一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统论文和设计-袁小翠

全文摘要

本实用新型涉及机器视觉表面缺陷检测领域，具体涉及一种基于手推式轨检车的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统。一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，设置于手推式轨检车上，包括支架、光源、相机、光电编码器、供电装置和计算机，支架包括光源支架和相机支架；光源与光源支架活动连接，且可在光源支架上转动，为相机提供照明；相机固定于相机支架上；光电编码器与轨检车轮子连接，保持同轴转动产生脉冲信号，且输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像；供电装置为相机、光源和计算机提供电源；计算机本用来存储和实时显示图像采集状态。本实用新型的有益效果是：1、检测准确度更高。2、降低了工作强度，提高了轨道缺陷检测效率。3、可以折叠，携带方便。

主设计要求

1.一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，设置于手推式轨检车上，包括支架、光源、相机、光电编码器、供电装置和计算机，其特征在于：支架包括光源支架和相机支架；光源与光源支架活动连接，且可在光源支架上转动，为相机提供照明；相机固定于相机支架上；光电编码器与轨检车轮子连接，保持同轴转动产生脉冲信号，且输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像；供电装置为相机、光源提供电源；计算机用来存储和实时显示图像采集状态。

设计方案

2.根据权利要求1所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：所述手推式轨检车采用“工”字型结构，采集装置对称设置，通过连接杆连接，且连接杆间通过铰链连接。

3.根据权利要求1或2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：光源支架包括铰链、固定杆、活动杆、固定拉环和两根全螺纹螺杆；固定杆下端固定在轨检车上，上端固定在相机支架上；活动杆垂直于固定杆，且能在固定杆上活动；固定拉环固定在两根固定杆之间；铰链一面固定在活动杆上，另一面固定在光源的下端；两根全螺纹螺杆一端固定在拉环上，另一端穿过光源，用来固定调好角度的光源。

4.根据权利要求1或2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：相机支架包括滑轨、相机套筒和架子；架子包括连接固定在一起的两根横杆和两根竖杆，通过固定杆固定在小车上侧，用来固定和调节滑轨；滑轨的一端与架子连接固定，另一端为自由端；相机套筒的两端设置于滑轨上，并可在滑轨上上下滑动，用来固定相机。

5.根据权利要求2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：还包括推杆单元和计算机，所述推杆单元包括轴座、推杆和躺杆，轴座与连接杆固定；躺杆的两端分别与轴座、推杆连接固定，且躺杆与推杆成一定角度固定，用来放置计算机，计算机用来实时显示采集状态、处理和存储图像。

6.根据权利要求2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：还包括固定于连接杆上的光源控制器，所述光源控制器与光源连接，用于为光源提供恒流源，确保输入的光源的电流稳定，使光照强度均匀。

7.根据权利要求2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：还包括固定于连接杆上的电源，电源为蓄电池，经过逆变器将直流电转化为交流电，为各个耗电设备供电。

8.根据权利要求2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：还包括控制电路，控制电路以单片机为控制中心，用来读取和处理光源编码器的输出信号，根据光源编码器正反转输出信号的差异，判断轨检车轮子的转向，同时对光源编码器输出的脉冲计数，实现里程记录，并输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像。

9.根据权利要求2所述的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，其特征在于：在光源支架下方固定有两个轮子，轮子在推力的作用下在轨道上滑动。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器视觉表面缺陷检测领域，具体涉及一种基于手推式轨检车的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统。

背景技术

铁路是国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化交通工具，在综合交通运输体系中处于骨干地位。随着我国高速铁路运行速度的提升以及运载量的日益增大，高速列车对轨道部件的破坏力加大，表现为：扣件丢失、断裂，钢轨表面形成剥落掉块、擦伤、压溃、细小裂纹等各种缺陷。轨道部件的表面缺陷会威胁列车安全运输，加快对列车车轮的磨损和影响乘车舒适度等。因此，需要对轨道关键部件（如钢轨和扣件）的状态进行及时检测与分析，确保铁路运输的安全平稳发展。然而，传统轨道扣件的检测方法是人工巡检或者通过手持仪器检测，而这两种检测方式对工作人员的经验要求非常高，而且检测的准确度比较低，检测效率低。因此，需要提供一种效率高，准确度高的新型检测模式，以降低工作强度，从而改善工作人员的工作环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种工作强度低、效率高且检测准确度高的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，设置于手推式轨检车上，包括支架、光源、相机、光电编码器、供电装置和计算机，支架包括光源支架和相机支架；光源与光源支架活动连接，且可在光源支架上转动，为相机提供照明；相机固定于相机支架上；光电编码器与轨检车轮子连接，保持同轴转动产生脉冲信号，且输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像；供电装置为相机、光源和计算机提供电源；计算机用来存储和实时显示图像采集状态。优选的，所述手推式轨检车采用“工”字型结构，采集装置对称设置，通过连接杆连接，且连接杆间通过铰链连接。

优选的，光源支架包括铰链、固定杆、活动杆、固定拉环和两根全螺纹螺杆；固定杆下端固定在轨检车上，上端固定在相机支架上；活动杆垂直于固定杆，且能在固定杆上活动；固定拉环固定在两根固定杆之间；铰链一面固定在活动杆上，另一面固定在光源的下端；两根全螺纹螺杆一端固定在拉环上，另一端穿过光源，用来固定调好角度的光源。

优选的，相机支架包括滑轨、相机套筒和架子；架子包括连接固定在一起的两根横杆和两根竖杆，通过固定杆固定在小车上侧，用来固定和调节滑轨；滑轨的一端与架子连接固定，另一端为自由端；相机套筒的两端设置于滑轨上，并可在滑轨上上下滑动，用来固定相机。

进一步的，还包括推杆单元和计算机，所述推杆单元包括轴座、推杆和躺杆，轴座与连接杆固定；躺杆的两端分别与轴座、推杆连接固定，且躺杆与推杆成一定角度固定，用来放置工业计算机；计算机用来实时显示采集状态、处理和存储图像。

进一步的，还包括固定于连接杆上的光源控制器，所述光源控制器与光源连接，用于为光源提供恒流源，确保输入的光源的电流稳定，使光照强度均匀。

进一步的，还包括固定于连接杆上的电源，电源为蓄电池，经过逆变器将直流电转化为交流电，为各个耗电设备供电。

进一步的，还包括控制电路，控制电路以单片机为控制中心，用来读取和处理光源编码器的输出信号，根据光源编码器正反转输出信号的差异，判断轨检车轮子的转向，同时对光源编码器输出的脉冲计数，实现里程记录，并输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像。

进一步的，在光源支架下方固定有两个轮子，轮子在推力的作用下再轨道上滑动。

原理：推动轨检车使小车在轨道上移动同时带动光源编码器旋转，光源编码器产生脉冲经过控制电路处理后输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像，获取的图像经千兆以太网传输至工业计算机进行显示、存储和处理。

本实用新型的有益效果是：

1、光源可转动，检测轨道的范围扩大，使得检测准确度更高。

2、通过利用图像处理算法可以自动检测和识别轨道部件的缺陷，代替人工巡视，降低了工作强度，提高了轨道缺陷检测效率。

3、两端的采集装置通过铰链铰接，可以折叠，携带方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例主视结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本实用新型实施例轴测图；

图中，1、相机；2、光源；3、光源控制器；4、计算机；5、电源；6、逆变器；7、控制电路；8、光电编码器；9、滑轨；10、线阵相机套筒；11、铰链；12、固定拉环；13、两根全螺纹螺杆；14、固定杆；15、活动杆；16、轮子；17、合页铰链；18、躺杆。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本实用新型做进一步详述：一种手推式轨检车的轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统，设置于手推式轨检车上，包括：相机1、光源2、光源控制器3、计算机4、电源5、逆变器6、支架、控制电路7和光电编码器8；手推式轨检车采用“工”字型对称结构设计，采集装置对称设置，通过竖杆连接，竖杆下平面用板子封住，用来放置一些设备，竖杆间通过合页铰链17连接，可从中间折叠，携带方便。

相机1和光源2固定在轨检车一侧，线阵光源为相机提供照明。相机1通过千兆网线直接与工业计算机4相连接。

电源5、光源控制器3、逆变器6和控制电路7均放置在轨检车竖杆上。电源5为蓄电池，经过逆变器6将直流电转化为交流电，为各个耗电设备供电。光源控制器3为光源提供恒流源，确保输入的光源的电流稳定，使光照强度均匀。逆变器6将直流电转化为交流电，为这些设备供电。控制电路7以单片机为控制中心，用来读取和处理光源编码器8的输出信号，根据光源编码器8正反转输出信号的差异，判断轨检车轮子16的转向，同时对光源编码器8输出的脉冲计数，实现里程记录。

光电编码器8与轨检车轮子连接，并与轮子一起转动，保持同轴转动产生脉冲信号传送至控制电路。控制电路7放置在轨检车竖杆上，用来读取和处理光电编码器8的输出信号，同时对光电编码器8输出的脉冲计数，实现里程记录，并输出至相机，用来触发相机实时拍摄轨道图像。

推杆单元固定在合页铰链17旁，包括轴座、推杆和躺杆18，轴座与连接杆固定；躺杆的两端分别与轴座、推杆连接固定，且躺杆与推杆成一定角度固定，轨检车躺杆用来放置工业计算机4，计算机4作为上位机，用来运行相机1控制软件，显示和储存相机的图像信息。

以轨检车的左侧为例进行说明，包括两个轮子16、合页铰链17、躺杆18和支架。所述支架包括固定光源的支架和固定相机的支架；所述固定光源的支架包括铰链11、固定杆14、活动杆15、固定拉环12和两根全螺纹螺杆13；所述固定杆14下端固定在轨检车上，上端固定在相机支架上；活动杆15垂直于固定杆14固定，且能在固定杆上活动；固定拉环12固定在两根固定杆14之间；铰链一面固定在活动杆15上，另一面固定在光源2的下端，使光源能顺时针转动；两根全螺纹螺杆13一端固定在固定拉环12上，另一端穿过光源2，用来固定调好角度的光源2。固定相机的支架包括滑轨9、线阵相机套筒10和架子；所述相机套筒用来固定相机，滑轨用来固定线阵相机套筒；所述架子包括两根横杆和两根竖杆组成，用来固定和调节滑轨，架子通过固定杆固定在小车上，两个轮子16分别固定在光源支架下方，并且轮子能滑动，对检测车的横向距离微调。

光电编码器与手推式轨检车轮子连接，保持同轴转动产生信号，控制电路读取并处理编码器的输出信号，同时对光电编码器输出的脉冲计数，实现里程记录。相机和光源固定在手推车一侧，在光电编码器产生的脉冲下实时拍摄轨道图像，获取的图像利用计算机进行实时显示、存储和数据处理。该系统能够稳定的拍摄轨道图像，利用不同图像处理算法自动检测和识别轨道部件的缺陷，提高轨道维护效率。

上述实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式，不构成对本实用新型的限制，推杆单元并不限于附图所示的一个，也可以是躺杆连接固定于两侧竖杆上，躺杆间由推杆连接固定，推动起来更省力。本领域普通技术人员在本实用新型的基础上所做的任何引申、变形均在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统论文和设计

一种轨道部件表面缺陷视觉检测图像采集系统论文和设计-袁小翠

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