一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，属于轨道安全检测技术领域。该装置采用光电接近开关感知支柱或支撑机构悬臂，以此产生成像控制信号，用于触发成像；在车厢顶部布置四台面阵摄像机，分别对支撑机构前、后、左、右四个侧面进行高清成像，再采用线阵摄像机对支撑机构底部区域进行线阵扫描成像，可同时获取支撑机构五个角度图像，可为支撑机构缺陷检测提供更丰富的图像数据。

A Defect Detection Imaging Device for Railway Catenary Support Mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置
本技术属于铁路安全巡检
，特指一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置。
技术介绍
铁路接触网为电气化列车提供电力输送，是列车运行的血液。铁路接触网支撑机构用于悬挂和支撑输电导线。在铁路运行和维护过程中，需定期对支撑机构进行安全检测。安全检测的主要内容包括：紧固件是否松动，绝缘子是否损坏，螺帽或螺栓是否缺失等。铁路里程远、铁路运行过程中的窗口时间短，依靠人工对接触网支撑机构缺陷进行检测，难度大、时间长。随着数字成像与图像处理技术的发展，把图像检测方法应用于接触网支撑机构缺陷检测可显著降低人力和时间成本。目前，应用于接触网支撑机构缺陷检测的成像系统的主要缺点包括：(1)大多采用视频监控摄像机拍照，成像分辨率低，通常需要使用10个以上摄像机，对接触网支撑机构区域进行分区域组合成像，才能满足图像检测和识别需求；(2)所采用的视频监控摄像机，一般不具备外触发拍照功能，以录像模式成像，会产生大量无用图像；(3)最主要的缺点在于：现有成像系统仅对摄接触网支撑机构的一个侧面(后侧)成像，但是基于一个侧面图像，难以通过图像处理算法自动检测接触网支撑机构缺陷。因此，需设计新的成像系统，为接触网支撑机构缺陷自动检测提供更加全面、丰富的图像数据。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，为接触网支撑机构缺陷自动检测提供更加全面丰富的图像数据，以解决现有技术成像分辨率低、会产生冗余数据以及检测信息不够全面等问题。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，由成像触发模块、四台面阵摄像机、一台线阵摄像机、四个面光源、线光源、工控机和供电接口组成，其特征在于：所述成像触发模块由三个光电接近开关、光电码盘和信号处理模块组成，三个光电接近开关分别位于检测平台的顶部和两侧，光电码盘位于检测平台的随动车轮上，光电接近开关产生的开关信号和光电码盘产生的光电脉冲均输入到信号处理模块，信号处理模块与工控机、四台面阵摄像机和线阵摄像机连接；所述三个光电接近开关的探测直线垂直于轨道纵向，并且与线阵摄像机扫描成像平面平行，线阵摄像机的扫描成像平面与轨道路面垂直；所述四台面阵摄像机为A1、A2、A3、A4，其中A1、A2安装于检测平台车厢中部车顶两侧，A1位于左侧，斜向右成像，A2位于右侧，斜向左成像，A3位于车厢顶部前端，斜向后成像，A4位于车厢顶部后端，斜向前成像；所述四台面阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的触发信号，拍摄图像输出到工控机保存；所述线阵摄像机位于车厢顶部中心位置处，竖直朝上，对接触网支撑机构底部进行线阵扫描成像；所述线阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的光电脉冲信号进行线阵扫描成像，扫描图像输出到工控机保存；所述四个面光源与四台面阵摄像机紧邻安置；所述工控机位于车厢内部，安装有图像采集卡，通过图像采集卡与四台面阵摄像机、一台线阵摄像机连接，对面阵摄像机、线阵摄像机参数进行配置，并对采集图像进行存储；工控机与成像触发模块连接，记录触发成像数量；所述供电接口与车厢内电源接口连接，与成像触发模块、面阵摄像机、线阵摄像机、面光源、线光源、工控机连接，为系统供电。所述工控机对成像触发模块中的信号处理模块得成像触发方式和光电接近开关的感知阈值进行设定；所述成像触发方式包括左侧信号触发、右侧信号触发和顶部信号触发，分别利用位于左侧、右侧和顶部的光电接近开关信号进行触发成像；所述触发成像的具体方式是：信号处理模块接收到光电接近开关信号后，产生触发信号，输出到四个面阵摄像机，并把光电脉冲输出到线阵摄像机，待输出t个光电脉冲后，停止光电脉冲输出，t的取值范围为10～10000。所述面阵摄像机A1、A2、A3、A4和线阵摄像机的光心在车厢纵向中轴线上的投影位置为：d1、d2、d3、d4、d5，其中，d1＝d2，d4-d2＝d2-d3，d5-d1>k，k的取值范围为0.1～5m；所述面阵摄像机A1、A2、A3、A4和线阵摄像机的光心在车厢横向中轴线上的投影位置为：c1、c2、c3、c4、c5，其中c3＝c4，c1-c3＝c2-c3；所述面阵摄像机A3、A4的光轴与车厢纵向最小夹角不大于30度。所述面阵摄像机A3、A4的成像分辨率不低于2500万像素，成像区域完全覆盖接触网支撑机构正面区域；所述面阵摄像机A1、A2的成像分辨率不低于500万像素，成像区域完全覆盖接触网支撑机构侧面区域；所述线阵摄像机的成像分辨率不低于2048，成像区域完全覆盖接触网支撑结构底部区域。所述面阵摄像机和线阵摄像机为彩色图像传感器；所述面光源和线光源为白光光源。所述面阵摄像机和线阵摄像机为单色图像传感器，并在面阵摄像机和线阵摄像机前端加装波长为b的窄带通滤光片；所述面光源和线光源为波长为b的单色光源，波长b的取值范围为800-1000nm。所述面阵摄像机和线阵摄像机为单色图像传感器；所述面光源和线光源为单色光源，为面阵摄像机A1提供照明的面光源波长为e1，为面阵摄像机A2提供照明的面光源波长为e2，为面阵摄像机A3提供照明的面光源波长为e3，为面阵摄像机A4提供照明的面光源波长为e4，为线阵摄像机提供照明的线光源波长为e5，e1～e5的波长范围不重叠，并在面阵摄像机A1～A4和线阵摄像机前端分别设置波长为e1～e5的窄带通滤光片。所述面阵摄像机采用转轴镜头。本技术的有益效果为：1)相比现有技术仅获取接触网支撑机构的后侧图像，本技术装置采用四台面阵摄像机、一台线阵摄像机同时对接触网支撑机构前、后、左、右和底部区域进行成像，可提供更多图像数据。2)本技术采用2台高分辨率摄像机对前、后两侧区域成像，相比现有技术采用多个低分辨率相机组合成像，设备数量更少，系统稳定性更强。3)本技术采用线阵摄像机对接触网支撑机构底部区域进行线阵扫描成像，可获取支撑机构底部螺帽图像，通过图像处理提取螺帽的角度，再根据历史图像中螺帽的角度，进行角度比较，即可实现螺帽松动检测，而现有技术只拍螺帽的侧面，对于螺帽是否松动很难判别。4)本技术在车厢两侧和顶部各安装了光电接近开关，可满足列车在隧道(无支柱)、单线铁路(列车行驶方向不同时，支柱出现在列车行驶方向上的方位不同)往返行驶时的检测需求。5)本技术面阵摄像机采用转轴镜头，使成像景深完全覆盖接触网支撑机构平面区域，可有效避免现有技术使用镜头产生的散焦模糊问题。6)本技术采用波长范围不重叠的、多个单色光源照明，可避免对侧光源强光干扰，消除光源照明炫光干扰，同时获取支撑机构清晰图像。7)本技术检测系统适用于大铁、高铁、地铁轨道接触网支撑机构缺陷检测。附图说明图1为本技术成像系统纵向视图；图2为本技术成像系统横向视图；图3为本技术成像装置俯视图；图中，1、铁轨，2、随动车轮，3、车厢，4、光电码盘，5、线阵摄像机，6、面阵摄像机A3，7、面阵摄像机A4，8、轨枕，9、面阵摄像机A1，10、面阵摄像机A2，11、光电接近开关，12、接触网支撑机构，13、接触网支柱。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，由成像触发模块、四台面阵摄像机、一台线阵摄像机、四个面光源、线光源、工控机和供电接口组成，其特征在于：所述成像触发模块由三个光电接近开关、光电码盘和信号处理模块组成，三个光电接近开关分别位于检测平台的顶部和两侧，光电码盘位于检测平台的随动车轮上，光电接近开关产生的开关信号和光电码盘产生的光电脉冲均输入到信号处理模块，信号处理模块与工控机、四台面阵摄像机和线阵摄像机连接；所述三个光电接近开关的探测直线垂直于轨道纵向，并且与线阵摄像机扫描成像平面平行，线阵摄像机的扫描成像平面与轨道路面垂直；所述四台面阵摄像机为A1、A2、A3、A4，其中A1、A2安装于检测平台车厢中部车顶两侧，A1位于左侧，斜向右成像，A2位于右侧，斜向左成像，A3位于车厢顶部前端，斜向后成像，A4位于车厢顶部后端，斜向前成像；所述四台面阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的触发信号，拍摄图像输出到工控机保存；所述线阵摄像机位于车厢顶部中心位置处，竖直朝上，对接触网支撑机构底部进行线阵扫描成像；所述线阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的光电脉冲信号进行线阵扫描成像，扫描图像输出到工控机保存；所述四个面光源与四台面阵摄像机紧邻安置；所述工控机位于车厢内部，安装有图像采集卡，通过图像采集卡与四台面阵摄像机、一台线阵摄像机连接，对面阵摄像机、线阵摄像机参数进行配置，并对采集图像进行存储；工控机与成像触发模块连接，记录触发成像数量；所述供电接口与车厢内电源接口连接，与成像触发模块、面阵摄像机、线阵摄像机、面光源、线光源、工控机连接，为系统供电。...

【技术特征摘要】
1.一种铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，由成像触发模块、四台面阵摄像机、一台线阵摄像机、四个面光源、线光源、工控机和供电接口组成，其特征在于：所述成像触发模块由三个光电接近开关、光电码盘和信号处理模块组成，三个光电接近开关分别位于检测平台的顶部和两侧，光电码盘位于检测平台的随动车轮上，光电接近开关产生的开关信号和光电码盘产生的光电脉冲均输入到信号处理模块，信号处理模块与工控机、四台面阵摄像机和线阵摄像机连接；所述三个光电接近开关的探测直线垂直于轨道纵向，并且与线阵摄像机扫描成像平面平行，线阵摄像机的扫描成像平面与轨道路面垂直；所述四台面阵摄像机为A1、A2、A3、A4，其中A1、A2安装于检测平台车厢中部车顶两侧，A1位于左侧，斜向右成像，A2位于右侧，斜向左成像，A3位于车厢顶部前端，斜向后成像，A4位于车厢顶部后端，斜向前成像；所述四台面阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的触发信号，拍摄图像输出到工控机保存；所述线阵摄像机位于车厢顶部中心位置处，竖直朝上，对接触网支撑机构底部进行线阵扫描成像；所述线阵摄像机与成像触发模块、工控机连接，接收成像触发模块中信号处理模块输出的光电脉冲信号进行线阵扫描成像，扫描图像输出到工控机保存；所述四个面光源与四台面阵摄像机紧邻安置；所述工控机位于车厢内部，安装有图像采集卡，通过图像采集卡与四台面阵摄像机、一台线阵摄像机连接，对面阵摄像机、线阵摄像机参数进行配置，并对采集图像进行存储；工控机与成像触发模块连接，记录触发成像数量；所述供电接口与车厢内电源接口连接，与成像触发模块、面阵摄像机、线阵摄像机、面光源、线光源、工控机连接，为系统供电。2.根据权利要求1所述的铁路接触网支撑机构缺陷检测成像装置，其特征在于：所述工控机对成像触发模块中的信号处理模块得成像触发方式和光电接近开关的感知阈值进行设定；所述成像触发方式包括左侧信号触发、右侧信号触发和顶部信号触发，分别利用位于左侧、右侧和顶部的光电接近开关信号进行触发成像；所述触发成像的具体方式是：信号处理模块接收到光电接近开关信号后，产生触发信号，输出到四个面阵摄像机，并把光电脉冲输出到线阵摄像机，待输出t个光电脉冲后...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：成都精工华耀科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51