一种基于三维成像的铁轨检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于三维成像的铁轨检测系统，包括移动巡检装置，所述移动巡检装置上设有中央处理器和都与中央处理器连接的三维成像系统、定位系统、激光测距系统和通讯模块，所述三维成像系统随着移动巡检装置的移动实时产生铁轨的三维模型。与现有技术相比，本发明专利技术通过三维成像系统以及激光测距系统，可检测较多的常见铁轨故障，提高了检测效率，大大减少人员工作量；结合超声波检测技术来构成冗余系统，用来判断识别检测结果的正确性，可使检测结果准确可靠；利用远程服务器将铁轨检测信息实时在存储起来，通过大数据分析数据可以对铁轨状态信息分析并给出保养与维修建议。

A rail detection system based on 3D imaging

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维成像的铁轨检测系统
本专利技术涉及铁路轨道检测
，尤其是涉及一种基于三维成像的铁轨检测系统。
技术介绍
在当前的社会生活中，地铁已经成为生活中必不可少的交通工具，尤其是在人口众多的大型城市，地铁的发展直接影响到该城市的进一步建设。因此，我们要加强钢轨的养护工作，这样才能延长钢轨的使用寿命，同时也能保证人们的人身安全。重视钢轨的质量，定期对钢轨进行检查，如果发现问题要及时加以处理，这样才能保证地铁的正常运行。钢轨的主要病害及成因分析：在地铁运行的过程中，钢轨是主要受力的部分，其中钢轨要承受的力主要包括垂直方向的压力、水平方向的压力、温度应力以及纵向爬行方向的力等。在这些力的作用下，钢轨极为容易受到损害，具体的损害部位如下：1、首先是接头部位的损害：在接头处主要存在的问题是焊接问题，造成该问题的诱因在于焊接的过程中受到施工工艺的影响，较为容易产生损伤的状况。2、钢轨磨损的影响：磨损在地铁运行的过程中是无法避免的现象。3、钢轨侧面磨损。4、钢轨肥边：主要是在曲线外股钢轨和直线钢轨轨顶内侧被压溃后所产生的。5、鱼鳞纹：鱼鳞伤是起源于轨头表面一种近似鱼鳞状金属破碎的疲劳伤损。6、道岔岔心伤损情况：道岔岔心主要是金属疲劳强度不足和车轮的重复作用，最终形成疲劳损伤。由上可知对于钢轨的检测是十分必要的。为了保证正常运营，实际检测通常在凌晨，时间短、任务重，主要是人工检测为主。这就要求工人具备一定的识别故障的能力。考虑到人员的能力不同，有时不同的外界因素干扰都有可能导致人为的误判。现有技术关于铁轨检测方法较多，主流技术是利用超声波原理进行探伤，其中也有提到采集图像分析图像的技术。但是，在实际维修检测时主要还是人工检测为主，依靠专门仪器检测的方式普及率不高，主要有如下原因：1、现有技术检测准确率有待进一步提高，由于轨道检测十分重要，由于漏检引发的故障可能会造成灾难性的后果，故使用检测仪器普及率不高；2、现有技术检测的范围不全面。由于轨道检测涉及的范围很广，现有技术可能只具备单一的检测功能，故检测范围有待进一步提高；3、现有检测技术较为保守，主流检测以超声波检测为主，目前科学技术发展越来越快，轨道检测技术有待进一步发展更新。故十分有必要研发一种高效可靠的检测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于三维成像的铁轨检测系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于三维成像的铁轨检测系统，包括移动巡检装置，所述移动巡检装置上设有中央处理器和都与中央处理器连接的三维成像系统、定位系统、激光测距系统和通讯模块，所述三维成像系统随着移动巡检装置的移动实时产生铁轨的三维模型。优选的，所述中央处理器通过所述通讯模块连接服务器。优选的，还包括超声波探测系统，所述超声波探测系统与所述中央处理器连接。优选的，所述三维成像系统包括上、左、右三个方向设置的摄像头，三个摄像头都与图像处理器连接，所述图像处理器与所述中央处理器连接。优选的，所述图像处理器包括依次连接的协议解码模块、时钟域变换及RGB格式转换模块、DDR模块、图像预处理模块和三维图像合成模块，所述DDR模块和图像预处理模块分别都设有与3个摄像头分别对应的3个。优选的，所述三维图像合成模块采用相位干涉技术。优选的，所述定位系统包括电子标签读写器，铁轨上设有存有轨道位置信息的电子标签。优选的，所述定位系统包括还包括速度传感器。优选的，还包括与所述中央处理器无线连接的移动终端。优选的，还包括与所述中央处理器连接的显示器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、通过三维成像系统以及激光测距系统，可检测较多的常见铁轨故障，提高了检测效率，大大减少人员工作量，通过三维图像可以更直观的了解铁轨状态。2、利用服务器将铁轨检测信息实时在存储起来，通过大数据分析数据可以对铁轨状态信息分析并给出保养与维修建议；通过积累历史数据，分析常见故障特点，对于经常出现故障的位置进行技术改进，消除故障。3、结合超声波检测技术来构成冗余系统，用来判断识别检测结果的正确性，可使检测结果准确可靠。4、采用速度传感器和电子标签读写器共同来定位本系统所在铁轨的位置，保证了定位精度。附图说明图1为本专利技术系统的整体结构示意图；图2为本专利技术系统中三维成像系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，本申请提出一种基于三维成像的轨道检测系统，主要利用三维成像技术对轨道状态进行诊断，同时结合超声波检测技术来构成冗余系统。通过本系统可以快速识别轨道多种故障或隐患模式，从而保证维修效率与准确性。本系统包括移动巡检装置，一般为巡检小车，移动巡检装置上设有中央处理器1和都与中央处理器1连接的三维成像系统2、定位系统3、激光测距系统4和通讯模块6。三维成像系统2随着移动巡检装置的移动实时产生铁轨的三维模型。通讯模块6包括无线通讯模块。中央处理器1设在具有外围电路的主板上。中央处理器1连接显示器8和移动终端9，本实施例中，移动终端9为手机。显示器8可为本地显示器或远程显示器，本地显示器则直接与中央处理器1连接，远程显示器通过网络与中央处理器1连接。中央处理器1可通过无线网络将判断结果实时的发送到移动终端9或者显示器8上。对于故障位置会做标记并提醒工作人员进行检修。显示器8会显示轨道的三维模型，用户可手动操作翻转模型来观察轨道状态。下面详细介绍与中央处理器1连接的各个系统。三维成像系统2：本实施例中三维成像系统2包括上、左、右三个方向设置的摄像头，将三个摄像头通过三个方向(上、左、右)对铁轨进行实时拍摄，将拍摄信息数据送入图像处理器中，处理后输出轨道三维图像信息，将这些信息上传到中央处理器1中。中央处理器1一方面将接收到的信息保存到服务器7中，另一方面将处理结果显示到显示器8以及手机上。除此之外，三维成像系统2也可采用激光三维成像技术等其他现有技术实现。本实施例中，图像处理器采用FPGA，具体设计见图2，包括依次连接的协议解码模块、时钟域变换及RGB格式转换模块、DDR模块、图像预处理模块和三维图像合成模块。DDR模块和图像预处理模块分别都设有与3个摄像头分别对应的3个。本申请中图像处理器采用现有的图像处理技术，其计算机程序都为现有技术，不存在方法的改进，具体处理过程如下：摄像头将视频流数据首先送入协议解码模块，由于本实施例中所选摄像头的输出视频格式是基于ITU656协议，需要将其转换为方便处理的RGB格式，故首先要依据协议将有用数据抓取出来。抓取出来的数据进入时钟域变换及RGB格式转换模块，该模块主要功能是将接收到的抓取数据进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维成像的铁轨检测系统，包括移动巡检装置，其特征在于，所述移动巡检装置上设有中央处理器和都与中央处理器连接的三维成像系统、定位系统、激光测距系统和通讯模块，所述三维成像系统随着移动巡检装置的移动实时产生铁轨的三维模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维成像的铁轨检测系统，包括移动巡检装置，其特征在于，所述移动巡检装置上设有中央处理器和都与中央处理器连接的三维成像系统、定位系统、激光测距系统和通讯模块，所述三维成像系统随着移动巡检装置的移动实时产生铁轨的三维模型。


2.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的铁轨检测系统，其特征在于，所述中央处理器通过所述通讯模块连接服务器。


3.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的铁轨检测系统，其特征在于，还包括超声波探测系统，所述超声波探测系统与所述中央处理器连接。


4.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的铁轨检测系统，其特征在于，所述三维成像系统包括上、左、右三个方向设置的摄像头，三个摄像头都与图像处理器连接，所述图像处理器与所述中央处理器连接。


5.根据权利要求4所述的一种基于三维成像的铁轨检测系统，其特征在于，所述图像处理器包括依次连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏斐，
申请(专利权)人：上海铁路通信有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31