一种基于MR的列车受电弓拆装装置

本发明涉及mr技术、受电弓拆装技术，特别是涉及一种基于mr的列车受电弓拆装装置。

背景技术：

1、mr是混合现实技术的简称，是指真实和虚拟世界融合后产生的新的可视化环境，在该环境下真实实体和数据实体共存，同时能实时交互。也就是说将“图像”置入了现实空间，同时这些“图像”能在一定程度上与所我们熟悉的实物交互。mr的关键特征就是合成物体和现实物体能够实时交互。

2、目前将mr应用在教学中已经是相对常见的技术，主要的做法是将需要操作的对象模型放入mr软件中，然后根据设置的命令、步骤等对模型进行三维观察、拆装。这种设计最大的好处就是安全、直观，教学效果好。但是这种方式只能提升学员对于虚拟对象的认知、拆装方式等，在实际操作时还是存在很大的障碍，因为实操与虚拟模型的操作难度完全不在一个层级，而且实操过程中会遇到很多问题，这是采用虚拟模型操作无法反馈的。

3、因此，目前如何将受电弓的拆装实操与mr技术进行融合是急需解决的问题，特别是如何将实际设备与虚拟模型进行动态对应。因为在实际拆卸过程中，零部件在拆装，整个实际设备在变化，但是受限于成本考虑，整个算力、人工智能技术并不会非常高级，而且采用mr眼镜观察实际设备会存在不同角度观察的问题，此时就算结合图像识别技术也是很难实际反馈至虚拟模型的，因为需要优良的人工智能技术以及强大的算力进行支撑，因此虚拟模型很难与实际设备的状态动态对应。但是在实际操作中，如果能够将mr模型与实际设备动态对应，那么就能通过虚拟模型引导学员实操，同时通过对实际设备的实操反馈至虚拟模型，从而大大提升实操的学校效果、考核的准确率，甚至可以实现远程指导、学习。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于mr的列车受电弓拆装装置。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于mr的列车受电弓拆装装置，包括：

3、转移架，用于安装受电弓，并转移、移送受电弓；

4、拆装平台，与转移架定位装配，并通过第一摄像头、第二摄像头分别采集受电弓的图像，结合图像识别技术识别受电弓拆装的零部件，并反馈至mr系统中，使得mr系统对受电弓虚拟模型对应的零部件进行增减，以实现受电弓虚拟模型与受电弓之间的动态同步；

5、高拍模块，用于通过高拍输送带输入或输出物品且通过高拍摄像头对经过的零部件进行拍照，然后将照片输入工控机，工控机对照片进行图像识别，从而识别出经过的零部件，以为后续受电弓虚拟模型的变化提供基础；如果零部件在受电弓上唯一，则通过第二摄像头、第二摄像头采集受电弓对应处的图像并确认对应零部件是否消失或增加；如果零部件在受电弓上不唯一，则对受电弓上安装有此类零部件的位置进行拍照并与基准图片进行比对，从而识别出受电弓何处的零部件被拆装；确认拆装零部件的位置后直接将受电弓虚拟模型中的相应零部件去除或增加，使得受电弓虚拟模型保持与受电弓动态一致、重叠。

6、作为本发明的进一步改进，所述拆装平台包括检修座、随动箱、摄像部，所述摄像部、随动箱均安装在检修座上；随动箱能沿着检修座转动，以跟随操作者的位置自动转动至操作者附近；

7、所述检修座包括环形导轨、固定圆座、随动外圈、随动板、随动座，所述固定圆座的外壁上设置有卡齿，使得固定圆座构成一个大齿轮；所述随动外圈、随动板、随动座装配为一体，且随动外圈、随动板、随动座相对于固定圆座可圆周转动装配，固定圆座相对于地面固定；

8、所述随动座、随动板上分别安装有第一电滑环、第二电滑环，第一电滑环、第二电滑环电连接，第一电滑环、第二电滑环的定子分别相对于固定圆座、随动板固定；所述第二电滑环与随动箱内的设备电连接从而对随动箱内的设备供电、通讯；所述第一电滑环分别与电源、工控机电连接；随动座与环形导轨、固定圆座同轴。

9、作为本发明的进一步改进，所述随动箱上分别安装或设置有随动输送带、工具抽屉、行走电机、输送带电机、行走齿轮、行走滑槽、行走卡槽，所述输送带电机用于驱动随动输送带与运行以输送存放箱或零部件；所述工具抽屉可抽拉式安装在随动箱内且用于放置拆装用工具；所述行走齿轮安装在行走电机的输出轴上且行走齿轮与固定圆座外壁上的卡齿啮合传动，行走齿轮与固定圆座外壁上的卡齿啮合，所述行走齿轮安装在行走卡槽内；所述行走滑槽与环形导轨卡合且可滑动装配，环形导轨对随动箱的转动提供导向。

10、作为本发明的进一步改进，所述摄像部包括摄像支杆、摄像模块、拉索箱，所述摄像支杆安装在固定圆座上，所述摄像模块安装在摄像支杆上，所述拉索箱分别安装在摄像模块上；

11、所述摄像模块的四个角处分别安装有不同的第一摄像头，所述第一摄像头分别从四个方向对受电弓一周进行摄像，以获取受电弓四个侧面的图像；拉索箱上安装有第二摄像头，第二摄像头位于受电弓的正上方，用于获取受电弓的俯视图；

12、第一摄像头、第二摄像头获取的图像分别输入工控机以获取基准图像、图像识别，或者与基准图像进行比对以发现受电弓上有变化的部位以及该部位对应的零部件，从而为后续受电弓虚拟模型与受电弓同步提供基础；

13、所述拉索箱包括拉索箱壳，所述拉索箱壳内安装有两个拉索机构，所述拉索机构包括支撑拉索、支撑卷轮、支撑导向轮，所述支撑拉索一端与支撑卷轮装配、缠绕，另一端绕过支撑导向轮、穿出拉索箱壳后与支撑绑带固定，所述支撑绑带用于绑紧在目标零部件上以辅助支撑对应的零部件；所述支撑导向轮相对于拉索箱壳可圆周转动装配，所述支撑卷轮套装在支撑卷轮轴上，所述支撑卷轮轴可圆周转动地安装在拉索箱壳上。

14、作为本发明的进一步改进，所述支撑卷轮轴上还安装有锁止齿轮，所述锁止齿轮与锁座内侧的锁座槽卡合装配；所述锁座分别与锁轴、锁座光轴的一端装配，所述锁座光轴可轴向滑动地装入锁座轴筒内，锁座轴筒安装在拉索箱壳上，锁座光轴、锁座轴筒位于锁座、拉索箱壳之间的部分上套装有锁座弹簧；所述锁轴远离锁座的一端穿出拉索箱壳后与解锁拉索装配；

15、所述支撑卷轮轴还与卷簧的内圈直接或间接固定，所述卷簧的外圈与拉索箱壳直接或间接固定，卷簧对支撑卷轮轴施加阻碍其释放支撑拉索的扭力。

16、作为本发明的进一步改进，所述锁座的侧面上还分别设置有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽依次连通，所述第四凹槽与第一凹槽连通且第一凹槽的深度大于第四凹槽，所述第四凹槽与第三凹槽之间通过斜坡平滑连接；所述第二凹槽、第三凹槽连接处形成锁止槽；所述第一凹槽、第二凹槽、锁止槽、第三凹槽、第四凹槽均能与锁销卡合且可滑动装配，所述锁销安装在弹簧片上，弹簧片安装在锁杆的一端上，且弹簧片具有弹性；

17、所述锁杆远离弹簧片的一端与锁杆轴板铰接，所述锁杆轴板安装在拉索箱壳上，所述锁杆的中间部分与拉簧的一端装配，拉簧的另一端与锁杆轴板装配。

18、作为本发明的进一步改进，所述转移架包括转移座、安装座，所述安装座安装在剪叉升降机构上，且剪叉升降机构用于驱动安装座相对于转移座升降；

19、所述安装座上分别安装有定位柱、锁紧组件，所述定位柱、锁紧组件至少有四个，每个定位柱上分别安装有一块定位板；受电弓上设置有受电弓座，受电弓座上分别设置有弓座夹角、安装部分，每个弓座夹角与一个定位柱卡合装配，且受电弓座的底面压紧在定位板上以完成受电弓座的定位；安装部分上设置有贯穿的安装孔；

20、所述锁紧组件包括锁紧架、锁紧架板、锁紧活动板、锁紧销、锁紧螺柱、锁紧螺母，所述锁紧架安装在安装座上，所述锁紧架板安装在锁紧架上，所述锁紧销安装在锁紧架板上，所述锁紧螺柱一端与锁紧架板铰接；所述锁紧螺母通过螺纹旋合装配在锁紧螺柱上，所述锁紧活动板一端与锁紧架铰接、另一端上设置有贯穿的活动板槽；安装部分被夹紧在锁紧架板、锁紧活动板之间，锁紧销穿过安装孔以固定受电弓，锁紧螺柱装入活动板槽内且锁紧螺母旋紧以使得锁紧螺母对锁紧活动板施加向锁紧架板压紧的压力。

21、作为本发明的进一步改进，所述转移座包括第一转移座板、第二转移座板，所述第一转移座板上分别安装有转移座螺杆、转移座光轴，所述第二转移座板上分别安装有转移座螺套、转移座轴套，所述转移座光轴装入转移座轴套内且与之可轴向滑动装配，所述转移座螺杆装入转移座螺套内且与之通过螺纹旋合装配；所述转移座螺套与第二转移座板可圆周转动且不可轴向移动装配，所述转移座螺套上还套装有转移座链轮，转移座链轮通过底座驱动机构驱使转动；

22、所述底座驱动机构包括链条活动架、底座固定架，所述底座固定架安装在检修座的固定圆座上，所述底座固定架上设置有活动导轨，所述活动与链条活动架卡合且可滑动装配，所述链条活动架上安装有底座链条，底座链条通过底座链条电机驱动，底座链条电机安装在链条活动架上；所述链条活动架还与底座光轴的一端装配，底座光轴的另一端套装底座弹簧后穿过底座固定架且与底座固定架可轴向滑动装配。

23、作为本发明的进一步改进，转移架还包括升降驱动模块，所述剪叉升降机构安装在转移座上，所述升降驱动模块用于驱动剪叉升降机构运行；

24、所述升降驱动模块包括驱动滑座、离合齿箱，所述驱动滑座与驱动滑块卡合且能滑动装配，所述驱动滑块套装在驱动光轴、驱动丝杠上，所述驱动滑块与驱动光轴能轴向滑动装配、与驱动丝杠通过螺纹旋合装配；所述驱动光轴、驱动丝杠均安装在驱动滑座、离合齿箱上；驱动滑块与剪叉升降机构的升降驱动轴装配，驱动滑块可带动升降驱动轴移动从而驱动剪叉升降机构升降；

25、所述驱动丝杠远离离合齿箱一端穿出驱动滑座后与升降链轮装配；升降链轮通过外驱组件驱动，所述外驱组件包括外驱活动架、外驱固定架、外驱电机、升降链条、外驱光轴，所述外驱固定架安装在拆装平台上，所述外驱光轴一端与外驱活动架装配、另一端套装外驱弹簧后穿出外驱固定架，外驱弹簧对外驱活动架施加阻碍其向外驱固定架移动的弹力；所述外驱活动架上安装有升降链条，升降链条绕过至少两根链条轴，且其中一根链条轴上安装有第一外驱齿轮，第一外驱齿轮与第二外驱齿轮啮合传动，第二外驱齿轮安装在外驱电机上，外驱电机安装在外驱活动架上。

26、作为本发明的进一步改进，所述驱动丝杠装入离合齿箱的一端上安装有升降动力齿，所述升降动力齿可择一与第一离合齿或第三离合齿啮合传动，所述第一离合齿与第二离合齿啮合传动，所述第二离合齿可与第二动力齿啮合传动，第三离合齿可同时与升降动力齿、第二动力齿啮合传动；所述第一离合齿、第二离合齿、第三离合齿分别安装在离合架的离合架板上，所述第二动力齿安装在驱动光轴上；

27、所述离合架套装在离合光轴上且与之能轴向滑动装配，离合光轴的两端分别与离合齿箱、转移座装配，所述离合光轴位于转移座、离合架之间的部分上套装有离合弹簧，所述离合弹簧对离合架施加远离转移座的推力；

28、所述离合架与外驱架装配，外驱架穿出离合齿箱的一端上安装有外驱架板，所述外驱架板与切换臂的一端压紧，切换臂的中间部分与驱动滑座铰接，且切换臂远离离合齿箱的一端上安装有切换臂板；

29、所述离合齿箱还与离合螺杆通过螺纹旋合装配，所述离合螺杆一端装入离合齿箱内与离合架压紧、另一端位于离合齿箱外且与离合手柄装配；

30、所述驱动光轴上还安装有第一动力齿，所述第一动力齿与齿条啮合传动，齿条与导向座卡合且能滑动装配装配，所述导向座安装在离合齿箱内；第一动力齿为单向齿轮，其转动方向为齿条上移时带动第一动力齿的转向，锁止方向为齿条下移时带动第一动力齿的转向；

31、所述齿条上安装有齿条滚轮、复位拉索，齿条滚轮穿出滚轮滑槽后与摆臂的底面压紧，复位拉索的两端分别与摆臂、齿条滚轮装配固定且复位拉索具有柔性；所述摆臂靠近滚轮滑槽的一端与离合齿箱铰接，所述滚轮滑槽设置在离合齿箱上；所述摆臂远离滚轮滑槽的一端与弹簧板的一端压紧，弹簧板的另一端安装在转移座上；弹簧板具有弹性。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明通过第一摄像头、第二摄像头对受电弓的一周、顶部分别拍照，从而可以及时发现受电弓拆装零件的位置以及对应的零部件。另外第一摄像头、第二摄像头动态保持与受电弓等距、固定角度拍照，从而可以大大降低计算量，也使得mr系统更加灵敏，受电弓虚拟模型能快速地与受电弓同步。同时本发明还通过高拍摄像头对经过的零部件进行拍照并对照片进行图像识别，从而可以获取拆装的零部件信息，以对第一摄像头、第二摄像头识别的拆装部分、零部件进行核对或提前预测，进一步降低计算量，提高识别的准确率以及受电弓虚拟模型与受电弓的同步速度。

34、本发明可大大提高操作者的学习效果，同时具有远程教学的可能性，也能实现数字化考核，是未来虚拟现实结合教学的主要发展方向。