阵相机203a与各个线激光光源203b遮挡，使镜头防尘防水；打开防护门203c，各个面阵相机203a与线激光光源203b工作，获取图像。
面阵相机203a优选400万高清相机；可大幅提升图像质量与清晰度。
所述车轮传感器202分三组，如附图3所示，分别为第一组车轮传感器、第二组车轮传感器与第三组车轮传感器，均安装在无回流的同一条动车组轨道上。三组车轮传感器均为电磁感应传感器，且第一组车轮传感器含有2个进行来车探测的电磁感应传感器，与第二组车轮传感器间的距离为30～60米，第二组车轮传感器含有2个测量车速的电磁感应传感器，与第三组车轮传感器间的距离为2～3米。第三组车轮传感器含有1个拍照用的电磁感应传感器；所述的来车方向本实施例选取从右向左的方向。当行驶的列车车轮压过第一组车轮传感器， 产生电流信号A、经过第二组车轮传感器产生电流信号B，经过第三组车轮传感器后产生电流信号C，分别发送到室内模块1中。
室内模块1由控制计算机控制，对室外模块2发送控制信号，进行图片信息的三维数据还原与多维数据融合，车轮尺寸的计算与预警车轮尺寸是否超限。
具体为：图像采集设备101接收面阵相机203a在各个时刻获取的轮对踏面图像信息，并上传至上位机。
车辆信息采集设备102接收三组车轮传感器202发出的电流信号A、电流信号B与电流信号C，并反馈给控制设备103；
控制设备103根据3组电流信号，控制线结构光测量单元203的防护门203c的开合、面阵相机203a的开关以及线激光光源203b的开关。
具体过程如下：
当车辆信息采集设备102接收到电流信号A后，向控制设备103发送防护门控制信号，进而打开防护门203c；
当车辆信息采集设备102接收到电流信号B后，向控制设备103发送面阵相机与线激光光源启动信号；开启面阵相机203a，同时打开线激光光源203b进行工作；
同时车辆信息采集设备102获取电流信号B时，可获得列车的车速信息，根据车速信息得到对应的面阵相机203a曝光参数，发送给控制设备103，控制设备103将曝光参数传递给面阵相机203a，由此对各个面阵相机203a采用新的曝光参数准备进行拍摄。
当车辆信息采集设备102接收到电流信号C后，向控制设备103发送相机拍摄信号，启动面阵相机203a；开始拍摄轮对踏面图像，并将轮对踏面图像信息传送给图像采集设备101。
防雷设备104对室内模块1进行保护，防止室内模块1遭到雷击受损。
电源105为室内模块1中的各个设备供电。
本实用新型列车轮对尺寸动态检测装置工作流程如下：
初始整个列车轮对尺寸动态检测装置处于等待接车状态，当列车经过时，车辆信息采集设备102收到第一组车轮传感器产生的电流信号A后，传送给控制设备103发送防护门控制信号，打开防护门203c，同时整个列车轮对尺寸动态检测装置进入接车状态；
当车辆信息采集设备102收到第二组车轮传感器电流信号B后传送给控制设备103发送相机启拍信号，开启面阵相机203a和线激光光源203b；同时通过电流信号B进行车轮轮速测量，根据车速信息得到对应的面阵相机曝光参数，通过控制设备103将曝光参数传递给各面阵相机203a，由此对各个面阵相机203a采用新的曝光参数准备进行拍摄；
当车辆信息采集设备102收到第三组车轮传感器电流信号C后，向控制设备103发送相机拍摄信号，触发各个面阵相机203a拍摄轮对踏面图像；并将轮对踏面图像信息传送给图像采集设备101，图像采集设备101将图像信息发送至上位机进行处理；
上位机对接收到的轮对踏面图像信息进行分析识别，测量出轮对尺寸信息并获得轮缘踏面曲线，进行判别车轮尺寸是否超限，当车轮尺寸超限时向报警终端发出报警信号，并发送由车号自动识别设备获取的当前车号的车辆信息以及故障信息，列检室的工作人员会根据相应的信息对故障或者疑似故障做出相应处理，并对所出故障进行存档。
最后车辆通过第二组车轮传感器的磁钢后超过延时时间，则认定过车完毕；关闭线激光光源、保护门、面阵相机，同时将车辆信息采集设备下电，重新进入等待接车状态。
一种列车轮对尺寸动态检测装置能够在线自动检测列车轮缘厚度、轮缘高度、轮缘垂直磨耗、车轮直径、轮对内侧距、踏面圆周磨耗、轮辋厚度等尺寸信息，实现过车信息、轮对尺寸信息，故障信息等数据的精确采集测量和及时上报。
Claims (7)
1.一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：包括室内模块与室外模块；
室外模块安装在轨道上，包括1个整体框架、线结构光测量单元和三组车轮传感器；
整体框架安装在基础座上，固连在轨道砟道下部，整体框架上固定安装线结构光测量单元；
沿行车方向安有n组线结构光测量单元，n>1；每组线结构光测量单元包括4个拍摄面阵相机和4个线激光光源；其中，4个拍摄面阵相机和4个线激光光源位于两条轨道对称位置；且每条轨道上的拍摄面阵相机与线激光光源分别位于轨道两侧；每组线结构光测量单元中，位于轨道同侧的线激光光源的激光平面与拍摄面阵相机的镜头轴线夹角沿轨道方向成60度夹角；
在整体框架上，位于每组线结构光测量单元处，还安有2个定位面阵相机且2个定位面阵相机分别位于两条轨道外侧，距轨道1300mm；
三组车轮传感器分别为第一组车轮传感器、第二组车轮传感器与第三组车轮传感器，沿行车方向依次安装同一条动车组轨道上；第一组车轮传感器含有2个电磁感应传感器，与第二组车轮传感器的距离为30～60米，第二组车轮传感器含有2个电磁感应传感器，与第三组车轮传感器的距离为2～3米；第三组车轮传感器含有1个电磁感应传感器，位于整体框架定位面阵相机的轴线上；当行驶的列车车轮压过第一组车轮传感器，产生电流信号A、经过第二组车轮传感器产生电流信号B，经过第三组车轮传感器后产生电流信号C，分别发送到室内模块中；
室内模块包括图像采集设备、车辆信息采集设备、控制设备、防雷设备与电源；
图像采集设备接收面阵相机在各个时刻获取的轮对踏面图像信息，并上传至上位机；
车辆信息采集设备采集依据三组车轮传感器产生的3组电流信号，产生对应的防护门控制信号；拍摄面阵相机与线激光光源启动信号、拍摄面阵相机曝光参数和车速信息；以及拍摄面阵相机的拍摄信号，反馈给控制设备；
控制设备根据3组电流信号，分别控制线结构光测量单元的防护门的开合、拍摄面阵相机的开关以及线激光光源的开关。
2.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述的线结构光测量单元还包括防护门，分别安装在拍摄面阵相机和线激光光源上方，通过支架铰接在整体框架上；所述的拍摄面阵相机和线激光光源通过安装架固定在轨道上，两者间隔有1个枕木；线结构光测量单元为四组，分别对称安装在2条轨道的内外侧。
3.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述的面阵相机包括拍摄面阵相机和定位面阵相机，均采用400万高清相机，面阵相机的镜头朝向行车方向。
4.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述定位面阵相机为4个，相邻两组线结构光测量单元处的4个定位面阵相机位于两组线结构光测量单元之间。
5.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述车辆信息接收单元接收到电流信号A后，则向控制设备发送防护门控制信号；当接收到电流信号B后，则向控制设备发送面阵相机和线激光光源启动信号、面阵相机曝光参数，并获取车速信息，根据车速信息得到对应的面阵相机曝光参数；当接收到电流信号C后，则向控制设备发送面阵相机拍摄信号拍摄图片。
6.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述的防雷设备对室内模块进行保护，防止室内模块遭到雷击受损。
7.如权利要求1所述的一种列车轮对尺寸动态检测装置，其特征在于：所述的电源为室内模块中的各个设备供电。
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