一种基于机器视觉的自动行走轨道检测仪的制作方法

本发明涉及轨道检测技术，尤其是指一种基于机器视觉的自动行走轨道检测仪。

背景技术

目前的轨道检查仪大多采用人力推行的运行模式，随着我国铁路建设的持续推进，建成线路越来越长，需要维护量也越来越大，采用人力推动的轨道检查仪测量速度上不去，劳动强度大，且人力推行不匀速影响测量数据质量。

中国专利文献一种可自动行走的轨道检测仪（申请公布号cn107585172a）公开了其包括车体，在车体上设置有与钢轨内侧面接触的靠紧轮和与钢轨顶面接触的行走轮，且在所述靠紧轮或/和行走轮上连接有驱动电机，驱动电机驱动靠紧轮或/和行走轮。该发明的轨道检查仪在传统轨道检查仪基础上增加驱动系统，让其在轨道上能够以设定的时速匀速自动前行，不但可以成倍提高测量速度，而且匀速前行的车体对测量数据的稳定性也更有利，从而为轨道检查的稳定性和智能化奠定了基础。

该发明虽然能够实现边移动边对轨道进行检测，但是不能对轨道周边的环境进行检测。

技术实现要素：

本发明提供一种基于机器视觉的自动行走轨道检测仪，其主要目的在于克服现有的轨道检测仪仅能检测轨道，无法检测轨道周围环境的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的自动行走轨道检测仪，包括车体，所述车体下侧装设有与钢轨顶面接触的行走轮，所述行走轮上连接有驱动电机，

所述车体下侧装设有导向检测装置，所述导向检测装置包括分别位于所述钢轨左右两侧的一对导向机构，任一导向机构均包括导向轮、固定板、滑动槽、可相对滑动地嵌设在该滑动槽内的滑动块、弹簧、压力传感器，所述滑动槽固定连接于所述固定板上；所述导向轮可转动地装设在所述滑动块上，其与所述钢轨侧壁相抵触，并能够沿着该钢轨侧壁前后移动；所述弹簧位于所述滑动槽内，并且其一端与所述滑动块连接、另一端与所述固定板连接；所述压力传感器嵌设在所述固定板内用于感应所述弹簧的压力；

所述车体上还装设有与所述钢轨顶面接触的超声波探轮、用于检测钢轨高度和钢轨间距的激光测距传感器、用于检测钢轨顶面粗糙度的粗糙度仪；

所述车体上侧装设有用于采集所述钢轨及钢轨周边环境的图像信息的工业ccd摄像头；

所述车体上还装设控制终端，所述驱动电机、压力传感器、超声波探轮、激光测距传感器、粗糙度仪、工业ccd摄像头分别与所述控制终端信号控制连接，该控制终端能够将所述压力传感器、超声波探轮、激光测距传感器、粗糙度仪、工业ccd摄像头采集的数据通过其内的无线通信模块实时传送给远程服务器。

进一步的，所述车体上还装设用于检测行驶里程的旋转编码器，该旋转编码器也与所述控制终端信号连接。

进一步的，所述粗糙度仪为接触式粗糙度仪或非接触式粗糙度仪。

进一步的，所述滑动槽的横截面呈回字形。

进一步的，所述滑动块的上下两侧各具有一限位板，所述导向轮横向布置在两个所述限位板之间，并且该导向轮上的导向轮轴与两个所述限位板可转动连接。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

本发明结构简单、实用性强，通过设置导向检测装置，不仅能为车体提供一个导向的作用，而且能够检测钢轨两侧的平整度；通过设置超声波探轮，能够检测轨道内部是否有裂痕；通过设置工业ccd摄像头，从而能够实现对钢轨及周边环境进行三维建模。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明的仰视图。

图4为图3中所述车体移动至钢轨侧壁有异常的位置处时的示意图。

图5为本发明中所述滑动块与滑动槽连接时的结构示意图。

图6为本发明中所述导向检测装置的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。一种基于机器视觉的自动行走轨道检测仪，包括车体1，车体1下侧装设有与钢轨2顶面21接触的行走轮3，所述行走轮上连接有驱动电机31，

车体1下侧装设有导向检测装置4，导向检测装置4包括分别位于钢轨2左右两侧的一对导向机构，任一导向机构均包括导向轮41、固定板42、滑动槽43、可相对滑动地嵌设在该滑动槽43内的滑动块44、弹簧45、压力传感器46，滑动槽43固定连接于固定板42上；导向轮41可转动地装设在滑动块44上，其与钢轨2侧壁22相抵触，并能够沿着该钢轨2侧壁前后移动；弹簧45位于滑动槽43内，并且其一端与滑动块44连接、另一端与固定板42连接；压力传感器46嵌设在固定板42内用于感应弹簧45的压力；

车体1上还装设有与钢轨2顶面21接触的超声波探轮51、用于检测钢轨高度和钢轨间距的激光测距传感器52、用于检测钢轨顶面粗糙度的粗糙度仪53；

车体1上侧装设有用于采集钢轨2及钢轨周边环境的图像信息的工业ccd摄像头6；

车体1上还装设控制终端7，驱动电机31、压力传感器46、超声波探轮51、激光测距传感器52、粗糙度仪53、工业ccd摄像头6分别与控制终端7信号控制连接，该控制终端7能够将压力传感器46、超声波探轮51、激光测距传感器52、粗糙度仪53、工业ccd摄像头6采集的数据通过其内的无线通信模块71实时传送给远程服务器8。通过设置导向检测装置4，不仅能为车体提供一个导向的作用，而且能够检测钢轨两侧的平整度；通过设置超声波探轮51，能够检测轨道内部是否有裂痕；通过设置工业ccd摄像头6，从而能够实现对钢轨及周边环境进行三维建模。

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。车体1上还装设用于检测行驶里程的旋转编码器54，该旋转编码器54也与控制终端7信号连接；车体1上还装设有gps定位器55，其能够将定位数据通过无线通信模块71实时发送给远程服务器8。

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。本实施例中，具体的，

导向检测装置4的个数为两个，分别位于车体1左右两侧与两条钢轨2对应的位置；行走轮3的个数为四个，车体左右两侧与两条钢轨2对应的位置各设两个；

工业ccd摄像头6的个数可以为两个，

压力传感器46采用微型压力传感器，微型压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件。其工作原理为现有技术，因此此处不再赘述；

超声波探轮51的个数为两个，分别位于车体左右两侧与两条钢轨2对应的位置。超声波探轮由于其检测速度快，钢轨状况适应性强的特点，在铁路钢轨探伤装置中得到了大量的应用，如中国专利文献一种钢轨探伤车探轮（申请号cn200920198347.6），其用轮探头组件对钢轨进行外接再生式超声波探伤，是一种无损检测方法。使用时，超声波探轮51与钢轨2之间采用耦合水作为超声波传递媒介；

激光测距传感器52是以激光器作为光源进行测距。由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗。激光测距传感器原理为：传输时间激光传感器工作时，先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离；

粗糙度仪53又叫表面粗糙度仪、表面光洁度仪、表面粗糙度检测仪、粗糙度测量仪、粗糙度计、粗糙度测试仪等多种名称。它具有测量精度高、测量范围宽、操作简便、便于携带、工作稳定等特点，可以广泛应用于各种金属与非金属的加工表面的检测。具体使用时可采用粗糙度仪为接触式粗糙度仪或非接触式粗糙度仪；

旋转编码器54是用来测量转速并配合pwm技术可以实现快速调速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。具体使用中，可以用来测量行驶里程。

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。本实施例中，弹簧45为压簧，滑动槽43的横截面呈回字形。滑动块44的上下两侧各具有一限位板441，导向轮41横向布置在两个限位板441之间，并且该导向轮41上的导向轮轴411与两个限位板441可转动连接。正常状态下，弹簧45处于被滑动块44压缩的状态；使用时，若导向轮41经过钢轨侧壁22具有外凸部23的位置，则该导向轮41在该外凸部的作用下能够推动滑动块44在滑动槽43内朝向固定板42移动，并进一步压缩弹簧45，使压力传感器46感应到的压力增加；若导向轮41经过钢轨侧壁22具有内凹部24的位置，则该弹簧45在弹力的作用下能够推动导向轮41进入该内凹部，使压力传感器46感应到的压力减小。

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。本发明的使用方法为：

1、将车体1架设在供列车行驶两条钢轨2上侧，具体为，使行走轮3、超声波探轮51分别与钢轨2顶面接触，将每个导向检测装置4中的两个导向轮41分别与钢轨2的两侧相抵触；

2、通过控制终端7控制驱动电机31动作，使车体1在行走轮3的带动下沿着两条钢轨2行走；

3、车体1行走过程中，远程服务器8能通过车体1上的gps定位器55实时检测到其位置，从而实现无人控制；

4、车体1行走过程中，车体1上的工业ccd摄像头6能够采集钢轨2及钢轨周边环境的图像信息，并将该图像信息通过无线通信模块71实时传送给远程服务器8，使远程服务器8能够依据该图像信息实现对钢轨及钢轨周边环境进行三维建模；

5、车体1行走过程中，超声波探轮51能够对其经过的钢轨进行探伤，并将探伤结果通过控制终端7中的无线通信模块71实时发送给远程服务器8，使远程服务器8能够将钢轨上表面或内部有裂纹的位置体现在三维建模中相对应的位置，便于维修人员检修；

6、车体1行走过程中，激光测距传感器52能够对钢轨高度和钢轨间距进行检测，粗糙度仪53能够对钢轨顶面的粗糙度进行检测，并分别将检测结果通过控制终端7中的无线通信模块71实时发送给远程服务器8，使远程服务器8能够将钢轨高度有异常的位置、钢轨间距有异常的位置、钢轨顶面粗糙度有异常的位置体现在三维建模中相对应的位置；

7、车体1行走过程中，旋转编码器54还能将测量到的行驶里程数通过控制终端7中的无线通信模块71实时发送给远程服务器8进行统计；

8、车体1行走过程中，压力传感器46能够将感应到的压力信号通过控制终端7中的无线通信模块71实时发送给远程服务器8，使远程服务器8能够将钢轨侧壁有异常的位置体现在三维建模中相对应的位置，便于维修人员检修。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。