一种道岔检测装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种道岔检测装置及系统，包括：系统控制单元、图像采集单元以及系统分析单元；所述控制单元控制所述图像采集单元以设定频率对轨道运行状态下的道岔结构进行图像采集，并将所采集到的图像信息送至所述系统分析单元进行分析计算，得到道岔形变指标相对变化数值，若所述形变指标数值在安全阈值范围外，系统提示报警。本发明专利技术以数字图像处理和机器视觉为基础，从采集图像中提取出道岔状态特征,并对道岔状态进行智能监测检测的功能。通过直接手段对道岔进行监测和预警，对保证列车安全运行具有重要的现实意义。

A Turnout Detection Device and System

【技术实现步骤摘要】
一种道岔检测装置及系统
本专利技术涉及轨道交通设备领域，具体而言，尤其涉及一种道岔检测装置及系统。
技术介绍
随着全国铁路提速，客运专线和高速铁路的建设，对铁路道岔的有效实时监测检测被提到一个新高度，而换轨时道岔间距的测量是道岔检测的一个重要参数。国外高速铁路对道岔状态的实时监控高度重视，采用相应的道岔监测系统，随着铁路运营速度的提高，结合我国的铁路发展现状和国际经验，对铁路道岔间距进行实时监测检测，是保障铁路安全运营的关键手段。对经过道岔的火车进行经过时间以及重力进行记录，在规定的时间向后台发送数据，运行管理部门可以知道每台道岔运行次数，承载的总重量，确认是否需要更换或维修道岔。现有方法是通过间接统计火车经过时间和重力判断道岔情况，没有采用直接手段判断道岔是否存在安全隐患。
技术实现思路
根据上述提出的缺少道岔间距直接监控方案的技术问题，而提供一种道岔检测装置。本专利技术以数字图像处理和机器视觉为基础，从采集图像中提取出道岔状态特征,并对道岔状态进行智能监测检测的功能。通过直接手段对道岔进行监测。提前预警，对保证列车安全运行具有重要的现实意义。本专利技术采用的技术手段如下：一种道岔现场检测装置，包括外壳及设置在外壳内部的双目相机及激光器，其特征在于，所述外壳内部中空区域被设定为包括双目相机固定区域、激光发射器固定区域、电源模块固定区域以及工控模块固定区域；所述激光发射器固定区域包括第一侧面及激光发射平面，所述激光发射器的发射口透过设置于所述激光发射平面上的通孔、沿垂直于所述激光发射平面方向发射激光；所述双目相机固定区域包括第二侧面、第三侧面以及相机拍摄平面，所述双目相机的镜头透过设置于所述相机拍摄平面上的两个并列通孔、沿垂直于所述相机拍摄平面方向拍摄；其中，所述激光发射平面与所述第二侧面的夹角大于90°。进一步地，所述激光发射器发出的激光照射在所述双目相机两个镜头拍摄区域重合部分的中心。进一步地，所述外壳上表面呈点阵式分布有若干散热孔。进一步地，所述相机拍摄平面与待探测岔尖呈45°夹角，且与基本轨距离为0.2-0.3米。本专利技术还提供了一种道岔检测系统，包括上述任意一项所述的检测装置。进一步地，系统还包括控制单元以及系统分析单元；所述控制单元控制所述检测装置以设定频率对轨道运行状态下的道岔结构进行图像采集，并将所采集到的图像信息送至所述系统分析单元进行分析计算，得到道岔形变指标相对变化数值，若所述形变指标数值在安全阈值范围外，系统提示报警。进一步地，所述道岔形变指标包括道岔尖轨与基本轨的密贴度、斥离度和尖轨的纵向位移。进一步地，所述系统分析单元通过分析计算得到道岔形变指标相对变化数值的步骤包括：由所述检测装置采集的岔尖区域3D图像得到岔尖点的真实坐标；将所述岔尖的真实坐标与标定值进行计算转换，得出道岔形变指标相对变化数值，所述标定值为在岔尖密合时通过所述检测装置采集的图像信息中岔尖点的坐标。进一步地，所述系统分析单元还用于对检测结果进行校正，具体步骤包括：获取点云数据，并对所述点云数据进行二次极线校正；对二次校正后的点云数据进行滤波处理；对滤波后的点云数据进行分割得到岔尖边缘，并利用亚像素技术校正边缘点；通过计算多个三维点的相对距离滤波得到三维位移距离；对所述三维位移距离对做垂直方向投影得到所述道岔形变指标。进一步地，所述滤波处理包括：分别以图像中各点为中心点，并统计领域内所有点与中心点的距离值；对得到的所有距离值做平均运算，得到领域内所有点与中心点的平均距离；将与中心点距离大于所述平均距离的点作为噪声点舍弃。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术以数字图像处理和机器视觉为基础，从采集图像中提取出道岔状态特征,并对道岔状态进行智能监测检测的功能。通过直接手段对道岔进行监测和预警，对保证列车安全运行具有重要的现实意义。基于上述理由本专利技术可在轨道交通安全领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术装置外观图。图2为本专利技术装置结构示意图。图3为本专利技术实施例中装置尺寸示意图。图4为本专利技术装置安装位置示意图。图5为本专利技术系统结构框图。图6为本专利技术系统安装示意图。图7为本专利技术系统检测结果校正流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1-4所示，本专利技术公开一种道岔现场检测装置，包括外壳及设置在外壳内部的双目相机及激光器，所述外壳内部中空区域被设定为包括双目相机固定区域、激光发射器固定区域、电源模块固定区域以及工控模块固定区域；所述激光发射器固定区域包括第一侧面及激光发射平面，所述激光发射器的发射口透过设置于所述激光发射平面上的通孔、沿垂直于所述激光发射平面方向发射激光；所述双目相机固定区域包括第二侧面、第三侧面以及相机拍摄平面，所述双目相机的镜头透过设置于所述相机拍摄平面上的两个并列通孔、沿垂直于所述相机拍摄平面方向拍摄；其中，所述激光发射平面与所述第二侧面的夹角大于90°。为了保证装置拍摄的图像信息的质量，在使用时需保证双目摄像机两个镜头的中垂线与岔尖延伸线的夹角保证45°，且双目摄像机两个镜头的中垂点距离基本轨0.2-0.3米。装置安装位置的准确性直接影响图像信息的质量，进而对岔尖形变指标的分析造成巨大影响。但是双目摄像机与基本轨之间需要辅助工具进行角度和距离的直接测量，后续使用过程中如果要重新布置装置位置，还需要其他辅助设备重新测量角度和距离。为了实现装置的快速定位安装，装置采用激光发射器向基本轨方向发射准直激光，因为双目摄像机镜头拍摄方向与激光发射方向相对角度固定，则确定激光光线照射的相对位置和角度，也就可以间接确定双目摄像机拍摄角度与基本轨间的相对位置和角度。进一步地，所述激光发射器发出的激光照射在所述双目相机两个镜头拍摄区域重合部分的中心。作为一种优选的实施方式，本实施例中，将激光照射平面与第二侧面的夹角设置为100°，各面边长如图4所示，激光发射平面边长70.39mm，相机拍摄平面边长190mm，第一平面边长140mm，第二平面边长68.23mm，第三平面边长59.51mm。此时，外壳呈锯齿状梯形结构，激光发射平面与第三平面夹角25°，双目相机与第三平面夹角135°。这里只需要保证激光照射基本轨的光点对准岔尖位置，即可保证双目相机两个镜头拍摄范围包括岔尖部分。施工人员在安装时，仅需要打开激光发射器，激光在基本轨上投射至岔尖位置，则双目摄像机即可拍摄以岔尖为中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道岔现场检测装置，包括外壳及设置在外壳内部的双目相机及激光器，其特征在于，所述外壳内部中空区域被设定为包括双目相机固定区域、激光发射器固定区域、电源模块固定区域以及工控模块固定区域；所述激光发射器固定区域包括第一侧面及激光发射平面，所述激光发射器的发射口透过设置于所述激光发射平面上的通孔、沿垂直于所述激光发射平面方向发射激光；所述双目相机固定区域包括第二侧面、第三侧面以及相机拍摄平面，所述双目相机的镜头透过设置于所述相机拍摄平面上的两个并列通孔、沿垂直于所述相机拍摄平面方向拍摄；其中，所述激光发射平面与所述第二侧面的夹角大于90°。

【技术特征摘要】
1.一种道岔现场检测装置，包括外壳及设置在外壳内部的双目相机及激光器，其特征在于，所述外壳内部中空区域被设定为包括双目相机固定区域、激光发射器固定区域、电源模块固定区域以及工控模块固定区域；所述激光发射器固定区域包括第一侧面及激光发射平面，所述激光发射器的发射口透过设置于所述激光发射平面上的通孔、沿垂直于所述激光发射平面方向发射激光；所述双目相机固定区域包括第二侧面、第三侧面以及相机拍摄平面，所述双目相机的镜头透过设置于所述相机拍摄平面上的两个并列通孔、沿垂直于所述相机拍摄平面方向拍摄；其中，所述激光发射平面与所述第二侧面的夹角大于90°。2.根据权利要求1所述的道岔现场检测装置，其特征在于，所述激光发射器发出的激光照射在所述双目相机两个镜头拍摄区域重合部分的中心。3.根据权利要求1所述的道岔现场检测装置，其特征在于，所述外壳上表面呈点阵式分布有若干散热孔。4.根据权利要求1所述的道岔现场检测装置，其特征在于，所述相机拍摄平面与待探测岔尖呈45°夹角，且与基本轨距离为0.2-0.3米。5.一种道岔检测系统，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的检测装置。6.根据权利要求5所述的道岔检测系统，其特征在于，还包括控制单元以及系统分析单元；所述控制单元控制所述检测装置以设定频率对轨道运行状态下的道岔结构进行图像采集，并将所采集到的图像信息送...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪茂，高春丽，王继赟，冯健，
申请(专利权)人：大连维德集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21