[實用新型]一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置

有效

• 申請號: 201821655668.X
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN209624409U
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 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: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型針對現有軌道人工巡檢所存在的效率低、成本高的問題，公開一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置，用于獲取軌道表面二維圖像和三維形貌數據，為軌道自動化巡檢提供有效數據。該系統由二維與三維成像模塊、成像控制模塊、數據采集與融合模塊組成；其中，二維與三維成像模塊由多個二維成像裝置與三維成像裝置組成，相鄰二維/三維成像裝置的成像/測量區域部分重疊，可對鋼軌系統、扣件系統、道床系統進行全覆蓋二維/三維成像；成像控制模塊用于產生成像控制信號，數據采集與融合模塊用于采集、融合二維/三維數據。本實用新型成像系統能夠為軌道自動化巡檢提供有效數據，提升軌道巡檢效率，有效保證軌道運行安全。

技術領域

本實用新型涉及一種鐵路基礎設施檢測領域的設備，具體指一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置。

背景技術

鐵路是國家運輸大動脈，在國民經濟、國民出行、國防運輸等諸多領域發揮著重大價值。軌道是鐵路運輸的基礎設施，軌道由道床系統、鋼軌系統、扣件系統組成。軌道在長期運行過程中，鋼軌系統會裂紋、龜裂等缺陷，扣件系統會產生螺栓松動、彈條斷裂、彈條脫落等缺陷，道床系統會存在裂紋、斷裂等缺陷。在地鐵中，道床系統還存在道床異物(乘客遺漏的物品：手機、水瓶等)、道床積水、道床板結等問題。

為保證列車運行安全，必須對軌道系統進行安全巡檢，目前受技術限制，多采用人工巡檢。在人工巡檢過程中，受人為因素干擾，難以準確、客觀地查找缺陷，且檢測效率低、成本高。

近期，有學者嘗試將線陣掃描成像技術應用于軌道巡檢中，通過獲取的扣件紋理圖像進行扣件缺陷檢測。但是，在二維紋理圖像上，很難有效判定螺栓松動、道床異物等缺陷。三維成像技術(《吳慶陽.線結構光三維傳感中關鍵技術研究[D].四川大學,2006.》)可以獲取被測對象表面的三維形貌數據，利用三維形貌數據，可容易地區分出口徑彈條缺失、螺栓松動等具有形狀或高度變化的缺陷。因此，在二維成像技術基礎上，引入三維成像技術，同時獲取軌道二維紋理圖像和三維形貌數據，有利于提升軌道可視化巡檢水平。為此，本實用新型擬提供一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置，同時獲取軌道表面二維圖像與三維形貌數據，為開展軌道可視化巡檢提供數據支撐。

實用新型內容

為實現高效的軌道可視化自動巡檢，本實用新型提供一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置，以獲取軌道表面二維圖像與三維形貌數據。

本實用新型的技術方案是：一種軌道可視化巡檢二維與三維融合成像裝置，由二維與三維成像模塊、成像控制模塊、數據采集與融合模塊組成。

所述二維與三維成像模塊由n1臺二維成像裝置、n2臺三維成像裝置組成，其中n1臺二維成像裝置通過視場拼接，對整個軌道表面進行成像，獲取鋼軌系統、道床系統和扣件系統的二維圖像，n2臺三維成像裝置通過視場拼接，對整個軌道表面進行三維成像，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臺二維成像裝置、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。

所述二維成像裝置為線陣掃描成像裝置，由線陣攝像機和照明光源組成；所述線陣攝像機為單色線陣攝像機，線陣攝像機成像平面與軌道縱向垂直，對軌道進行線陣掃描成像；所述照明光源由位于線陣攝像機兩側的2個條形光源組成，條形光源由k1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。

進一步，述照明光源為由k2個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。此時，照明光源斜向鋼軌投射，可減弱鋼軌頂部的強光反射，并且使線陣攝像機工作于暗場照明條件下，有利于對鋼軌表面的凹痕、波磨和掉塊等缺陷進行顯式成像。