一种轨道智能巡检小车

1.本发明属于轨道检修设备领域，具体涉及一种轨道智能巡检小车。


背景技术：

2.随着世界高速铁路的快速发展，轨道交通的时速已经突破了400km/h。但是列车速度的提升也意味着轮轨系统因速度和震动等工况因素造成的磨损而更加严重。一旦在列车运行过程中轮轨系统出现问题，不仅会影响列车正常的运输，甚至会对旅客的安全造成极大的隐患。因此对于轮轨系统的磨损需要进行及时的检测。
3.现有技术的中轨道检测磨损系统，大多数采用工业相机对轮轨接触面的磨损情况进行图像采集，实现对轮轨系统接触面的磨损的检测，如[中国发明] cn202011558254.7，一种通过机器视觉技术拍摄轨道检测磨损系统，通过设置多角度摄像头，从轨道的内外均设置两组不同的图像拍摄，对轮轨系统接触面的磨损的检测。但是因为在实际采集轮轨接触面磨损图像的过程中，轮轨接触面是暴露在外部环境中的，摄像头易受外界光源干扰，如光线差或者反光等，导致摄像头采集轮轨接触面磨损图像不准确，容易造成轨道磨损缺陷漏检的问题。


技术实现要素：

[0004]
基于上述背景技术存在的问题，本发明提出了一种轨道智能巡检小车，解决现有技术的中轨道检测磨损系统因摄像头易受外界光源干扰而造成轨道磨损缺陷漏检的问题。
[0005]
本发明的实施例是这样实现的：本发明实施例提供了一种轨道智能巡检小车，其包括车架底板，所述车架底板下端面的四角处分别设置有一个车轮，四个所述车轮设置于两根轨道上；车架底板上端面的两侧分别设置有一个检测箱，两个所述检测箱沿两根轨道的宽度方向设置，两个检测箱均位于两根轨道的顶部；每个检测箱内均设置有一个用于采集轨道接触面磨损图像的摄像头；两个所述摄像头均与后续图像处理模块电性连接。
[0006]
本发明中的轨道智能巡检小车基本原理为：智能巡检小车设置于两根轨道上，并通过车轮实现小车沿两根轨道的长度方向移动，通过在车架底板上端面设置有两个检测箱，检测箱内设置有摄像头，随着小车带动摄像头移动，摄像头实时对轨道接触面磨损图像进行采集，而摄像头设置在检测箱的内部，检测箱可以隔绝外界光源对摄像头造成的干扰，使得摄像头采集轮轨接触面磨损图像清晰准确，避免出现轨道磨损缺陷漏检的情况。
[0007]
作为上述实施例的可选方案，每个所述检测箱均呈底部具有开口的立方体结构，两个检测箱对称设置于车架底板上端面的两侧；两个所述摄像头的图像采集方向竖直朝下，摄像头透过检测箱底部的开口对轨道接触面磨损图像进行采集。
[0008]
作为上述实施例的可选方案，每个所述检测箱的一侧侧壁上设置有旋转门，所述旋转门通过合页与检测箱转动连接，检测箱上设置有与旋转门配合的卡扣。旋转门的设置，
便于从检测箱的侧壁方向打开或者关闭检测箱，实现了摄像头的安装和检修。
[0009]
作为上述实施例的可选方案，所述车架底板的宽度小于两根轨道内侧壁之间的间距；两个所述检测箱均通过安装支撑架与车架底板上端面固定连接，所述安装支撑架包括横杆和竖杆，所述横杆和竖杆上均设置有多个安装孔；横杆和竖杆端部连接形成“l”字形结构，横杆和竖杆的中部固定连接有斜杆；横杆通过多个安装孔与车架底板的上端面固定连接；竖杆通过多个安装孔与检测箱的侧壁固定连接。通过两个安装支撑架实现了两个检测箱的固定，并且两个检测箱分别位于车架底板两侧的外部，这样的设置的目的是避免了车架底板遮挡两个检测箱的底部，使得摄像头透过检测箱底部的开口对轨道接触面磨损图像进行采集。
[0010]
作为上述实施例的可选方案，每个所述检测箱内均设置有一个用于安装且调整所述摄像头在竖直方向位置的相机固定架。通过调整相加固定架在竖直方向上的位置，实现对摄像头高度位置的调节，以调节摄像头与轨道上端面之间的间距，使得摄像头采集轨道接触面磨损图像更加清晰。
[0011]
作为上述实施例的可选方案，所述相机固定架具体包括设置于所述检测箱内部的相机安装板，所述相机安装板的下端面固定设置有l型连接板，所述l型连接板的水平端与相机安装板下端面固定连接，l型连接板的竖直端设置有连接臂，所述连接臂的顶部与l型连接板的竖直端铰接；连接臂中部竖直设置有条形安装槽，所述摄像头通过螺钉与所述条形安装槽固定连接；摄像头通过l型连接板和连接臂实现与相机安装板的固定连接，同时连接臂与l型连接板铰接，连接臂可绕铰接点旋转，实现对连接臂上的摄像头进行角度的调节；而连接臂上条形安装槽的设置，实现摄像头在连接臂上的位置可调，实现对摄像头位置在竖直方向上的微调。
[0012]
相机安装板上端面两侧竖直对称设置有两根导向杆，两根所述导向杆之间竖直设置有一根丝杆；两根导向杆的底端与相机安装板上端面固定连接，两根导向杆的顶端贯穿检测箱顶部；检测箱顶部固定设置有丝杆螺母，相机安装板上设置有轴承座，所述轴承座内设置有转动轴承，所述转动轴承的轴线与所述丝杆轴线重合；丝杆顶端贯穿检测箱顶部，丝杆中部与所述丝杆螺母螺纹连接，丝杆底端与转动轴承的内圈圆周内壁固定连接。
[0013]
丝杆与丝杆螺母的螺纹配合，通过旋转丝杆，实现丝杆底部的相机安装板在竖直方向位置的调整，以调整相机安装板上摄像头的位置；两根导向杆的设置，实现相机安装板在竖直方向上的稳定移动；丝杆底部与转动轴承的内圈圆周内壁固定连接，平衡了丝杆底部的旋转自由度，两根导向杆和转动轴承的设置，避免了相机安装板跟随丝杆旋转。
[0014]
作为上述实施例的可选方案，所述丝杆顶端设置有拧动扳手，拧动扳手位于检测箱的顶部外侧，可以通过旋转拧动扳手实现丝杆的转动，以调整相机安装板上摄像头的位置。
[0015]
作为上述实施例的可选方案，所述相机安装板上设置有照明灯支架，所述照明灯支架包括两个设置于照明灯支架两侧的支撑桥，每个所述支撑桥的两侧均对称设置有两个
角度调节支架，两个支撑桥上相对的两个所述角度调节支架为一组，一组角度调节支架之间设置有照明灯座，所述照明灯座上设置有照明灯组。照明灯组可以为摄像头提供额外光源，使得摄像头采集轮轨接触面磨损图像清晰准确；角度调节支架的设置，可以实现照明灯组角度的调节，使得照明灯组对准轨道的接触面，便于摄像头采集轨道接触面磨损图像。
[0016]
作为上述实施例的可选方案，每个所述角度调节支架均包括竖直连接片和角度调节杆；所述竖直连接片的中部设置有条形滑槽；所述照明灯座包括平板和两块对称设置于平板上端面两侧的竖板，平板上连接有所述照明灯组；竖直连接片的顶部通过螺栓与所述支撑桥连接，竖直连接片的底部通过螺栓与所述竖板一侧连接；所述角度调节杆一端通过螺栓与所述条形滑槽连接，角度调节杆另一端通过螺栓与竖板一侧连接。
[0017]
作为上述实施例的可选方案，所述车架底板下端面的四角处分别设置有一个安装座，四个所述车轮通过轮轴与四个所述安装座连接；四个车轮采用与火车轮相同的轨道踏面外形轮廓尺寸；车架底板的上端面设置有电源箱，车架底板的下端面设置有一个驱动装置，所述驱动装置包括与所述电源箱电性连接的电机，所述电机的输出端上设置有一个联轴器，所述联轴器的输出端上设置有一个主动齿轮；其中一个轮轴上设置有一个与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。驱动装置驱动整个巡检小车沿轨道移动，无须人工推动，提高检测效率，提高铁路系统智能化水平。
[0018]
本发明的有益效果是：1、本发明提供的一种轨道智能巡检小车，通过车轮实现小车沿两根轨道的长度方向移动，通过在车架底板上端面设置有两个检测箱，检测箱内设置有摄像头，随着小车带动摄像头移动，摄像头实时对轨道接触面磨损图像进行采集，而摄像头设置在检测箱的内部，检测箱可以隔绝外界光源对摄像头造成的干扰，使得摄像头采集轮轨接触面磨损图像清晰准确，避免出现轨道磨损缺陷漏检的情况。
[0019]
2、本发明提供的一种轨道智能巡检小车，通过在检测箱内设置相机固定架，实现对摄像头高度位置的调节，以调节摄像头与轨道上端面之间的间距，使得摄像头采集轨道接触面磨损图像更加清晰。
[0020]
3、本发明提供的一种轨道智能巡检小车，通过在检测箱内设置照明灯组，并通过角度调节支架实现对照明灯组的照射方向进行调节，照明灯组可以为摄像头提供额外光源，使得摄像头采集轮轨接触面磨损图像清晰准确；角度调节支架的设置，可以实现照明灯组角度的调节，使得照明灯组对准轨道的接触面，便于摄像头采集轨道接触面磨损图像。
[0021]
4、本发明提供的一种轨道智能巡检小车，通过在车架底板上设置有驱动装置，驱动装置驱动整个巡检小车沿轨道移动，无须人工推动，提高检测效率，提高铁路系统智能化水平。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0023]
图1为本发明的一种轨道智能巡检小车的三维示意图；图2为检测箱的三维结构示意图；图3为相机固定架和照明灯支架的放大结构示意图。
[0024]
图4为安装支撑架的放大结构示意图。
[0025]
图5为车架底板的仰视结构示意图。
[0026]
图6为图3的仰视视角结构示意图。
[0027]
其中，1、车架底板；2、车轮；3、检测箱；4、摄像头；5、旋转门；6、合页；7、卡扣；8、安装支撑架；9、横杆；10、竖杆；11、斜杆；12、相机固定架；13、相机安装板；14、l型连接板；15、连接臂；16、条形安装槽；17、导向杆；18、丝杆；19、丝杆螺母；20、轴承座；21、转动轴承；22、拧动扳手；23、照明灯支架；24、支撑桥；25、角度调节支架；26、照明灯座；27、照明灯组；28、竖直连接片；29、角度调节杆；30、条形滑槽；31、平板；32、竖板；33、安装座；34、轮轴；35、电源箱；36、电机；37、联轴器；38、主动齿轮；39、从动齿轮。
具体实施方式
[0028]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0029]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0031]
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]
第一实施例请参照图1和图2所示，本发明的第一实施例提供了一种轨道智能巡检小车，其包括车架底板1，所述车架底板1下端面的四角处分别设置有一个车轮2，四个所述车轮2设置于两根轨道上。
[0033]
车架底板1上端面的两侧分别设置有一个检测箱3，两个所述检测箱3沿两根轨道的宽度方向设置，两个检测箱3均位于两根轨道的顶部。
[0034]
具体地，检测箱3均呈底部具有开口的立方体结构，检测箱3的尺寸为250mm
×
250mm
×
400mm的长方体，优选地，两个检测箱3的底部平行于水平面。
[0035]
每个检测箱3内均设置有一个用于采集轨道接触面磨损图像的摄像头4；两个所述摄像头4均与后续图像处理模块电性连接。
[0036]
同时，两个检测箱3的外侧壁上设置有旋转门5，旋转门5可以由铁皮门和合页6组成，合页6规格为1.5寸，合页6中间可添加sl机油以润滑和防锈，相应的检测箱3上设置有与旋转门5配合的卡扣7。旋转门5的设置，便于从检测箱3的侧壁方向打开或者关闭检测箱3，实现了摄像头4的安装和检修。
[0037]
所述车架底板1的宽度小于两根轨道内侧壁之间的间距；如图1和图4所示，两个所述检测箱3均通过安装支撑架8与车架底板1上端面固定连接，所述安装支撑架8包括横杆9和竖杆10，所述横杆9和竖杆10上均设置有多个安装孔；横杆9和竖杆10端部连接形成“l”字形结构，横杆9和竖杆10的中部固定连接有斜杆11；横杆9通过多个安装孔与车架底板1的上端面固定连接；竖杆10通过多个安装孔与检测箱3的侧壁固定连接。
[0038]
通过两个安装支撑架8实现了两个检测箱3的固定，并且两个检测箱3分别位于车架底板1两侧的外部，这样的设置的目的是避免了车架底板1遮挡两个检测箱3的底部，使得摄像头4透过检测箱3底部的开口对轨道接触面磨损图像进行采集。
[0039]
本发明提供的一种轨道智能巡检小车，通过车轮2实现小车沿两根轨道的长度方向移动，通过在车架底板1上端面设置有两个检测箱3，检测箱3内设置有摄像头4，随着小车带动摄像头4移动，摄像头4实时对轨道接触面磨损图像进行采集，而摄像头4设置在检测箱3的内部，检测箱3可以隔绝外界光源对摄像头4造成的干扰，使得摄像头4采集轮轨接触面磨损图像清晰准确，避免出现轨道磨损缺陷漏检的情况，解决现有技术的中轨道检测磨损系统因摄像头4易受外界光源干扰而造成轨道磨损缺陷漏检的问题。
[0040]
在本实施例中上述部件的选型和其内部结构均为现有技术，在此不具体参数每个部件的工作原理和部件之间的具体连接关系。
[0041]
第二实施例如图1所示，本发明的第二实施例提供了一种轨道智能巡检小车，该小车是在第一实施例的基础上做了进一步限定，改进点在于如何具体设置摄像头4，其他未提及部分，请参照第一实施例或现有技术。
[0042]
如图3和图6所示，具体的， 每个所述检测箱3内均设置有一个用于安装且调整所述摄像头4在竖直方向位置的相机固定架12。通过调整相加固定架在竖直方向上的位置，实现对摄像头4高度位置的调节，以调节摄像头4与轨道上端面之间的间距，使得摄像头4采集轨道接触面磨损图像更加清晰。
[0043]
具体地，所述相机固定架12包括设置于所述检测箱3内部的相机安装板13，相机安装板13可以为196mm
×
50mm
×
2mm的铝合金板，所述相机安装板13的下端面固定设置有l型连接板14，所述l型连接板14的水平端可以通过螺栓与相机安装板13下端面固定连接，l型连接板14的竖直端设置有连接臂15，所述连接臂15的顶部与l型连接板14的竖直端铰接，具体铰接方式为可以在连接臂15和l型连接板14的竖直端上开设有重合的安装孔，并在安装孔内设置有螺栓固定件，连接臂15可以通过螺栓实现旋转以及旋转后位置的固定；连接臂15中部竖直设置有条形安装槽16，所述摄像头4通过螺钉与所述条形安装槽16固定连接。
[0044]
摄像头4通过l型连接板14和连接臂15实现与相机安装板13的固定连接，同时连接臂15与l型连接板14铰接，连接臂15可绕铰接点旋转，实现对连接臂15上的摄像头4进行角度的调节；而连接臂15上条形安装槽16的设置，实现摄像头4在连接臂15上的位置可调，实
现对摄像头4位置在竖直方向上的微调。
[0045]
相机安装板13上端面两侧竖直对称设置有两根导向杆17，两根所述导向杆17之间竖直设置有一根丝杆18。两根导向杆17的底端与相机安装板13上端面固定连接，两根导向杆17的顶端贯穿检测箱3顶部。
[0046]
检测箱3顶部固定设置有丝杆螺母19，相机安装板13上设置有轴承座20，所述轴承座20内设置有转动轴承21，所述转动轴承21的轴线与所述丝杆18轴线重合。
[0047]
丝杆18顶端贯穿检测箱3顶部，所述丝杆18顶端设置有拧动扳手22，拧动扳手22位于检测箱3的顶部外侧，可以通过旋转拧动扳手22实现丝杆18的转动，以调整相机安装板13上摄像头4的位置。丝杆18中部与所述丝杆螺母19螺纹连接，丝杆18底端与转动轴承21的内圈圆周内壁固定连接。
[0048]
丝杆18与丝杆螺母19的螺纹配合，通过旋转丝杆18，实现丝杆18底部的相机安装板13在竖直方向位置的调整，以调整相机安装板13上摄像头4的位置；两根导向杆17的设置，实现相机安装板13在竖直方向上的稳定移动；丝杆18底部与转动轴承21的内圈圆周内壁固定连接，平衡了丝杆18底部的旋转自由度，两根导向杆17和转动轴承21的设置，避免了相机安装板13跟随丝杆18旋转。
[0049]
本实施例中未提及的结构，可以参照现有技术或第一实施例等。
[0050]
第三实施例如图2所示，本发明的第三实施例提供了一种轨道智能巡检小车，该轨道智能巡检小车是在第一实施例和第二实施例的基础上做了进一步限定，改进点在于如何在检测箱3内部具体设置照明灯组27，其他未提及部分，请参照第一、二实施例或现有技术。
[0051]
如图3和图6所示，具体地，所述相机安装板13上设置有照明灯支架23，所述照明灯支架23包括两个设置于照明灯支架23两侧的支撑桥24，支撑桥24可以为220mm
×
10mm
×
2mm的铝合金板，每个所述支撑桥24的两侧均对称设置有两个角度调节支架25，两个支撑桥24上相对的两个所述角度调节支架25为一组，一组角度调节支架25之间设置有照明灯座26，所述照明灯座26上设置有照明灯组27。照明灯组27可以为摄像头4提供额外光源，使得摄像头4采集轮轨接触面磨损图像清晰准确；角度调节支架25的设置，可以实现照明灯组27角度的调节，使得照明灯组27对准轨道的接触面，便于摄像头4采集轨道接触面磨损图像。
[0052]
具体地，每个所述角度调节支架25均包括竖直连接片28和角度调节杆29；所述竖直连接片28的中部设置有条形滑槽30；优选但不局限地，竖直连接片28为95mm
×
10mm
×
2mm的铝合金板，条形滑槽30的尺寸为46mm
×
8mm；所述照明灯座26包括平板31和两块对称设置于平板31上端面两侧的竖板32，平板31上连接有所述照明灯组27。
[0053]
竖直连接片28的顶部通过螺栓与所述支撑桥24连接，竖直连接片28的底部通过螺栓与所述竖板32一侧连接；所述角度调节杆29一端通过螺栓与所述条形滑槽30连接，角度调节杆29另一端通过螺栓与竖板32一侧连接。
[0054]
通过调节角度调节杆29顶端在条形滑槽30内的位置，实现对平板31倾斜角度的调节，进而实现对平板31上照明灯组27照射角度的调节，在照明灯组27照射角度调节至预设位置后，通过螺栓锁定角度调节杆29顶端在条形滑槽30内的位置，实现照明灯组27照射角度的固定。
[0055]
在本实施例中上述部件的选型和其内部结构均为现有技术，在此不具体参数每个部件的工作原理和部件之间的具体连接关系。本实施例中未提及的结构，可以参照现有技术或第一实施例、第二实施例等。
[0056]
第四实施例如图1和图5所示，本发明的第四实施例提供了一种轨道智能巡检小车， 本实施例在实施例的基础上做出进一步限定，该智能巡检小车包括车架底板1，所述车架底板1下端面的四角处分别设置有一个车轮2，四个所述车轮2设置于两根轨道上；车架底板1上端面的两侧分别设置有一个检测箱3，两个所述检测箱3沿两根轨道的宽度方向设置，两个检测箱3均位于两根轨道的顶部；每个检测箱3内均设置有一个用于采集轨道接触面磨损图像的摄像头4；两个所述摄像头4均与后续图像处理模块电性连接。
[0057]
所述车架底板1下端面的四角处分别设置有一个安装座33，四个所述车轮2通过轮轴34与四个所述安装座33连接；四个车轮2采用与火车轮2相同的轨道踏面外形轮廓尺寸；车架底板1的上端面设置有电源箱35，车架底板1的下端面设置有一个驱动装置，所述驱动装置包括与所述电源箱35电性连接的电机36，电机36与车架底板1的下端面固定连接，电机36的输出端上设置有一个联轴器37，所述联轴器37的输出端上设置有一个主动齿轮38；其中一个轮轴34上设置有一个与所述主动齿轮38啮合的从动齿轮39。
[0058]
优选地但不局限地，电源箱35包括直流电源和gps/bd定位模块，直流电源为电机36、摄像头4、照明灯组27和gps/bd定位模块供电。上述gps/bd定位模块选用atk-s1216f8-bd gps/北斗模块，模块尺寸为25mm
×
27mm，该模块支持3.3v/5v两种电平，可以配合多种单片机使用，启动时间最快可达29s。
[0059]
电机36旋转，将动力通过联轴器37、主动齿轮38、从动齿轮39和轮轴34传递至车轮2上，实现了驱动装置驱动整个巡检小车沿轨道移动，无须人工推动，提高检测效率，提高铁路系统智能化水平。
[0060]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。