一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：包括平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；所述钢轨图像采集系统包括结构光源(2601)、高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器；本发明专利技术能够识别钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息，还可对强化过程中的轨面湿度和温度、几何参数进行检测，为机器人在激光强化过程中规划作业路径提供准确、稳定的数据依据，机器人可针对不同的强化对象改变光斑的大小，控制强化层的深度，并对强化的轨面进行质量评估，以获得更好的强化效果。

A rail laser hardening car and its operation method based on image recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法
本专利技术属于钢轨激光强化领域，具体涉及一种基于图像识别的钢轨激光强化车及其作业方法。
技术介绍
我国高铁、城际、市域铁路以及城市轨道交通快速发展，运营里程以达到巨大的规模，在铁路提速的背景下，列车直接的承载基础设施——钢轨，担负着巨大的运营压力，由于轮轨作用，钢轨在服役期间会产生严重的磨损，明显缩减钢轨的使用寿命，每年都要因此进行大量钢轨的更换，造成巨大的经济损失，因此提高钢轨使用寿命对我国铁路及城市轨道交通的运营养护维修具有巨大的意义。目前，增加钢轨耐磨性，提高钢轨表面硬度，延长钢轨使用寿命的方式主要有两种：第一种，在钢轨生产过程中，进行淬火工艺处理；第二种，在钢轨使用中出现磨损时，通过打磨设备对钢轨缺陷部位进行修型打磨。第一种方式是从钢轨的原始性能方面对其耐磨性进行加强，采用中频加热+喷风/雾冷冷却的方法进行淬火，但也会存在风、雾冷却不均匀导致钢轨表面硬度不均匀的情况，易产生轨面剥落、擦伤等失效，影响钢轨的使用寿命。第二种方式是从钢轨的服役状态方面对磨损本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：包括平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；/n所述第一集装车体(1)和第二集装车体(15)均可拆卸地安装在所述平板车(26)上；所述平板车(26)用于承载走行，所述第一集装车体(1)用于提供能源，所述第二集装车体(15)用于强化作业；/n所述钢轨图像采集系统用于对钢轨的轨面大小进行检测，包括结构光源(2601)、高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器；所述平板车(26)的前端下方共安装有四组所述结构光源(2601)和高速摄像机(2602)，每两组结构光源(2601)和高速摄像机(...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：包括平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)，三者相互独立，还包括钢轨图像采集系统；
所述第一集装车体(1)和第二集装车体(15)均可拆卸地安装在所述平板车(26)上；所述平板车(26)用于承载走行，所述第一集装车体(1)用于提供能源，所述第二集装车体(15)用于强化作业；
所述钢轨图像采集系统用于对钢轨的轨面大小进行检测，包括结构光源(2601)、高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器；所述平板车(26)的前端下方共安装有四组所述结构光源(2601)和高速摄像机(2602)，每两组结构光源(2601)和高速摄像机(2602)对称分布布置在钢轨的两侧，用于一股钢轨的图像采集；
所述结构光源(2601)用于将激光投射在钢轨表面上，所述高速摄像机(2602)用于捕捉钢轨表面反射的激光，所述图像采集板用于采集反射后的钢轨激光信息，所述图像处理器用于分析处理采集到的图像信息并形成硬化状态信息及几何尺寸信息数据，并用于指导钢轨激光强化作业。


2.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述高速摄像机(2602)、图像采集板、图像处理器及所述第一集装车体(1)中的中央控制器依次通过信息线连接。


3.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述第二集装车体(15)的尾部安装有机器人(14)，所述机器人(14)具有多个可转动的关节，其机械臂能够实现三维运动，其机械臂端部搭载激光发射头、湿度传感器、温度传感器，所述激光发射头可以根据轨面大小调整不同大小的光斑，可以根据钢轨损伤程度控制激光强化的深度，所述湿度传感器、温度传感器用于对轨面湿度、轨面温度进行检测。


4.如权利要求3所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述机器人(14)根据钢轨硬化状态信息及几何尺寸信息调整机械臂姿态，以控制激光发射头始终对准钢轨轨顶面，规划激光强化的路径。


5.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)三者之间预留有电气接口，第一集装车体(1)和第二集装车体(15)通过限位柱(25)及限位杆(29)实现在平板车(26)上的安装与固定，安装完毕后通过连接电气接口实现平板车(26)、第一集装车体(1)、第二集装车体(15)三者之间的能量及信息连通。


6.如权利要求1所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述第一集装车体(1)包括为驾驶间、发电间、操作间、线缆间在内的多个隔间，不同的隔间之间通过分隔板分割开成独立的空间，隔间之间通过设置在分隔板上的车门(32)进行连通。


7.如权利要求6所述的基于图像识别的钢轨激光强化车，其特征在于：
所述驾驶间中安装驾驶台(27)和驾驶座椅(2)，供驾驶人员在作业过程中观察轨道情况；
所述发电间内设置发电机组(4)和电气柜(5)，发电机组(4)产生的电能供激光强化车上的其他设备使用，电气柜(5)中安装发电机控制所需的硬件设备；
所述操作间内设置操作台(8)、第一空调室外机(22)、第一空调室内机(7)，操作台(8)用于为机器人(14)作业过程以及平板车(26)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小华，许克亮，张琨，张浩，殷勤，游鹏辉，史明红，周明翔，刘辉，张俊岭，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42