一种测量轮轨横向偏移的系统的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆检测技术领域，尤其涉及一种测量轮轨横向偏移的系统。

背景技术：

铁路列车在平行轨面上运行时如果有轻微扰动，轮对即会相对轨道做横向移动，这种移动的振幅对于控制列车的行车安全非常重要。目前监测列车轮轨横向偏移主要有非接触式和接触式两种测量方式，接触式测量是在转向架或者车体上安装位移传感器，通过测量转向架或车体的横向和纵向的相对位移来推算出轮轨在水平方向的运动趋势，这种测量方式速度快，安装简单，对列车的行车安全影响很小，但是测量点位与轮对之间存在减震装置，因此测量结果不能直接反应轮对的运行结果，只能做定性分析。第二种非接触式测量方式，使用工业相机拍摄车轮与轨道的实时画面，测量轮对和轨道之间的相对位置，这种方式的优点是可以直接测量出结果，但是目前遇到问题难以解决环境光对拍摄的影响，导致部分区域无法测量。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题之一，本实用新型的目的是提出一种测量轮轨横向偏移的系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种测量轮轨横向偏移的系统，包括外壳、同步控制器和处理器，所述外壳内封装有图像采集装置、两个一字线激光器和至少一个大功率led灯，所述同步控制器为所述图像采集装置、所述一字线激光器和所述大功率led灯提供同步信号，所述处理器与所述图像采集装置连接，所述两个一字线激光器发射两条平行的一字光线，一条一字光线照射在车轮上，另一条一字光线照射在轨道上。

进一步，所述大功率led灯的光源采用峰值功率为120w的led光源。

进一步，所述两个一字线激光器对称分布在所述图像采集装置的两侧。

进一步，所述图像采集装置包括相机和抗冲击镜头。

进一步，所述抗冲击镜头采用焦距为25mm的1英寸抗冲击镜头。

进一步，所述相机采用分辨率为1920x1080、帧率为300fps的1英寸靶面高速相机。

进一步，所述大功率led灯的数量为四个，四个所述大功率led灯安装在所述图像采集装置的四周。

本实用新型的有益效果是：一种测量轮轨横向偏移的系统，包括外壳、同步控制器和处理器，所述外壳内封装有图像采集装置、两个一字线激光器和至少一个大功率led灯，所述同步控制器为所述图像采集装置、所述一字线激光器和所述大功率led灯提供同步信号，所述处理器与所述图像采集装置连接，所述两个一字线激光器发射两条平行的一字光线，一条一字光线照射在车轮上，另一条一字光线照射在轨道上。本实用新型采用大功率led灯进行补光，抑制了环境光对测量结果的干扰，极大地提高了测量的精度。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例中一种测量轮轨横向偏移的系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中外壳的结构示意图。

附图标记：1、车轮；2、轨道；3、同步控制器；4、外壳；5、图像采集装置；6、大功率led灯；7、一字线激光器。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种测量轮轨横向偏移的系统，包括外壳4、同步控制器3和处理器，外壳4内封装有图像采集装置5、两个一字线激光器7和至少一个大功率led灯6，同步控制器3为图像采集装置5、一字线激光器7和大功率led灯6提供同步信号，处理器与图像采集装置5连接，两个一字线激光器7发射两条平行的一字光线，一条一字光线照射在车轮1上，另一条一字光线照射在轨道2上。

在本实施例中，同步控制器3是用来给图像采集装置5、大功率led和一字线激光器7提供同步控制信号，以使图像采集装置5、大功率led和一字线激光器7同步工作，采用现有的同步控制器3来实现即可。一字线激光器7用于产生两条平行的一字光线，一条一字光线照射在车轮1上，另一条一字光线照射在轨道2上；图像采集装置5用于采集车轮1及轨道2的图片，图片中包含一字线激光器7产生的一字光线；大功率led灯6用于补光，减少环境光对检测的影响。处理器用于对图像采集装置5采集的图像数据进行处理，采用具有数据处理能力的设备来实现即可。

进一步作为可选的实施方式，大功率led灯6的光源采用峰值功率为120w的led光源。

参见图2，进一步作为可选的实施方式，两个一字线激光器7对称分布在图像采集装置5的两侧。

进一步作为可选的实施方式，图像采集装置5包括相机和抗冲击镜头。

进一步作为可选的实施方式，抗冲击镜头采用焦距为25mm的1英寸抗冲击镜头。选用焦距为25mm的1英寸抗冲击镜头，能够在恶劣工况下保持成像的清晰稳定。

进一步作为可选的实施方式，相机采用分辨率为1920x1080、帧率为300fps的1英寸靶面高速相机。相机选用的是分辨率为1920x1080，帧率为300fps的1英寸靶面高速相机，采用光纤将数据传输至后端服务器(即处理器)。

参见图2，进一步作为可选的实施方式，大功率led灯6的数量为四个，四个大功率led灯6安装在图像采集装置5的四周。具体地，四个led灯位置均匀地设置在图像采集装置5的四周，对图像采集装置5进行均匀地补光。

以下结合具体实施例对上述系统进行详细解释说明，在具体实施例中所述的曝光指的是相机拍摄一张照片时的信号采集时间。

一种测量轮轨横向偏移的系统，包括相机、镜头、大功率led灯(以下简称led)和一字线激光器(以下简称激光器)，将相机、led、激光器、镜头封装在外壳结构上；同步控制器发出一个信号控制相机开始曝光、激光器开始发出示廓一字线激光以及led灯开始点亮照亮整个画面，相机曝光完毕后，激光器停止发出激光、led熄灭。

外壳结构挂装到车底，检测正式运行前将一块已知尺寸的尺寸校正板置于轮轨接触位置附近，使得画面中能够看到这块校正板，执行校正操作，将相机拍摄的画面转换为实际距离。相机对拍摄的画面进行监控，当监控到画面产生运动时，给相机发出拍摄指令，控制相机开始拍摄，并将数据实时通过光纤传输至后端的服务器(即处理器)，拍摄完预设的时间后，相机停止工作，转为待命状态。

相机、镜头、led光源吊装在列车车底，对准车轮和轨道的接触位置，拍摄车轮和轨道的接触的整个运动过程，将数据通过光纤传输至后端服务器，后端服务器对相机采集到的数据实时压缩、保存至本地的存储装置。调用本地存储装置中保存的数据，先执行校正操作，将相机拍摄的画面转换为实际的距离，然后对图像提取出绿色的通道的画面，转换为黑白图像，在画面中首先设置测量区域，在测量区域中通过阈值分割找出线激光器打到车轮和轨道上的两条示廓线，测量这两条直线的相对位置，得到轮轨偏移的实际距离，提取出横向分量，即所希望得到的结果。其中，校正操作指的是：相机拍摄出来的画面是没有实际单位的，通过相机画面我们只知道物体的相对大小，无法知道绝对尺寸，校正就是用一个已知尺寸的物体在相同位置做参考，将相机拍摄的物体与已知尺寸的物体做对比，从而得到待测物体的实际尺寸。

重复执行上述操作，得到整个轮轨偏移-时间曲线，记录结果，并设置一个阈值，当偏移亮超过阈值时，触发报警。

综上所述，本实施例相对于现有的技术方案，至少具有如下有益效果：

(1)、通过使用多个大功率同步led光源，无论在任何时候，补光灯的光强都远远超过了环境光的强度，因此抑制了环境光对测量结果的干扰，极大的提高了测量的精度。

(2)、采用一字线激光器对车轮和轨道示廓，轮廓清晰而且抗干扰能力强，测量精度得到了极大提高，解决了以往机器视觉的方法测量结果稳定性不足的问题。

(3)、通过机器视觉的方法，采用非接触式测量，直接测量得到轮轨的横向偏移，能够画出横向偏移-距离曲线，并可以设置阈值，实现超过报警功能。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。