视觉识别装置、系统、吊具、滑车、输送设备和生产线的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于识别滑触线积碳的视觉识别装置、一种沿滑触线移动的吊具或滑车、一种用于识别滑触线积碳的视觉识别系统、一种利用滑触线供电的输送设备和一种生产线。


背景技术：

2.在生产中，大量使用滑触线作为电力供给的方式。作为滑触线的滑动接触件通常使用碳刷进行接触导通，以传递电能或信号。碳刷主要由硬质碳石墨、天然石墨、树脂石墨、电化石墨、铜石墨或银石墨制成。由于碳刷在滑触线上运行时存在机械磨损，摩擦产生的碳粉由于滑触线的静电作用会附着在滑触线上。然而，附着在滑触线上面的导电的碳粉在积聚成一定面积的积碳时则可能造成滑触线发生短路、打火或者缺相的危险，甚至会危及利用滑触线供电的输送设备乃至整个生产线的安全。
3.为了避免上述危险，在现今的生产中通常安排检修人员定期(如每月)地巡检整个滑触线线路。然而，由于部分滑触线可能由于狭窄安装位置或悬吊于高处而难以得到全面且细致的检查。而且，这样的定期巡检耗费人力物力，并且也难以排除在巡检间隔期间出现的危险。


技术实现要素：

4.本实用新型的任务在于，提供一种对滑触线上的积碳的自动且可靠的视觉识别，由此能够及时提示滑触线上存在积碳，有效避免滑触线由于积碳发生短路、打火或缺相，有效保护滑触线、利用滑触线供电的输送设备以及生产线的安全。同时，本实用新型也可以节省或甚至免除对滑触线进行定期巡检所耗费的人力物力。
5.本实用新型的第一方面涉及一种用于识别滑触线积碳的视觉识别装置，所述视觉识别装置设置为用于搭载在沿滑触线移动的吊具或滑车上，其特征在于，所述视觉识别装置包括：
6.人工智能摄像头，所述人工智能摄像头包括图像传感器、处理器和信号接口，其中，所述图像传感器设置为用于采集滑触线的图像，所述处理器设置为用于分析所采集的图像中是否存在黑色区块，并且所述信号接口设置为用于输出所述处理器的分析结果；以及
7.控制板，所述控制板与所述人工智能摄像头的信号接口相连接，并且所述控制板设置为用于根据从人工智能摄像头接收到的分析结果来触发报警信号。
8.在本实用新型中，所述视觉识别装置设置为用于搭载在沿滑触线移动的吊具或滑车上。由此提供一种跟随式视觉识别装置，也就是说，视觉识别装置可以随着沿滑触线移动的吊具或滑车移动或被其带动，而无需为此单独构建用于视觉识别装置的驱动装置，也无需单独控制视觉识别装置在滑触线上的运行。而且，由于吊具或滑车本身通常在整条滑触线或至少其中部分区段上循环运行，这可以保证视觉识别装置能够对所覆盖的滑触线范围
进行持续不断的识别，从而及时识别到滑触线上存在积碳，有效避免滑触线由于积碳发生短路、打火或缺相。
9.在本实用新型中，为了识别滑触线上的积碳使用人工智能摄像头。所述人工智能(artificial intelligence、ai)摄像头可以理解为带有人工智能芯片组(如cpu、轻量化gpu、asic、dsp或fpga硬件芯片)的摄像头，所述人工智能芯片组使用现有技术中公知的编程手段可实现基于神经网络的图像识别功能。在此，所述人工智能摄像头包括图像传感器、处理器和信号接口。所述图像传感器设置为用于采集滑触线的图像、特别是采集滑触线的一个或多个接触开口(即滑触线的设置有集电器和/或电刷一侧)的图像。基于视觉识别装置被吊具或滑车所带动，所述图像传感器仅需连续地采集吊具或滑车的前方、后方或中间暴露出的滑触线区域的图像，便可以覆盖吊具或滑车运行范围所覆盖的全部滑触线。被图像传感器所采集的滑触线的图像传输给处理器进行图像识别处理。在此，处理器可以使用公知的图像识别算法、特别是颜色识别算法来分析所采集的图像中是否存在黑色区块。优选地，为了适应于不同光照条件，可以考虑为需要识别的颜色设定一定的阈值、如rgb阈值或hsv阈值。由于在滑触线中可能存在黑色的固定夹、接头等，还可以使用公知的形状识别算法排除这些规则形状的黑色区块的干扰。特别是，目前市售的人工智能摄像头还带有智能学习功能，可以想到的是，使人工智能摄像头预先学习典型的积碳、固定夹和/或接头等的图像，以在后续的运行中更为可靠地识别出存在积碳和/或排除干扰。在处理器对滑触线的图像分析完毕后，处理器可以将分析结果传输给信号接口，并且信号接口向外输出该分析结果。在此，分析结果可以是图像中存在黑色区块和/或不存在黑色区块的信号表示。与所述人工智能摄像头的信号接口相连接的控制板可以根据从人工智能摄像头接收到的分析结果来触发报警信号。例如，控制板在接收到从人工智能摄像头分析出所采集的图像中存在黑色区块时触发报警信号，以提示滑触线上存在积碳。
10.通过本实用新型，通过随行在沿滑触线移动的吊具或滑车上的视觉识别装置可以实现对于滑触线上的积碳的自动化的识别。而基于算法进行的图像识别可以保证对于滑触线上的积碳的可靠识别。由此能够及时提示滑触线上存在积碳，有效避免滑触线由于积碳发生短路、打火或缺相，有效保护滑触线、利用滑触线供电的输送设备以及生产线的安全。同时，本实用新型也可以节省或甚至免除对滑触线进行定期巡检所耗费的人力物力。
11.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括与控制板连接的第一电力猫，所述第一电力猫设置为用于借助于电力线通信经由滑触线传输报警信号。为了实现视觉识别装置的报警信号可以向外部输出使得监控人员及时获知存在积碳的警报，视觉识别装置中设置有电力猫。在此，电力猫可以理解为电力线通信(power line communication、plc)调制解调器或电力线通信网络桥接器。在滑触线的应用场景中，通常涉及到占地面积大的厂区，无线网络通信常常难以保证。并且滑触线自带的通信线路可能处于安全原因不允许被占用。基于这样的状况，有利地使用滑触线中的部分线路、特别是一条相线和一条中性线通过电力猫搭建电力线通信网络，使得视觉识别装置的信号和/或数据可以可靠地向外部输出。
12.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括监控摄像头，所述监控摄像头设置为用于采集和/或记录滑触线的图像。为了进一步对滑触线的其他可能的危险进行全面监控，还可以设置监控摄像头、特别是高清摄像头，所述监控摄像头可以采集和/
或记录滑触线的图像。通过监控摄像头所采集的图像，监控人员可以详细检查滑触线的疲劳、磨损、变形、老化、烧蚀等等。
13.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括与所述监控摄像头连接的第二电力猫，所述第二电力猫设置为用于借助于电力线通信经由滑触线传输由所述监控摄像头采集的图像数据。在此，同样通过电力猫向外部传输监控摄像头采集的图像数据，以便监控人员远程地查看图像和/或对实时图像进行存档。需要说明的是，第一电力猫和第二电力猫可以经由相同的滑触线线路进行传输。但为了提升安全性和避免干扰也可以考虑使用部分不同的或完全不同的滑触线线路。
14.按照本实用新型的一种实施方式，所述人工智能摄像头还包括数据接口，所述数据接口设置为用于输出由所述图像传感器采集的图像数据，所述第一电力猫与所述数据接口连接并且附加地借助于电力线通信经由滑触线传输所述图像传感器采集的图像数据。通过该实施方式提供一种高度集成化的视觉识别装置，在该视觉识别装置中仅以少量组件同时实现滑触线积碳的识别、实时图像采集以及报警信号和图像数据的传输。由此可以降低视觉识别装置的制造成本。
15.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括与控制板连接的报警器，所述报警器构成为报警灯和/或扬声器并且在接收到所述控制板的报警信号时触发灯光警报和/或声音警报。借此可以实现在发现滑触线积碳的现场进行报警，使得处于现场的人员立即获知存在危险并且直观地认识到存在积碳的位置。必要时还可以考虑将报警信号输出给吊具或滑车的驱动装置，使得在发现滑触线危险的情况下及时停止吊具或滑车的前进，就地等待维修。
16.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括led，所述led能够在光照不足时照亮滑触线。由于滑触线的安装位置的光照条件不一，由此在光照不足时可以使用led进行补光。
17.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置包括供电单元，所述供电单元能够从滑触线取电。为了对视觉识别装置供电，供电单元可以连接至吊具或滑车上的集电器或者连接至与滑触线接通的电力猫，以用于从滑触线取电。示例性地，供电单元可以构成为变压器、整流器或逆变器等。
18.按照本实用新型的一种实施方式，所述视觉识别装置还包括定位器件，所述定位器件构成为用于读取滑触线的位置码的读取器和/或构成为编码器定位机构。在此，为了在发出报警信号的同时准确地描述所识别出的积碳在滑触线上的位置，所述视觉识别装置可以使用定位装置。所述定位装置可以读取沿滑触线设置的位置码、如字符编号、条形码、二维码或rfid电子标签等等，和/或可以作为编码器定位机构由转轮和编码器构成，其中，转轮随吊具或滑车的移动而转动，并且由编码器将转轮的转动转化为电信号，从而记录吊具或滑车的行程。
19.按照本实用新型的一种实施方式，所述滑触线包括单极滑触线、多极滑触线、组合式滑触线和刚体滑触线。
20.本实用新型的第二方面涉及一种沿滑触线移动的吊具或滑车，所述吊具或滑车搭载有按照本实用新型的视觉识别装置。
21.本实用新型的第三方面涉及一种用于识别滑触线积碳的视觉识别系统，所述视觉
识别系统包括：
22.按照本实用新型的视觉识别装置；以及
23.经由滑触线进行电力线通信的总电力猫。
24.在此，总电力猫可以与第一电力猫和必要时第二电力猫电力线通信，以接收来自视觉识别装置的报警信号和必要时图像数据。由此，监控人员可以从远程及时获得关于滑触线积碳的通知，并且必要时可以远程地查看滑触线的图像，从有效避免滑触线由于积碳发生短路、打火或缺相，并且节省或甚至免除对滑触线进行定期巡检所耗费的人力物力。
25.按照本实用新型的一种实施方式，所述总电力猫与服务器通信连接。以这样的方式可以对来自视觉识别装置的报警信号和必要时图像数据进行存档、提供查看和回放功能以及将其整合到生产控制中等等。
26.本实用新型的第四方面涉及一种利用滑触线供电的输送设备，其特征在于，所述输送设备包括：
27.按照本实用新型的视觉识别装置；和/或
28.按照本实用新型的沿滑触线移动的吊具或滑车；和/或
29.按照本实用新型的视觉识别系统。
30.本实用新型的第五方面涉及一种生产线，其特征在于，所述生产线包括按照本实用新型的利用滑触线供电的输送设备。
31.对于按照本实用新型一个方面的各实施方式、功能、优势和效果以相应的方式也适用于按照本实用新型其他方面。
32.本实用新型的其它特征从附图以及对具体实施方式得出。所有上述在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在具体实施方式中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应给出的组合使用，而且能以其它组合使用，或者能在单独状态下使用。
附图说明
33.图1示出按照本实用新型的第一实施例的视觉识别装置的框图；
34.图2示出按照本实用新型的第二实施例的视觉识别装置的框图；
35.图3示出按照本实用新型的第三实施例的视觉识别装置的框图；
36.图4示出按照本实用新型的第四实施例的视觉识别装置的框图；
37.图5示出按照本实用新型的第五实施例的视觉识别装置的框图；
38.图6示出按照本实用新型的一个实施例的视觉识别装置与滑触线的示例性接线图；
39.图7示出按照本实用新型的一个实施例的视觉识别装置在吊具上的布置结构；以及
40.图8示出按照本实用新型的一个实施例的视觉识别系统的框图。
具体实施方式
41.图1示出按照本实用新型的第一实施例的视觉识别装置1的框图。图1示出用于识别滑触线积碳的视觉识别装置1，所述视觉识别装置1设置为用于搭载在沿滑触线移动的吊
具或滑车上，所述视觉识别装置1包括：
42.人工智能摄像头2，所述人工智能摄像头包括图像传感器3、处理器4和信号接口5，其中，所述图像传感器3设置为用于采集滑触线的图像，所述处理器4设置为用于分析所采集的图像中是否存在黑色区块，并且所述信号接口5设置为用于输出所述处理器4的分析结果；以及
43.控制板6，所述控制板与所述人工智能摄像头2的信号接口连接，并且所述控制板6设置为用于根据从人工智能摄像头2接收到的分析结果来触发报警信号。
44.在此，人工智能摄像头2使用现有技术中公知的编程手段可实现基于神经网络的图像识别功能，特别是可以涉及目前市售的带有智能学习功能的人工智能摄像头。人工智能摄像头2可以采集滑触线的图像、对其进行分析并且在识别出图像中是否存在黑色区块的情况下向控制板6以信号、如协议帧形式输出分析结果。在此，信号接口5可以构成为uart接口或i2c总线接口。
45.控制板6例如构成为arduino控制板。控制板6接收和处理来自人工智能摄像头2的分析结果，例如在所接收的信号、如协议帧中查询其中是否含有代表识别对象的数据字段，并且在发现相应的数据字段时触发报警信号。
46.图2示出按照本实用新型的第二实施例的视觉识别装置1的框图。相较于图1，在图2中示出的视觉识别装置1还包括与控制板6连接的第一电力猫7，所述第一电力猫设置为用于借助于电力线通信经由滑触线传输报警信号。在此，第一电力猫7例如与控制板6通过网线连接。第一电力猫7可以使用滑触线中的部分线路、特别是一条相线和一条中性线通过电力线通信协议向外部输出视觉识别装置1的报警信号。
47.图3示出按照本实用新型的第三实施例的视觉识别装置1的框图。相较于图2，在图3中示出的视觉识别装置1还包括监控摄像头8和第二电力猫9，其中，所述监控摄像头8优选构成为高清摄像头并且设置为用于采集和/或记录滑触线的图像，第二电力猫9与所述监控摄像头8例如通过网线连接并且设置为用于借助于电力线通信经由滑触线传输由所述监控摄像头8采集的图像数据。
48.图4示出按照本实用新型的第四实施例的视觉识别装置1的框图。在此示出视觉识别装置的一种高度集成化的实施方式。所述人工智能摄像头2还包括数据接口10，所述数据接口设置为用于输出由所述图像传感器3采集的图像数据，所述第一电力猫7也与所述数据接口10连接并且附加地借助于电力线通信经由滑触线传输所述图像传感器3采集的图像数据。
49.图5示出按照本实用新型的第五实施例的视觉识别装置1的框图。区别于上述示图，图5中的所述视觉识别装置1中还示出供电单元11，所述供电单元11能够从滑触线取电。为了对视觉识别装置1供电，供电单元11可以连接至与滑触线接通的第一电力猫7，以用于从滑触线取电。为了以5v低压直流电向人工智能摄像头2的电源接口12供电，供电单元11可以构成为整流器或者说交流直流转换器。在此，控制板6可以经由信号接口5从人工智能摄像头2取电或者可以直接由供电单元11供电。不限于此地，供电单元11可以仅与控制板6接通，并且经由控制板6为人工智能摄像头2供电。
50.图6示出按照本实用新型的一个实施例的视觉识别装置1与滑触线13的示例性接线图。在此，示例性地示出单极组合式滑触线，其实现三相五线制的供电。滑触线13在此包
括相线l1、相线l2、相线l3、中性线n和接地线pe。在当前实施例中的视觉识别装置1中的第一电力猫和第二电力猫均连接至滑触线13的相线l1和中性线n上，以用于从滑触线13取电并且借助于滑触线13进行电力线通信。供电单元构成为用于将220v交流电转换为5v直流电的交流直流转换器。所述供电单元经由第一电力猫从滑触线13取电并且向控制板以及人工智能摄像头供电。控制板同时也通过网线与第一电力猫信号连接，以用于传输报警信号。而视觉识别装置中的监控摄像头可以直接由滑触线13供电。监控摄像头所采集的图像数据通过网线传输给第二电力猫。第一电力猫和第二电力猫分别经由滑触线13借助于电力线通信向外传输报警信号和图像数据。
51.图7示出按照本实用新型的一个实施例的视觉识别装置1在吊具16上的布置结构。为了清楚起见，仅示出吊具16的一部分。从图中可见各个滑触线13通过固定夹15并排地固定在轨条14上，吊具16的集电器18通过分别与每一路滑触线接触的碳刷17从滑触线13取电，以向吊具16的用电器、如驱动装置供电。各个碳刷17在具有u形横截面的滑触线开口中滑动，以实现接触导通。集电器18及碳刷17固定在框架上。吊具16借助于驱动轮19在轨条14上移动。在框架内还设有侧向引导轮20。从图7中可见，框架在滑触线13上方的一侧构成为c形。
52.按照本实用新型的视觉识别装置1设置在所述c形的一个支腿上。从视觉识别装置1的正面可见人工智能摄像头2的镜头和用于监控摄像头8的镜头，这些镜头均对准处于视觉识别装置1斜下方的滑触线13，以采集滑触线13的图像。在此为了避免伸出于吊具16前方的碳刷17由于振动、弯道等被采集到图像中而可能干扰识别，视觉识别装置1采集在吊具中间暴露出的滑触线区域的图像。不限于所示的示例，视觉识别装置1还可以设置在沿滑触线移动的吊具或滑车的任意适合的位置。
53.图8示出按照本实用新型的第五实施例的视觉识别系统的框图。在此，所述视觉识别系统示例性地包括按照图6所示的视觉识别装置以及经由滑触线进行电力线通信的总电力猫。总电力猫与第一电力猫和第二电力猫电力线通信，以接收来自视觉识别装置的报警信号和图像数据。由此，监控人员可以从远程及时获得关于滑触线积碳的通知，并且可以远程地查看滑触线的图像。所述总电力猫还与服务器通过网线通信连接。以这样的方式例如可以对来自视觉识别装置的报警信号和图像数据进行存档，以提供查看和回放功能。并且也可以考虑将所述信号和数据整合到生产控制中等等。
54.以及本实用新型不限于所示的实施例，而是包括或者延及可落入所附权利要求书的有效范围内的所有技术上的等效物。在说明书中所选择的位置说明如例如上、下、左、右等等参照直接的描述以及示出的附图并且在位置变化时按照意义能转用到新的位置上。
55.在本技术文件中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意组合的方式对于实施例在不同的设计方案方面的实现来说是重要的并且可以被实现。
56.本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。