一种轨道线扫描成像控制信号发生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种轨道线扫描成像控制信号发生装置，该装置包含GPS模块、加速度计、处理电路以及安装盒，其中GPS模块用于获取列车运动速度；加速度计用于获取列车加速度信号；处理电路对GPS模块和加速度计获取的列车运动速度和加速度信号进行采集和处理，产生线扫描控制信号；本实用新型专利技术的控制信号装置在不安装光电编码器的情况下即可获得高精度里程脉冲信号，用于控制轨道巡检视觉系统进行轨道扫描成像。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道线扫描成像控制信号发生装置
本技术涉及轨道交通
，具体涉及一种轨道线扫描成像控制信号发生装置。
技术介绍
轨道交通是我们交通运输的支撑产业，在国民经济发展、人民生活出行等诸多方面发挥着巨大价值。轨道作为轨道交通的基础设施，其性能状态与轨道交通运营安全密切相关。地铁经长时间运行后，由于列车行轧、地基沉降、材料老化等多种原因，轨道状态会逐渐恶化，随机出现轨距改变、钢轨断裂、扣件失效等多种病害，若不能及时发现和处理，便有可能酿成列车脱轨等重大交通事故。因此，轨道检测维护工作对于地铁安全运营管理显得尤为重要。近年来，国内外以图像处理技术为核心的大型综合检测车在高铁建设项目中获得应用。典型产品有中国铁科院研制的“轨道状态巡检系统”、美国ENSCO公司生产的“TCIS轨道部件成像系统”、意大利MERMEC公司生产的“V-CUBE轨道检测系统”、英国Rial-Vison公司生产的“TrackImaging轨道成像系统”等。这些设备除了技术指标和部分功能外，工作原理和系统结构大同小异，都是通过在轨检车底部安装多台高速相机，连续拍摄轨道表面的序列图像，存储之后再利用计算机通过图像处理和模式识别的方法检测出其中的异常情况。这类大型综合检测车主要用于新建线路的竣工验收以及重要干道的定期检查，在满足城市轨道交通日常巡检要求方面还存在以下突出问题：1)综合检测巡检车数据处理时效性不强、存在安全隐患。目前，综合检测巡检车中巡检系统的数据处理方式为离线后处理，在检测结束后，由人工拷贝巡检数据，导出巡检视频，二次进行人工分析。在综合检测车实际运行中，从开始检测到拿到检测结果，约有1天延时，若出现较大或者重大缺陷则错过了第一发现时间，存在一定的安全隐患。2)综合检测巡检车开行频次覆盖率较低。目前，综合检测巡检车每条线每月巡检频率为1～2次，每月巡检覆盖率仅为6％，随着线网运营规模急速扩充，天窗点资源十分贫乏，天窗点时间短、计划少，综合检测巡检车开行轨道巡检难上加难，前期在10号线金花站出现轨道扣件多处弹条遗失事件，暴露出了巡检覆盖率不足带来的漏检弊端问题。针对这些问题，中国专利CN201910331806.1提出了一种用于轨道巡检的可拆卸小车，该小车挂载视觉成像模块对轨道进行成像，可实现轨道日常巡检。但是，这种轨道巡检小车需要占用“夜间检修窗口期”。而夜间检测窗口期对轨道巡检和维修非常重要。如何实现轨道日常巡检、并且不占用夜间检修窗口期，是提升城市轨道巡检水平的重要努力方向。为满足每日巡检需求、且不占用夜间检修窗口期，本技术提供一种挂载电客车轨道巡检系统。挂载电客车巡检系统，需要将现有视觉成像系统安装到电客车上。面向轨道巡检的视觉成像系统包括线阵摄像机或3D摄像机，参考《基于计算机视觉的车载轨道巡检系统研制》、专利201910356927.1等现有技术，这些视觉成像系统通常为线阵扫描成像系统。采用线阵扫描成像系统对钢轨表面进行2D或3D成像，一般而言，线阵扫描的成像分辨率间隔为1mm,因此，需要在电客车每移动1mm时，对轨道表面进行一次成像，这个成像过程需要一个TTL脉冲进行控制。在轨道巡检车、巡检机器人上通常采用光电编码器对车辆转动角度进行编码产生里程脉冲，用于视觉系统触发成像。然而，要将视觉系统挂载在日常运行的电客车上，并没有满足要求的里程脉冲信号供视觉成像系统使用，也因为安全因素或管理流程约束，通常无法在电客车上安装光电编码器用于产生满足视觉成像系统的里程脉冲信号。用于视觉成像控制的里程脉冲需求是:列车每移动1mm或2mm产生1个脉冲。因此，在列车上挂载轨道可视化智能巡检系统，必须解决在不能安装光电编码器的情况下，如何获取高精度里程脉冲信号的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种轨道线扫描成像控制信号发生装置及产生方法，无需安装光电编码器，即能获得高精度里程脉冲信号。为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：一种轨道线扫描成像控制信号发生装置，该装置包含：GPS模块，用于获取列车运动速度；加速度计，用于获取列车加速度信号；处理电路，对GPS模块和加速度计获取的列车运动速度和加速度信号进行采集和处理，产生线扫描控制信号；以及安装盒，用于安装所述GPS模块、加速度计和处理电路，并固定于所述轨道巡检视觉系统的运载平台上。进一步的，所述加速度计为单轴加速度传感器，加速度传感器的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向平行。进一步的，所述加速度计为三轴加速度传感器时，其中1个的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向平行，其余2个的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向垂直。进一步的，所述处理电路包含AD芯片、ARM芯片和DSP芯片；其中，AD芯片与ARM芯片可通信地连接，采集GPS模块和加速度计信号；ARM芯片与DSP芯片可通信地连接，DSP芯片处理GPS模块和加速度计信号，得到轨道巡检视觉系统线扫描控制信号脉冲频率参数，并反馈给ARM芯片，ARM芯片调用其PWM模块，产生对应频率的PWM信号，作为线扫描控制信号。进一步的，所述GPS模块包含GPS芯片和GPS天线。进一步的，所述GPS天线位于所述安装盒外部，并通过延长线引出到所述轨道巡检视觉系统的运载平台外部，避免GPS信号被屏蔽；进一步的，所述GPS模块与处理电路通过数据接口可通信地连接，所述数据接口为RS485。进一步的，所述GPS模块和加速度计由处理电路供电。进一步的，所述GPS模块和加速度计进行硬同步，其中加速度计刷新频率为100Hz，GPS模块刷新频率为10Hz；加速度计每刷新10次，GPS模块刷新一次；本技术的控制信号产生原理为：当列车运动时，加速度计对列车运动方向的加速度进行测量，根据加速度积分，获取运动里程信息，再根据单位时间内运动的里程，计算列车的瞬时速度，根据瞬时速度和线扫描成像控制分辨率需求，计算成像控制脉冲频率参数，产生对应频率的脉冲信号作为成像控制信号，同时，为了消除加速度计里程估计的累积误差，采用GPS模块定期对里程进行更新，以修正里程值，实现长期、稳定的列车运行瞬时速度值。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术的控制信号装置在不安装光电编码器的情况下即可获得高精度里程脉冲信号，解决在无法安装光电编码器，无法与列车内部控制系统连接以获取列车速度等情况下，实现轨道巡检成像系统控制，获取轨道表面视觉数据，为轨道病害巡检提供有效数据。并且，采用GPS+加速度计的方法，综合了单一方法所存在的问题：1)单纯采用加速度计，存在累积误差，无法长期、稳定地对列车运输瞬时速度进行估计，会产生不均匀的线扫描控制信号，进而导致图像畸变；2)单纯采用GPS，存在列车穿越隧道时，信号丢失，无法进行速度估计，且GSP刷新频率低，当列车速度剧烈变化时，难以快速跟踪列车速度变化，及时调整成像控制信号频率，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道线扫描成像控制信号发生装置，其特征在于，该装置包含：/nGPS模块，用于获取列车运动速度；/n加速度计，用于获取列车加速度信号；/n处理电路，对GPS模块和加速度计获取的列车运动速度和加速度信号进行采集和处理，产生线扫描控制信号；以及/n安装盒，用于安装所述GPS模块、加速度计和处理电路，并固定于轨道巡检视觉系统的运载平台上。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道线扫描成像控制信号发生装置，其特征在于，该装置包含：
GPS模块，用于获取列车运动速度；
加速度计，用于获取列车加速度信号；
处理电路，对GPS模块和加速度计获取的列车运动速度和加速度信号进行采集和处理，产生线扫描控制信号；以及
安装盒，用于安装所述GPS模块、加速度计和处理电路，并固定于轨道巡检视觉系统的运载平台上。


2.如权利要求1所述的轨道线扫描成像控制信号发生装置，其特征在于，所述加速度计为单轴加速度传感器，加速度传感器的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向平行。


3.如权利要求1所述的轨道线扫描成像控制信号发生装置，其特征在于，所述加速度计为三轴加速度传感器时，其中1个的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向平行，其余2个的轴向与所述轨道巡检视觉系统的运载平台的运动方向垂直。


4.如权利要求1所述的轨道线扫描成像控制信号发生装置，其特征在于，所述处理电路包含AD芯片、ARM芯片和DS...

【专利技术属性】
技术研发人员：左丽玛，
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