[發(fā)明專(zhuān)利]一種列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911096007.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110715933A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張渝;彭建平;趙波;王澤勇;高曉蓉;趙全軻;馬莉;章祥;胡繼東;彭華;何圣熙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京主導(dǎo)時(shí)代科技有限公司;成都鐵安科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/88
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/88;G01N21/01;B61K9/12;G06T7/00
• 代理公司: 51237 成都市集智匯華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 冷潔

本發(fā)明公開(kāi)一種列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)，包括供輪對(duì)通行的軌道、用于照射輪對(duì)踏面的補(bǔ)光燈和用于對(duì)輪對(duì)踏面進(jìn)行圖像采集的相機(jī)，所述的補(bǔ)光燈傾斜于輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)平面來(lái)照射照射輪對(duì)踏面，所述的相機(jī)的視場(chǎng)中心方向垂直于軌道長(zhǎng)度方向。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，有效避免強(qiáng)反光，補(bǔ)光均勻性好，圖像明暗更加均勻，完全消除閘瓦、撒沙管等部件遮擋干擾，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)相機(jī)拍攝視場(chǎng)范圍內(nèi)無(wú)遮擋死角、無(wú)補(bǔ)光死角、無(wú)過(guò)曝亮斑拍攝，可視效果良好，輪對(duì)踏面狀況及缺陷特征顯著，達(dá)到無(wú)死角全覆蓋及提升圖像采集質(zhì)量的目標(biāo)，提高踏面缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及列車(chē)輪對(duì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

輪對(duì)是列車(chē)走行部的重要部件之一，其運(yùn)行正常與否直接影響列車(chē)運(yùn)行安全。輪對(duì)踏面的擦傷、局部凹陷等缺陷是影響列車(chē)運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性的重要因素。列車(chē)踏面的在線(xiàn)檢測(cè)通常采用非接觸光學(xué)測(cè)量的方式，這種方法具有安全、可適應(yīng)速度高、精度高等特點(diǎn)，但踏面缺陷往往由于拍攝方式的不同會(huì)在采集到的圖像中顯示出不同的狀態(tài)，為了保障后續(xù)的缺陷識(shí)別準(zhǔn)確性，圖像采集系統(tǒng)的光學(xué)布局非常重要，其直接決定了拍到的圖像的質(zhì)量，圖像的質(zhì)量較高則后續(xù)算法的難度會(huì)大大降低，檢測(cè)準(zhǔn)確性也會(huì)上升。

現(xiàn)有的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)有采用相機(jī)和補(bǔ)光燈同點(diǎn)位設(shè)置的方式，相機(jī)和補(bǔ)光燈位于輪對(duì)圓周的外側(cè)，如圖1所示，相機(jī)視場(chǎng)中心正對(duì)補(bǔ)光燈照射踏面表面所產(chǎn)生的反射光的中心，而處在相機(jī)視場(chǎng)其他區(qū)域的踏面表面的反射光的都不會(huì)直接有反射光進(jìn)入相機(jī)，完全靠踏面表面的漫射光，這就導(dǎo)致拍到的圖像呈現(xiàn)中間高亮而旁邊很暗的狀態(tài)，容易產(chǎn)生強(qiáng)反光，圖像質(zhì)量不利于檢測(cè)，有效檢測(cè)區(qū)域小，要想達(dá)到360度檢測(cè)需要布置大量的相機(jī)，成本高；還有采用相機(jī)與補(bǔ)光帶的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)，如圖2所示，相機(jī)與補(bǔ)光帶分布在輪對(duì)踏面圓周方向的不同位置，相對(duì)于前一種方式而言，相機(jī)視場(chǎng)中心下方的輪對(duì)踏面也被有效照亮，有更多的光進(jìn)入到相機(jī)中，圖像的有效打光面積增大，但相機(jī)視場(chǎng)中心上方的輪對(duì)踏面仍然難以被補(bǔ)光帶有效照亮，存在偏暗的狀況，采集到的圖像質(zhì)量較差?，F(xiàn)有的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)存在著強(qiáng)反光、補(bǔ)光不均勻、閘瓦、撒沙管遮擋等問(wèn)題，導(dǎo)致圖像質(zhì)量欠佳，影響踏面缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)，解決目前技術(shù)中輪對(duì)踏面圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)存在強(qiáng)反光、閘瓦、撒沙管遮擋，影響圖像采集質(zhì)量，降低踏面缺陷檢測(cè)準(zhǔn)確度的問(wèn)題。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)，包括供輪對(duì)通行的軌道、用于照射輪對(duì)踏面的補(bǔ)光燈和用于對(duì)輪對(duì)踏面進(jìn)行圖像采集的相機(jī)，所述的補(bǔ)光燈傾斜于輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)平面來(lái)照射照射輪對(duì)踏面，所述的相機(jī)的視場(chǎng)中心方向垂直于軌道長(zhǎng)度方向。本發(fā)明所述的列車(chē)輪對(duì)踏面在線(xiàn)圖像采集的光學(xué)布局結(jié)構(gòu)采用補(bǔ)光燈傾斜于輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)平面來(lái)照射照射輪對(duì)踏面的方式，有效避免強(qiáng)反光，同時(shí)采用相機(jī)的視場(chǎng)中心方向垂直于軌道長(zhǎng)度方向的方式來(lái)對(duì)輪對(duì)踏面進(jìn)行圖像采集，即相機(jī)從軌道的側(cè)向來(lái)對(duì)輪對(duì)踏面進(jìn)行圖像采集，能夠拍攝出輪對(duì)踏面的均勻清晰圖像，有更多的反射光進(jìn)入相機(jī)，圖像明暗更加均勻，完全消除閘瓦、撒沙管等部件遮擋干擾，提高圖像采集的質(zhì)量，提高踏面缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步的，還包括用于將被補(bǔ)光燈照射的輪對(duì)踏面反射向相機(jī)的反射鏡，利用反射鏡可有效擴(kuò)大視場(chǎng)范圍，并且便于相機(jī)位置的靈活設(shè)定。

進(jìn)一步的，所述的相機(jī)的視場(chǎng)中心方向平行于輪對(duì)的轉(zhuǎn)軸方向，安裝方便，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。

進(jìn)一步的，所述的補(bǔ)光燈為沿著軌道長(zhǎng)度方向的條形光，使在軌道長(zhǎng)度方向的補(bǔ)光更加均勻，使得拍攝得到的圖像明暗均勻，提高圖像質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述的相機(jī)的視場(chǎng)中心方向正對(duì)輪對(duì)踏面，即相機(jī)所采集的圖像為輪對(duì)踏面的正視圖像，能夠更清晰準(zhǔn)確的拍攝出踏面上的擦傷、凹坑等缺陷，提高圖像采集的質(zhì)量，提高踏面缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確度。