[實用新型]一種軌道可視化巡檢RGBD成像裝置

有效

• 申請號: 201821655667.5
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN209606343U
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 左麗瑪;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 成都精工華耀科技有限公司
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/88;B61K9/08;B61K9/10;H04N9/04;H04N5/247;H04N5/232;H04N13/204
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1.一種軌道可視化巡檢RGBD成像裝置，其特征在于，由RGBD成像模塊、成像控制模塊、數據采集與融合模塊、支撐裝置和遮光罩組成；

所述RGBD成像模塊由n1臺彩色成像裝置、n2臺深度成像裝置組成，其中n1臺彩色成像裝置通過視場拼接，對整個軌道表面進行RGB彩色成像，n2臺深度成像裝置通過視場拼接，對整個軌道表面進行深度成像，獲取鋼軌系統、道床系統和扣件系統的三維形貌數據；

所述n1臺彩色成像裝置、n2臺三維成像裝置之間位置固定且剛性連接，n1、n2的取值范圍為1～9；

所述彩色成像裝置為彩色線陣掃描成像裝置，由線陣攝像機和照明光源組成；所述線陣攝像機為RGB彩色線陣攝像機；線陣攝像機的成像平面與軌道縱向垂直；所述照明光源發出白光，由位于線陣攝像機兩側的2個條形光源組成，條形光源由k個LED燈珠共線、串行排列而成，每1個LED燈珠前端設置1個聚光鏡，k1個LED燈珠發出光線以拼接方式實現長條形區域照明；2個條形光源拼接后，垂直向下照射軌道表面，照射區域完全覆蓋線陣攝像機成像區域，k1的取值范圍為5-100；

所述深度成像裝置為線結構光三維掃描裝置，由1個線結構光發生器和1臺3D攝像機組成；

所述線結構光由單波長激光器和柱面鏡組成，其中激光器產生點狀光源，柱面鏡對點光源進行光路調制，產生錐形線結構光；

所述線結構光平面與軌道縱向垂直，3D攝像機光軸與線結構光平面夾角為b，b的取值范圍為30-60度，線結構光照射區域厚度不超過5mm、長度超出3D攝像機成像視場區域；

所述3D攝像機為基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式圖像處理系統，具有線結構光3D測量功能，拍攝線結構光投射在軌道表面的光條，計算和輸出光條處軌道表面三維數據；

所述成像控制模塊由角度編碼器和控制信號發生器組成；

所述角度編碼器安裝在里程計數輪上，對里程計數輪轉動角度進行編碼產生里程脈沖信號；

所述里程計數輪為圓柱輪，通過軸承固定在運載平臺上，里程計數輪是隨動輪，里程計數輪搭在鋼軌頂部，并通過預壓彈簧緊頂鋼軌頂部，角度編碼器的轉動軸與里程計數輪固定；

所述控制信號發生器為嵌入式硬件電路，用于產生n1+n2路同步的脈沖信號，分別輸入n1臺二維成像裝置和n2臺三維成像裝置；

所述數據采集與融合模塊為計算機，用于產生控制指令，采集和存儲脈沖數量、彩色圖像和深度圖像，得到整個軌道斷面RGBD成像數據；

所述支撐裝置用于固定RGBD成像模塊、計算機和遮光罩；

所述遮光罩是由5塊平板拼接而成的、底部開口方形盒，平板為不透光、非剛性材料；遮光罩套裝在支撐裝置上，用于遮擋頂部和四周區域的環境光；遮擋區域大于RGBD成像區域。

2.根據權利要求1所述的一種軌道可視化巡檢RGBD成像裝置，其特征在于，所述照明光源為由k2個白光LED燈珠共線、串行排列而成的條形光源；所述照明光源斜向下照射軌道表面，照射區域完全覆蓋線陣攝像機成像區域；所述光源照射方向與線陣攝像機成像方向的角度為a，a的取值為10-80度，k2的取值范圍為5-100。

3.根據權利要求1所述的一種軌道可視化巡檢RGBD成像裝置，其特征在于，所述深度成像裝置中，采用折疊光路方式縮短三維成像裝置長度，具體結構是：在3D攝像機成像光路上設置一塊反射鏡，在反射鏡的反射光路上安裝3D攝像機，3D攝像機通過反射鏡對線結構光照射區域進行成像。

4.根據權利要求3所述的一種軌道可視化巡檢RGBD成像裝置，其特征在于，所述深度成像裝置中線結構光的波長范圍為700-1000nm，并在3D攝像機前端加裝對應波長的窄帶濾光片。