一种紧凑型轨道二维与三维成像系统技术方案

为获取轨道可视化巡检所需的二维图像与三维形貌数据，本发明专利技术公开一种紧凑型轨道二维与三维成像系统。该系统由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置和外壳组成，其中片光发生器通过多个光源拼接产生两个片光，分别为线阵成像单元、3D成像单元提供照明。线阵成像单元与3D成像单元沿轨道纵向进行线阵扫描成像和三维扫描，获取轨道表面二维图像和三维形貌数据。进一步，将线阵成像单元、片光发生器进行集成，并采用光路折叠方法缩短3D成像单元长度，最终缩短成像系统沿轨道方向上长度，提供紧凑的轨道二维与三维成像系统。

A Compact Two-Dimensional and Three-Dimensional Orbital Imaging System

In order to obtain the two-dimensional image and three-dimensional topographic data needed for visual inspection of orbit, the present invention discloses a compact two-dimensional and three-dimensional imaging system for orbit. The system consists of a sheet light generator, a linear array imaging unit, a 3D imaging unit, a support device and a housing. The sheet light generator generates two sheets of light by splicing multiple light sources, providing illumination for the linear array imaging unit and the 3D imaging unit respectively. Linear array imaging unit and 3D imaging unit perform linear array scanning imaging and three-dimensional scanning along the longitudinal direction of the orbit to obtain two-dimensional image and three-dimensional topography data of the track surface. Furthermore, the linear array imaging unit and the sheet light generator are integrated, and the length of the 3D imaging unit is shortened by folding the optical path. Finally, the length of the imaging system along the orbit direction is shortened, providing a compact two-dimensional and three-dimensional imaging system.

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型轨道二维与三维成像系统
本专利技术涉及一种铁路基础设施检测领域的设备，具体指一种紧凑型轨道二维与三维成像系统。
技术介绍
铁路是国家运输大动脉，在国民经济、国民出行、国防运输等诸多领域发挥着重大价值。轨道是铁路运输的基础设施，轨道由道床系统、钢轨系统、扣件系统组成。轨道在长期运行过程中，钢轨系统会裂纹、龟裂等缺陷，扣件系统会产生螺栓松动、弹条断裂、弹条脱落等缺陷，道床系统会存在裂纹、断裂等缺陷。在地铁中，道床系统还存在道床异物(乘客遗漏的物品：手机、水瓶等)、道床积水、道床板结等问题。为保证列车运行安全，必须对轨道系统进行安全巡检，目前受技术限制，多采用人工巡检。在人工巡检过程中，受人为因素干扰，难以准确、客观地查找缺陷，且检测效率低、成本高。近期，有学者尝试将线阵扫描成像技术应用于轨道巡检中，通过获取的扣件纹理图像进行扣件缺陷检测。但是，在二维纹理图像上，很难有效判定螺栓松动、道床异物等缺陷。三维成像技术(《吴庆阳.线结构光三维传感中关键技术研究[D].四川大学,2006.》)可以获取被测对象表面的三维形貌数据，利用三维形貌数据，可容易地区分出口径弹条缺失、螺栓松动等具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型轨道二维与三维成像系统，其特征在于，由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置和外壳组成；所述片光发生器用于产生两个片光P1、P2，片光P1的宽度不小于2m，厚度不超过1mm，片光P2的宽度不小于2m、厚度小于2mm；所述片光发生器具有供电接口、开关接口、功率调节接口，可控制开启、关闭片光，并调节片光功率；所述线阵成像单元用于对轨道进行线阵扫描成像，由n台线阵摄像机组成，n台线阵摄像机的成像平面共面，且成像平面位于片光P2照射范围内；所述线阵成像单元具有供电接口、控制接口、数据传输接口，可控制线阵成像单元开闭、参数设置、控制信号输入、数据传输；所述3D成像单元由n台3D摄...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型轨道二维与三维成像系统，其特征在于，由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置和外壳组成；所述片光发生器用于产生两个片光P1、P2，片光P1的宽度不小于2m，厚度不超过1mm，片光P2的宽度不小于2m、厚度小于2mm；所述片光发生器具有供电接口、开关接口、功率调节接口，可控制开启、关闭片光，并调节片光功率；所述线阵成像单元用于对轨道进行线阵扫描成像，由n台线阵摄像机组成，n台线阵摄像机的成像平面共面，且成像平面位于片光P2照射范围内；所述线阵成像单元具有供电接口、控制接口、数据传输接口，可控制线阵成像单元开闭、参数设置、控制信号输入、数据传输；所述3D成像单元由n台3D摄像机组成，3D摄像机的光轴与片光P1平面成角度a，a的取值范围为20-80度；3D摄像机为基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式处理系统，自带线结构光3D测量算法，拍摄片光P1投射在轨道表面的光条，根据3D摄像机标定参数，计算和输出光条位置处轨道表面三维数据；所述3D成像单元具有供电接口、控制接口、数据传输接口，可控制3D成像单元开闭、参数设置、控制信号输入和数据传输；所述线阵成像单元、3D成像单元通过控制接口输入外部触发脉冲信号，沿轨道纵向平移，可实现轨道全断面二维与三维成像扫描；所述片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元相对位置固定，刚性连接到支撑装置上；所述外壳为矩形、密封壳体，外壳固定在支撑装置上，外壳底部紧邻3D摄像机和线阵摄像机的入光口、片光P1和片光P2出光口位置处设有光学窗口，外壳顶部有翅片，外壳内部通过导热结构固连到片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元的发热器件上，将这些设备产生的热量散发到空气中；所述支撑装置为钢材或航空铝材或钛合金或碳纤维材料；所述外壳和翅片为铝合金材料，外壳与翅片接触面填充硅油，导热结构为异性件，导热结构材料为铜或石墨烯，导热结构与发热器件的接触面填充硅油；所述n的取值范围为3-9。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像系统，其特征在于，当n＝3时，2台3D摄像机位于两侧钢轨正上方，对钢轨及两侧区域进行三维成像，1台3D摄像机位于轨道中心正上方，对钢轨之间的道床区域进行三维成像；2台线阵摄像机位于钢轨正上方、对钢轨及两侧区域进行线阵扫描成像，1台线阵摄像机位于轨道中心正上方，对钢轨之间的道床区域进行线阵扫描成像。3.根据权利要求2所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像系统，其特征在于，所述片光P1、P2各由m个线结构光共面...

【专利技术属性】
技术研发人员：左丽玛，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：成都精工华耀科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51