具有稳定平台的轨道车辆底部轮式行走检测设备的制作方法

本发明涉及利用图像识别对停在检修库内的轨道车辆进行底部检测的技术，属于铁路故障检测技术领域。

背景技术：

目前国内针对库内轨道车辆底部检测的检测设备，多使用相机对轨道车辆底部关键部位进行扫描拍摄，进行拍摄时，被检测轨道车辆停止不动，图像采集识别模块安装在检测设备上，对被检测轨道车辆的底部进行扫描。因为对拍照要求精度很高，所以安装图像采集设备的检测设备都需要在为其安装的专用轨道上行走，以提高拍照精度，而安装专用轨道就需要对已经建好的检修车库进行土方施工，一条专用轨道只能让一台检测设备行走，对拥有多条检修线路的库来说，需要每一条检修线都安装有一条轨道和一辆检测小车，成本负担较高，操作和维修都需要在坑道内进行维修不方便。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决需为检测小车装设专用轨道存在成本高，操作和维修都需要在坑道内进行维修不方便的问题，提供了具有稳定平台的轨道车辆底部轮式行走检测设备。

本发明所述具有稳定平台的轨道车辆底部轮式行走检测设备包括无轨轮式小车1、稳定平台5和去程全局图像采集单元；去程全局图像采集单元通过稳定平台5设置在无轨轮式小车1上；去程全局图像采集单元在去程行进中通过稳定平台5平稳连续采集轨道车辆底部全局图像。

优选地，所述检测设备还包括位姿检测传感器6，所述位姿检测传感器6设置在稳定平台5上，稳定平台5通过位姿检测传感器6采集的位姿反馈信息进行调平。

优选地，稳定平台5为二自由度运动机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2、两个电动缸5-3和定长杆5-4，

定长杆5-4上端通过两自由度铰链与上平台5-2的下表面中心连接，定长杆5-4下端固定连接在底部固定板5-1上表面中心位置；

两个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，两个电动缸5-3独立伸缩用以实现上平台5-2水平面内的绕x轴转动和绕y轴转动。

优选地，位姿检测传感器6采用两轴倾角传感器。

优选地，稳定平台5为三自由度并联机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2和三个电动缸5-3，

三个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，三个电动缸5-3组合伸缩用以实现上平台5-2绕水平面内的x轴、y轴转动及沿z向平动。

优选地，位姿检测传感器6采用两轴倾角传感器和激光位移传感器组合实现。

优选地，稳定平台5为六自由度并联机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2、六个电动缸5-3和六个铰链基座5-5，每个铰链基座5-5上布置有两个两自由度铰链，

六个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，六个电动缸5-3组合伸缩用以实现上平台5-2绕水平面内的x轴转动及沿x轴平动、绕y轴转动及沿y轴平动、绕竖直z向转动及沿z轴平动；

底部固定板5-1上表面周向均布三个铰链基座5-5，上平台5-2下表面周向均布三个铰链基座5-5，将六个电动缸5-3分为三组，每组两个电动缸5-3的上端与同时一个铰链基座5-5链接，每组两个电动缸5-3的下端同时与一个铰链基座5-5链接，且与上方链接的电动缸5-3的分组方式和与下方链接的分组方式不同。

优选地，位姿检测传感器6采用惯性导航系统。

优选地，还包括控制单元11，位姿检测传感器6的位姿反馈信息发送给控制单元11，控制单元11发布调平指令给稳定平台5。

优选地，去程全局图像采集单元包括多个快速扫描模块4，多个快速扫描模块4分布在稳定平台5上，用于连续采集轨道车辆底部图像信息。

优选地，还包括返程信息采集单元，返程信息采集单元设置在无轨轮式小车1上；返程信息采集单元用于在返程过程中逐一驻留轨道车辆底部待检修部位时采集待检修部位的图像信息、温度信息和声波信息。

优选地，返程信息采集单元包括机械臂8、信息采集模块9和机械臂升降装置10，机械臂升降装置10设置在无轨轮式小车1上，机械臂升降装置10用于驱动机械臂8升降，机械臂8夹持信息采集模块9对不同高度的待检测部位进行信息采集。

优选地，还包括行进位置检测单元，行进位置检测单元包括两个侧向激光传感器2，两个侧向激光传感器2分别设置在无轨轮式小车1侧面的前端和后端，两个侧向激光传感器2的距同侧轨道位置信息反馈给控制单元11，用于校正无轨轮式小车1的位置处于两条轨道正中位置。

优选地，行进位置检测单元还包括顶向激光传感器3，顶向激光传感器3测量行进中无轨轮式小车1距离轨道车辆底部距离用于定位轮式小车相对于轨道车辆长度方向上的位置。

优选地，还包括减震垫7，减震垫7设置在稳定平台5与无轨轮式小车1之间，用于减缓行进中稳定平台5的振动。

本发明的优点：本发明是为了解决传统轨道车辆底部检测设备的安装困难，安装成本较高的问题，提出了一种方便快捷的轨道车辆底部检测设备。此设备不需要在检修坑道内铺设轨道，并增加了补偿颠簸和振动的稳定平台，能够保证拍照的精度，降低了现场施工难度和安装成本。

附图说明

图1是本发明所述具有稳定平台的轨道车辆底部轮式行走检测设备的结构示意图；

图2是二自由度稳定平台的结构示意图；

图3是三自由度稳定平台的结构示意图；

图4是六自由度稳定平台的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述具有稳定平台的轨道车辆底部轮式行走检测设备，包括无轨轮式小车1、稳定平台5和去程全局图像采集单元；去程全局图像采集单元通过稳定平台5设置在无轨轮式小车1上；去程全局图像采集单元在去程行进中通过稳定平台5平稳连续采集轨道车辆底部全局图像，去程全局图像采集单元包括多个快速扫描模块4，多个快速扫描模块4分布在稳定平台5上，用于连续采集轨道车辆底部图像信息。

稳定平台5通过位姿检测传感器6采集的位姿反馈信息进行调平。位姿检测传感器6采集稳定平台5的位姿，并反馈给控制单元11，控制单元11根据位姿反馈信息获得当前稳定平台5的位姿，并以此为依据下达调平指令。

进一步的还包括返程信息采集单元，返程信息采集单元设置在无轨轮式小车1上；返程信息采集单元用于在返程过程中逐一驻留轨道车辆底部待检修部位时采集待检修部位的图像信息、温度信息和声波信息。

返程信息采集单元包括机械臂8、信息采集模块9和机械臂升降装置10，机械臂升降装置10设置在无轨轮式小车1上，机械臂升降装置10用于驱动机械臂8升降，机械臂8夹持信息采集模块9对不同高度的待检测部位进行信息采集。

无轨轮式小车1行走在轨道车辆底部的两条平行轨道中间，检测过程需经历往返行程，即去程和返程，在去程由快速扫描模块4连续采集轨道车辆底部图像信息，快速扫描模块4由稳定平台5保证其平稳，快速扫描模块4采集的是全局图像，对轨道车辆底部的待检测部位没有进一步的特写图像信息，本实施方式在返程时在待检测部位逐一驻留，由机械臂升降装置10驱动机械臂8升降，调整至不同高度的待检测部位并利用信息采集模块9对该部位进行清晰图像采集，使轨道车辆的故障判断更准确。

具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，稳定平台5为二自由度运动机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2、两个电动缸5-3和定长杆5-4，

定长杆5-4上端通过两自由度铰链与上平台5-2的下表面中心连接，定长杆5-4下端固定连接在底部固定板5-1上表面中心位置；

两个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，两个电动缸5-3独立伸缩用以实现上平台5-2水平面内的绕x轴转动和绕y轴转动。

稳定平台5为二自由度运动机构时，位姿检测传感器6采用两轴倾角传感器。

两个电动缸5-3分别设置在平台矩形板的长边中心和短边中心，当无轨轮式小车1在行进过程中发生颠簸时，上平台5-2会发生水平面内的绕x轴转动和绕y轴转动以使上平台5-2保持水平状态，对其进行调平操作，至于转动的角度由两轴倾角传感器测量的数据决定，两轴倾角传感器测量水平面上两个方向的倾角数据反映上平台5-2在颠簸时产生的倾斜角度，通过两个电动缸5-3的伸缩来补偿这两个倾斜角度，达到调平的目的。

具体实施方式三：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，稳定平台5为三自由度并联机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2和三个电动缸5-3，

三个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，三个电动缸5-3组合伸缩用以实现上平台5-2绕水平面内的x轴、y轴转动及沿z向平动。

稳定平台5为三自由度并联机构时，位姿检测传感器6采用两轴倾角传感器和激光位移传感器组合实现。

本实施方式调平方式比实施方式二更精确，不但检测水平面上两个方向的倾角数据，还通过激光位移传感器检测稳定平台5顶部相对于轨道车辆底部的距离以判断稳定平台在z向的移动量，本实施方式的三个电动缸5-3构成等腰三角形，顶点的电动缸5-3设置在平台矩形长边中心，底边的两个电动缸5-3设置在平台矩形长边的两端。根据检测的两个倾角数据及z向移动量驱动三个电动缸5-3独立伸缩进行实现上平台5-2绕水平面内的x轴、y轴转动及沿z向平动来实现调平。

具体实施方式四：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，稳定平台5为六自由度并联机构，稳定平台5包括底部固定板5-1、上平台5-2、六个电动缸5-3和六个铰链基座5-5，每个铰链基座5-5上布置有两个两自由度铰链，

六个电动缸5-3的上下端均通过两自由度铰链分别与底部固定板5-1和上平台5-2连接，六个电动缸5-3组合伸缩用以实现上平台5-2绕水平面内的x轴转动及沿x轴平动、绕y轴转动及沿y轴平动、绕竖直z向转动及沿z轴平动；

底部固定板5-1上表面周向均布三个铰链基座5-5，上平台5-2下表面周向均布三个铰链基座5-5，将六个电动缸5-3分为三组，每组两个电动缸5-3的上端与同时一个铰链基座5-5链接，每组两个电动缸5-3的下端同时与一个铰链基座5-5链接，且与上方链接的电动缸5-3的分组方式和与下方链接的分组方式不同。

稳定平台5为六自由度并联机构时，位姿检测传感器6采用惯性导航系统。

惯性导航系统测量稳定平台5的三个角加速度和三个线加速度发送至控制单元11中，计算得到稳定平台5的三个轴的平动位移量和三个倾角误差，根据这些数据驱动六个电动缸伸缩来调平。

具体实施方式五：本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式还包括行进位置检测单元，行进位置检测单元包括两个侧向激光传感器2，两个侧向激光传感器2分别设置在无轨轮式小车1侧面的前端和后端，两个侧向激光传感器2的距同侧轨道位置信息反馈给控制单元11，用于校正无轨轮式小车1的位置处于两条轨道正中位置。

两个侧向激光传感器2一前一后布置在主体结构的侧壁顶部并扫描待检测轨道车辆的同一侧轨道，两个侧向激光传感器2的测量结果传输到控制单元11，通过比较测量结果判断无轨轮式小车1是否行走在待检测车辆的正中间即两条轨道正中位置，以及行进方向是否平行于待检测轨道车辆的长度方向。

行进位置检测单元还包括顶向激光传感器3，顶向激光传感器3测量行进中无轨轮式小车1距离轨道车辆底部距离用于定位轮式小车相对于轨道车辆长度方向上的位置。顶向激光传感器3在无轨轮式小车1运行时扫描待检测轨道车辆并将信号传递给控制单元11，根据扫描得到的距离信息和时间信息判断无轨轮式小车1相对于待检轨道车辆在长度方向上的位置。

所述侧向激光传感器2和顶向激光传感器3可以替换成激光测距仪或智能相机，根据测量的距离或拍摄的图像通过自动分析计算得到无轨轮式小车1相对于待检测轨道车辆的位置信息。

具体实施方式六：本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式进一步还包括减震垫7，减震垫7设置在稳定平台5与无轨轮式小车1之间，用于减缓行进中稳定平台5的振动。

减震垫7将无轨轮式小车1行走时产生的高频振动转化为低频振动；低频振动由稳定平台5补偿。