[實用新型]一種軌道可視化巡檢成像系統

有效

• 申請號: 202020261213.0
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN211955259U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 左麗瑪
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種軌道可視化巡檢成像系統，包含3臺3D攝像機和3臺線結構光發生器，由3D攝像機拍攝3D圖像同時提取二維圖像，減少了線陣攝像機及其照明光源，在實現相同二維與三維融合成像的需求條件下，降低了系統成本；還通過增加2臺線陣攝像機和2臺線光源對鋼軌區域進行暗場照明成像，消除了鋼軌表面的鏡面反射干擾，從而拍攝到清晰的鋼軌表面圖像。

技術領域

本實用新型涉及軌道病害巡檢技術領域，具體涉及一種軌道可視化巡檢成像系統。

背景技術

軌道交通是我國交通運輸的支撐產業，在國民經濟發展、人民生活出行等諸多方面發揮著巨大價值。軌道作為軌道交通的基礎設施，其性能狀態與軌道交通運營安全密切相關。地鐵經長時間運行后，由于列車行軋、地基沉降、材料老化等多種原因，軌道狀態會逐漸惡化，隨機出現軌距改變、鋼軌斷裂、扣件失效等多種病害，若不能及時發現和處理，便有可能釀成列車脫軌等重大交通事故。因此，軌道檢測維護工作對于地鐵安全運營管理顯得尤為重要。

近年來，國內外將視覺成像技術應用軌道可視化巡檢，需要解決以下問題：對鋼軌、道床、扣件三大系統進行清晰成像，獲取關注病害的視覺信息。2D成像方法可以獲取表面紋理信息，但是失去了高度方向的形狀變化信息，難以實現螺栓浮起等高度變化病害的檢測。為此，近年來，將二維與三維成像技術應用于軌道可視化巡檢，同時獲取軌道全斷面二維與三維圖像，其中的三維圖像用于形狀變化檢測、二維圖像用于紋理缺陷檢測，比如裂紋、異物識別等。

在二維與三維融合成像中，面臨的挑戰包括：如何最大限度地、有效地獲取可用的視覺數據。其中，對于扣件系統而言，需要獲取扣件的紋理和三維形狀信息，在成像過程中，需要考慮解決鋼軌頭部遮擋干擾問題；對于道床系統而言，需要獲取道床的紋理與三維形狀信息，其中紋理圖像主要用于裂紋檢測、三維信息主要用異物檢測、尺寸測量等；對于鋼軌系統而言，需要將鋼軌表面的剝落掉塊、折斷、裂紋等信息獲取到，受三維成像精度的限制，難以獲取大視場、高精度三維數據，為此，對于這類病害，需要采用暗場照明成像，以凸顯出鋼軌表面的不平順性異常(比如裂紋、剝落掉塊、擦傷、魚鱗紋等)。但是，現有可視化視覺檢測系統，多采用明場照明(明場照明是指：光源照射方向與攝像機成像方向相同)方法獲取軌道表面圖像。明場照明可以很清楚地拍攝到扣件、道床表面的圖像，但是，因日常使用的鋼軌被列車車輪長期摩擦，近似于鏡面，而存在明顯的鏡面反射。從而導致，現有明場照明成像方法無法獲取軌道表面的裂紋等病害圖像。

針對上述鋼軌頭部遮擋軌距擋板區域的問題，專利CN201811188680.9提出采用2個線結構光布局于攝像機兩側提供照明，用于解決遮擋問題，該方法的缺點是線結構光數量多，成本高。針對上述鋼軌表面鏡面反射干擾問題，采用斜向下照明的線光源為鋼軌和扣件提供暗場照明，用于鋼軌和扣件區域二維成像，用于解決鋼軌表面鏡面反射干擾問題，拍攝鋼軌表面的裂紋等病害圖像；但是，以這種方式同時為鋼軌和兩側扣件區域提供照明，顯著增加了線光源照射區域寬度。在專利CN201811188680.9實施例2中，光源照明方向與成像方向角度為60度，常規鋼軌高度為176mm，線光源照明區域最小寬度為：176*tan(60)＝56.3mm，照射區域的長度一般為800mm，則需要800*56.3mm的照明區域，進而顯著增加了LED陣列線光源的功率要求。并且難以在依賴電池供電的智能巡檢機器人等小型化巡檢平臺使用。

為滿足在智能巡檢機器人(例如CN201910331806.1、CN201920560452.3)等低速應用場合下，軌道可視化巡檢任務的要求，急需研發一種適用于低速場合的成像系統，既能減少設備數量，降低系統成本，又能消除鋼軌表面鏡面反射干擾。

實用新型內容

為解決上述背景技術中的問題，本實用新型提供了一種軌道可視化巡檢成像系統，該系統適用于低速應用場合，不僅成本低，還能消除鋼軌表面鏡面反射干擾，拍攝鋼軌裂紋等病害。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種軌道可視化巡檢成像系統，該系統包含：