一种适用于列检机器人的采集装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及轨道交通检测技术领域，尤其涉及一种适用于列检机器人的采集装置。


背景技术：

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地铁车辆是城市轨道交通中重要的组成部分，在轨道上行驶，负责运载客人。地铁车辆结构复杂，为保障地铁车辆的日常安全运营，地铁车辆在每日执行完运载任务后，都需要回到专用检修库进行检修。
[0003]
地铁车辆的传统检测方式采用人工目视观察，随着科技进步，自动化设备的智能化程度越来越高，更多的机械设备投入到了地铁车辆的检修过程中，目前常用的方式是采用智能列检机器人进行自动检修作业。智能列检机器人大致包含移动平台、机械臂和图像采集单元三个部分，机械臂连接在移动平台上，图像采集单元则连接在机械臂上，移动平台整体沿着检修地沟移动到一定位置后，机械臂再带动图像采集单元移动到精确位置对地铁车辆的部件进行检修作业。
[0004]
目前的智能列检机器人所采用的采集主机体积较大、重量较大，采集主机通常设置在移动平台上，然后设置了从移动平台沿着机械臂延伸至图像采集单元的专用线缆，利用线缆来对图像采集单元进行供电、以及传递对图像采集单元的控制指令和将图像采集单元采集到的图像信息传输到移动平台上的采集主机中，机械臂需要进行大角度的转动及大范围的移动，容易出现线缆阻碍机械臂运动导致机械臂运动范围变小、线缆遮挡图像采集单元导致图像采集错误的状况，对检修作业造成诸多不便。


技术实现要素：

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本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种适用于列检机器人的采集装置，解决目前技术中智能列检机器人采用沿机械臂布置的线缆来与机械臂上的图像采集单元连接通信，存在阻碍机械臂运动、影响图像采集可靠性的问题。
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为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：
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一种适用于列检机器人的采集装置，包括控制板、相机单元和光源，所述控制板、相机单元和光源设置在机械臂远端，所述的控制板与在机械臂远端集成的具有供电线路和数据线路的接口连接，所述的控制板内设置有供电调制模块、处理模块以及无线通信模块，供电调制模块用于向相机单元和光源进行供电，处理模块接收从接口输送的指令并对相机单元和光源发送触发信号，所述相机单元通过无线通信模块将采集的数据向外发送。本实用新型所述的适用于列检机器人的采集装置去掉传统的用于连接位于移动平台上的主机与采集装置的线缆，有效避免线缆阻碍机械臂的灵活运动，避免出现线缆遮挡采集装置而导致漏检的状况，通过集成在机械臂远端的接口对采集装置进行供电，并且通过该接口只传输命令采集装置工作的指令，在机械臂运动到位后采集装置开始工作，而相机单元采集
到图像数据则通过无线通信模块发送给主机，图像数据无需通过机械臂远端的接口进行传输，保障图像数据传输的速率和可靠性，确保最终对故障分析结果的准确度。
[0008]
进一步的，所述的相机单元和光源由处理模块控制同步触发工作，即在相机单元拍照的同时光源进行发光，相机单元未拍照时光源关闭，减小工作功耗。
[0009]
进一步的，所述的光源包括用于对相机单元进行图像采集时提供光照的面光源，提供良好的光照从而保障相机单元在进行图像采集时的清晰度，提高故障分析准确度。
[0010]
进一步的，所述的光源还包括用于三维成像的结构光源，结构光源照射在被检测部件上，然后通过相机单元拍摄部件上的结构光，采集到的图像数据可用来进行三维重建计算，创建实际部件的数字模型，确保能精确的对部件进行检测。
[0011]
进一步的，所述的处理模块包括有数字轮循驱动模块、电平转换及电气隔离模块、状态指示模块，所述的数字轮循驱动模块与面光源与结构光源连接用于控制面光源与结构光源择一工作，面光源与结构光源两者的功能不同，避免两者同时工作相互干扰而对图像质量造成不良影响，保障图像采集的清晰度，所述的电平转换及电气隔离模块与相机单元连接用于对相机单元供电和触发，同时保持相机单元与机械臂上的供电线路之间的电气隔离，提高相机单元工作的安全可靠性，避免供电线路出现故障时影响到相机单元，所述的状态指示模块用于实时指示采集装置工作状态，采集装置工作状态包括相机触发状态、光源触发状态、无线通信模块状态等，实时直观的掌握采集装置工作状态，确保能及时的进行维护工作。
[0012]
进一步的，所述的数字轮循驱动模块也是向面光源和结构光源提供恒定驱动电流的模块，使得面光源与结构光源工作状态恒定，即面光源与结构光源发出恒定一致的光照，保障图像采集质量的一致性。
[0013]
进一步的，所述的相机单元包括至少两台用于三维测量的相机，可以构成双目或多目视觉三维测量的基础，提高对地铁车辆检测的准确度。
[0014]
进一步的，所述的供电调制模块还设置有储电模块，储电模块采用超级电容，可为大负载工作时临时提供电能，满足高强度作业的需求。
[0015]
进一步的，所述的处理模块采用数字逻辑电路搭建，或者由cpld可编程逻辑控制器件构建，或者使用fpga现场可编程门阵列构建。
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与现有技术相比，本实用新型优点在于：
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本实用新型所述的适用于列检机器人的采集装置无需设置沿着机械臂的用于连接主机与采集装置的线缆，结构精简、紧凑，保障机械臂能够大范围的灵活自由运转，避免出现线缆缠绕阻碍机械臂的状况，避免出现线缆遮挡采集装置而导致漏检的状况，提高图像采集可靠性和稳定性。
附图说明
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图1为适用于列检机器人的采集装置的结构示意图；
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图2为处理模块的结构示意图。
具体实施方式
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下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]
本实用新型实施例公开的一种适用于列检机器人的采集装置，无需设置缠绕在机械臂上的连接至采集装置的线缆，避免机械臂运动受限，保障机械臂能够灵活自由的进行转动及移动，提高图像采集可靠性，避免出现线缆遮挡采集装置而导致漏检的状况，保障检修的高可靠性。
[0022]
如图1所示，一种适用于列检机器人的采集装置，包括控制板、相机单元和光源，所述控制板、相机单元和光源设置在机械臂远端，所述的控制板与在机械臂远端设置的用于供电以及指令输送的接口连接，接口集成了供电线路和数据线路，数据线路为简单的io线，采用数据线路来传输工作指令到采集装置，所述的控制板内设置有供电调制模块、处理模块以及无线通信模块，供电调制模块将机械臂远端接口的电压进行调制后向相机单元和光源等部件进行供电，供电调制模块还设置有超级电容的储电模块，可为大负载工作时临时提供电能，供电调制模块具备升压调制功能、降压调制功能以及稳压调制功能，保障供电的稳定可靠性，处理模块接收从接口输送的指令并对相机单元和光源发送触发信号，相机单元与无线通信模块有线连接，并且相机单元采集的图像数据通过无线通信模块向外发送至采集主机(采集主机配备有无线收发机)，也可通过无线通信模块发送设置参数至相机单元来对相机单元进行调节。机械臂上的数据线路只用于传输工作指令到采集装置，其无法承担大数据量的传输，相机单元采集的图像数据的数量很大无法通过机械臂上的数据线路进行传输，从而采用无线通信模块来对采集的图像数据进行传输，无需如现有技术中采用额外增加的缠绕在机械臂上的线缆进行图像数据，避免机械臂运动受限，保障机械臂能够灵活自由的进行转动及移动。
[0023]
控制板可以为一块或者多块pcb构成，无线通信模块的典型无线通信制式采用5ghz频段的wifi，并且在遇到干扰频段时能自动跳频传输，处理模块可以用数字逻辑电路搭建，也可以由cpld可编程逻辑控制器件构建，cpld内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点，或者使用fpga现场可编程门阵列构建，fpga具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在编程上fpga比cpld具有更大的灵活性，cpld通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，fpga主要通过改变内部连线的布线来编程；fpga可在逻辑门下编程，而cpld是在逻辑块下编程。
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相机单元包括至少两台用于三维测量的相机，构成双目或多目视觉三维测量的基础，具体的可采用gige接口的工业相机，相机采用直流供电，相机具备触发采集功能，相机具备同步信号输出功能。
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光源包括用于对相机单元进行图像采集时提供光照的面光源以及用于三维成像的结构光源，光源与相机单元由处理模块同步触发工作，即在相机单元拍照的同时光源进行发光，相机单元未拍照时光源关闭，减小功耗。并且面光源与结构光源由处理模块控制择一工作，面光源具体可采用led面光源，led为白色，供电电压为24vdc，结构光源包含投影仪形成的结构光，激光器形成的衍射结构光等，典型的结构光源为激光衍射光栅，波长为650nm(红色)，供电电压为5vdc。
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如图2所示，处理模块具体还包括有数字轮循驱动模块、电平转换及电气隔离模块、状态指示模块，所述的数字轮循驱动模块与面光源、结构光源连接，数字轮循驱动模块控制面光源与结构光源进行轮流循环工作，即同一时间只有面光源、结构光源其中一者在工作，在实际工作过程中，面光源单独与相机单元同步触发工作，面光源提供良好的光照，保障相机单元拍照的图像采集质量，然后面光源关闭，结构光源再单独与相机单元同步触发工作，相机单元拍摄投射到列车部件上的结构光线，最终对图像数据进行分析处理可得到列车部件的三维数据，并且数字轮循驱动模块也是向面光源和结构光源提供恒定驱动电流的模块，保障光照状况一致，从而保障图像采集质量一致；所述的电平转换及电气隔离模块与相机单元连接用于对相机单元供电和触发，电平转换及电气隔离模块将电平转换到相机单元所需的工作电平，并且使相机单元与机械臂上的供电线路在电气上隔离，使得相机单元能更安全的工作；所述的状态指示模块用于实时指示出采集装置工作状态，采集装置工作状态相机触发状态、光源触发状态、无线通信模块状态等，状态指示模块具体可采用指示灯来进行状态指示，结构简单，状态指示清楚直观。
[0027]
本实施例所述的适用于列检机器人的采集装置在工作时，采集主机先下发图像采集指令(发送给机械臂控制器)，机械臂控制器通过数据线路将指令输送到采集装置的控制板，控制板处理指令信号后向相机单元和光源发送触发信号，相机单元对目标部件进行拍摄采集图像信息，图像信息数据再通过无线通信模块发送给采集主机，最终完成图像采集流程。
[0028]
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。