制动梁清洗生产线、识别定位系统、装置及方法与流程

1.本发明涉及制动梁定位的技术领域，特别是涉及制动梁清洗系统、识别定位机构及方法。


背景技术：

2.制动梁是铁路车辆基础制动装置的最重要部分，主要起到车辆制动时把制动力通过制动梁传到闸瓦，使车辆停止前进。在列车运行过程中，制动梁会承受较大的交变载荷及冲击力(包括在制动时承受制动力以及车轮对闸瓦的反作用力)，因此，需要定期对制动梁进行损伤检测，为了保证损伤检测的准确性，需要先对制动梁进行清洗和除锈，但是由于制动梁两端的结构较为复杂(例如端部设有转轴和滑块)，即传统的清洗方式无法进行有效的定位，从而影响对制动梁的除锈效果。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对传统清洗方式无法进行有效定位的问题，提供一种制动梁清洗系统、识别定位机构及方法。
4.一种识别定位方法。包括如下步骤：获取制动梁端部区域的上方图像，根据所述上方图像得到所述制动梁端部在x-y平面上的第一位置信息与第一角度信息；获取制动梁端部区域长边端部的端侧图像，根据所述端侧图像得到所述制动梁端部在x-z平面上的第二位置信息与第二角度信息；对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角度信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部的三维坐标。
5.一种识别定位装置，采用所述的识别定位方法，还包括：第一图像采集模块、第二图像采集模块与中枢处理模块，所述第一图像采集模块用于获取制动梁端部区域的上方图像，根据所述上方图像得到所述制动梁端部在x-y平面上的第一位置信息与第一角度信息；所述第二图像采集模块用于获取制动梁端部区域长边端部的端侧图像，根据所述端侧图像得到所述制动梁端部在x-z平面上的第二位置信息与第二角度信息；所述中枢处理模块用于对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角度信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部的三维坐标。
6.一种识别定位系统，包括所述的识别定位装置，还包括：第一图像采集机构、第二图像采集机构与中枢处理机构，所述第一图像采集机构位于所述制动梁端部的上方，所述第一图像采集模块用于执行所述第一图像采集模块，所述第二图像采集模块位于所述制动梁端部的侧面，所述第二图像采集机构用于执行所述第二图像采集模块；所述中枢处理机构用于执行所述中枢处理模块。
7.一种制动梁清洗生产线，包括所述的识别定位系统，还包括制动梁、清洗机器人与输送机构；所述输送机构用于输送所述制动梁，所述清洗机器人通过所述识别定位系统对所述制动梁的端部进行定位清洗。
8.在其中一个实施例中，在对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角度
信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部的三维坐标的步骤中，包括步骤：将所述制动梁放置在输送本体上进行输送，且所述制动梁的轴向方向与所述输送本体的输送方向相垂直，以所述输送本体的输送方向定义为x轴、所述制动梁贴合于所述输送本体表面的长度方向定义为y轴、以所述制动梁的装配高度或所述输送本体的装配高度方向为z轴建立三维坐标系。
9.在其中一个实施例中，所述第一图像采集机构包括第一相机、第一条形光照件与第二条形光照件，所述第一相机与所述中枢处理机构电性连接，所述第一相机位于所述制动梁端部的上方，所述第一条形光照件与所述第二条形光照件分别位于所述第一相机的两侧，且所述第一条形光照件与所述第二条形光照件均朝向所述制动梁端部进行照射。
10.在其中一个实施例中，所述第二图像采集机构包括第二相机与环形照明件，所述第二相机与所述中枢处理机构电性连接，所述第二相机位于所述制动梁端部的侧面，所述环形照明件沿所述第二相机的周向套设在所述第二相机的外侧，且所述环形照明件朝向所述制动梁端部进行照射。
11.在其中一个实施例中，所述输送机构包括输送本体、输送块与固定组件，所述输送块可移动地装设在所述输送本体上，所述制动梁通过所述固定组件固定在所述输送块上。
12.在其中一个实施例中，所述固定组件包括第一固定座与第二固定座，所述第一固定座与所述第二固定座间隔设置在所述输送块上，所述第一固定座与所述第二固定座均用于与所述制动梁固定配合。
13.在其中一个实施例中，所述第一固定座上设有用于与所述制动梁其中一端固定抵触的第一装配槽，所述第二固定座上设有用于与所述制动梁另一端固定抵触的第二装配槽。
14.在其中一个实施例中，所述制动梁清洗生产线还包括固定架与调位机械手，所述第一图像采集机构通过所述固定架固定在所述输送机构的一侧，所述第二图像采集机构装设在所述调节机械手上。
15.上述识别定位方法在使用时，根据需要可以采用相机或图像采集器对制动梁的目标部位进行照射采集。例如：确定相机在制动梁端部上方的第一固定位置，以及相机在制动梁侧面的第二固定位置，然后利用一个相机依次放置在第一固定位置及第二固定位置上，并最终获取制动梁的端部上方和制动梁端部侧面的图像采集。或者，采用两个相机，两个相机分别放置第一固定位置和第二固定位置上，即其中一个相机从制动梁端部上方进行图像采集，另一个相机从制动梁的侧面进行图像采集。最后，根据相机的自身功能选择是否增加中枢处理器对第一位置信息、第二位置信息、第一角度信息及第二角度信息进行整合并最终得出制动梁端部的三维坐标。上述识别定位方法实现了对制动梁端部的三维坐标定位，即保证了制动梁端部的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部的有效定位。
16.上述识别定位装置在使用时，采用上述识别定位方法，通过第一图像采集模块、第二图像采集模块与中枢处理模块进行协同处理，从而能够得出制动梁端部的三维坐标。即上述识别定位装置实现了对制动梁端部三维坐标定位，即保证了制动梁端部的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部的有效定位。
17.上述识别定位系统在使用时，采用上述识别定位装置，通过第一图像采集机构、第
二图像采集机构与中枢处理机构进行协同处理，从而能够得出制动梁端部的三维坐标。即上述识别定位系统实现了对制动梁端部三维坐标定位，即保证了制动梁端部的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部的有效定位。
18.上述制动梁清洗生产线在使用时，将待清洗的制动梁放置在输送机构上，然后通过识别定位系统获取制动梁端部的三维坐标信息，清洗机器人根据三维坐标信息对制动梁的端部进行定位清洗。上述识别定位系统通过定位制动梁端部的三维坐标信息，保证了制动梁端部的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而保证了制动梁清洗生产线对于制动梁的有效清洗。
附图说明
19.图1为识别定位方法的流程图；
20.图2为识别定位装置的流程图；
21.图3为识别定位系统的原理示意图；
22.图4为制动梁的结构示意图；
23.图5为制动梁清洗生产线的结构示意图。
24.10、第一图像模块，20、第二图像模块，30、中枢处理模块，100、第一图像采集机构，110、第一相机，120、第一条形光照件，130、第二条形光照件，200、第二图像采集机构，210、第二相机，220、环形照明件，300、中枢处理机构，400、制动梁，410、制动梁端部，500、清洗机器人，600、输送机构，610、输送本体，620、输送块，630、固定组件，631、第一固定座，632、第二固定座，633、第一装配槽，654、第二装配槽。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.结合图1所示，在一个实施例中，一种识别定位方法，包括如下步骤：
32.s100、获取制动梁端部410区域的上方图像，根据所述上方图像得到所述制动梁端部410在x-y平面上的第一位置信息与第一角度信息；
33.s200、获取制动梁端部410区域的端侧图像(指制动梁长边两端的端部图像，即制动梁长边侧左右两端的图像)，根据所述端侧图像得到所述制动梁端部410在x-z平面上的第二位置信息与第二角度信息；
34.s300、对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角度信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部410的三维坐标。
35.上述识别定位方法在使用时，根据需要可以采用相机或图像采集器对制动梁400的目标部位进行照射采集。例如：确定相机在制动梁端部410上方的第一固定位置，以及相机在制动梁400侧面的第二固定位置，然后利用一个相机依次放置在第一固定位置及第二固定位置上，并最终获取制动梁400的端部上方和制动梁端部410侧面的图像采集。或者，采用两个相机，两个相机分别放置第一固定位置和第二固定位置上，即其中一个相机从制动梁端部410上方进行图像采集，另一个相机从制动梁400的侧面进行图像采集。最后，根据相机的自身功能选择是否增加中枢处理器对第一位置信息、第二位置信息、第一角度信息及第二角度信息进行整合并最终得出制动梁端部410的三维坐标。上述识别定位方法实现了对制动梁端部410的三维坐标定位，即保证了制动梁端部410的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部410的有效定位。
36.在一个实施例中，根据计算需要，第一角度信息包括制动梁端部410结构轮廓相对于x轴和/或y轴的夹角信息；以及第二角度信息包括制动梁端部410结构轮廓相对于x轴和/或z轴的夹角信息。
37.结合图2所示，在一个实施例中，一种识别定位装置，采用所述的识别定位方法，还包括：第一图像采集模块、第二图像采集模块与中枢处理模块30，
38.所述第一图像采集模块用于获取制动梁端部410区域的上方图像，根据所述上方图像得到所述制动梁端部410在x-y平面上的第一位置信息与第一角度信息；
39.所述第二图像采集模块用于获取制动梁端部410区域的端侧图像，根据所述端侧图像得到所述制动梁端部410在x-z平面上的第二位置信息与第二角度信息；
40.所述中枢处理模块30用于对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角
度信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部410的三维坐标。
41.上述识别定位装置在使用时，采用上述识别定位方法，通过第一图像采集模块、第二图像采集模块与中枢处理模块30进行协同处理，从而能够得出制动梁端部410的三维坐标。即上述识别定位装置实现了对制动梁端部410三维坐标定位，即保证了制动梁端部410的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部410的有效定位。
42.在一个实施例中，一种识别定位系统，包括所述的识别定位装置，还包括：第一图像采集机构100、第二图像采集机构200与中枢处理机构300，所述第一图像采集机构100位于所述制动梁端部410的上方，所述第一图像采集模块用于执行所述第一图像采集模块，所述第二图像采集模块位于所述制动梁端部410的侧面，所述第二图像采集机构200用于执行所述第二图像采集模块；所述中枢处理机构300用于执行所述中枢处理模块30。
43.上述识别定位系统在使用时，采用上述识别定位装置，通过第一图像采集机构100、第二图像采集机构200与中枢处理机构300进行协同处理，从而能够得出制动梁端部410的三维坐标。即上述识别定位系统实现了对制动梁端部410三维坐标定位，即保证了制动梁端部410的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而实现了对于制动梁端部410的有效定位。
44.结合图3所示，在一个实施例中，所述第一图像采集机构100包括第一相机110、第一条形光照件120与第二条形光照件130，所述第一相机110与所述中枢处理机构300电性连接，所述第一相机110位于所述制动梁端部410的上方，所述第一条形光照件120与所述第二条形光照件130分别位于所述第一相机110的两侧，且所述第一条形光照件120与所述第二条形光照件130均朝向所述制动梁端部410进行照射。具体地，中枢处理机构300可以是单片机或芯片。同时根据安装需要，中枢处理机构300可以与第一相机110整机安装或中枢处理机构300与第一相机110分离安装。第一相机110可以是ccd相机或3d相机。进一步地，当第一相机110采集到制动梁端部410的图像后，中枢处理机构300对图像进行高斯滤波处理，对图像进行二值化转化获取图像轮廓并根据轮廓面积过滤小轮廓；在中枢处理机构300内预设位置模板，然后通过模板匹配筛选出制动梁端部410的轮廓，在x-y平面(第一相机110朝向制动梁端部410的投影面)确定制动梁端部410轮廓的左右和底边顶点，最终计算出制动梁端部410在x-y平面的第一位置信息与第一角度信息。更进一步地，第一条形光照件120与第二条形光照件130可以根据实际情况设计为不同尺寸的条形灯条。
45.结合图3所示，在一个实施例中，所述第二图像采集机构200包括第二相机210与环形照明件220，所述第二相机210与所述中枢处理机构300电性连接，所述第二相机210位于所述制动梁端部410的侧面，所述环形照明件220沿所述第二相机210的周向套设在所述第二相机210的外侧，且所述环形照明件220朝向所述制动梁端部410进行照射。具体地，中枢处理机构300可以与第二相机210整机安装或中枢处理机构300与第一相机110分离安装。第二相机210可以是ccd相机或3d相机。进一步地，当第二相机210采集到制动梁端部410的图像后，中枢处理机构300对图像进行高斯滤波处理，对图像进行二值化转化获取图像轮廓并根据轮廓面积过滤小轮廓；在中枢处理机构300内预设位置模板，然后通过模板匹配筛选出制动梁端部410的轮廓，根据轮廓中心点，计算制动梁端部410在x-z平面(第二相机210朝向制动梁端部410的投影面)的第二位置信息及第二角度信息。更进一步地，环形照明件220可以根据实际情况设计为不同尺寸的环形灯条。
46.结合图3至图5所示，在一个实施例中，一种制动梁400清洗生产线，包括所述的识别定位系统，还包括制动梁400、清洗机器人500与输送机构600；所述输送机构600用于输送所述制动梁400，所述清洗机器人500通过所述识别定位系统对所述制动梁400的端部进行定位清洗。
47.上述制动梁400清洗生产线在使用时，将待清洗的制动梁400放置在输送机构600上，然后通过识别定位系统获取制动梁端部410的三维坐标信息，清洗机器人500根据三维坐标信息对制动梁400的端部进行定位清洗。上述识别定位系统通过定位制动梁端部410的三维坐标信息，保证了制动梁端部410的结构特征均能够在三维坐标内定位，从而保证了制动梁400清洗生产线对于制动梁400的有效清洗。
48.结合图5所述，在一个实施例中，所述输送机构600包括输送本体610、输送块620与固定组件630，所述输送块620可移动地装设在所述输送本体610上，所述制动梁400通过所述固定组件630固定在所述输送块620上。具体地，输送本体610为输送带或输送机。固定组件630为固定座或固定扣。即通过输送本体610的动力输出实现输送块620相对于输送本体610的移动，同时为了保证输送块620的输送稳定性，可以在输送本体610上开设与输送块620侧部滑动配合的滑槽。进一步地，所述固定组件630包括第一固定座631与第二固定座632，所述第一固定座631与所述第二固定座632间隔设置在所述输送块620上，所述第一固定座631与所述第二固定座632均用于与所述制动梁400固定配合。所述第一固定座631上设有用于与所述制动梁400其中一端固定抵触的第一装配槽633，所述第二固定座632上设有用于与所述制动梁400另一端固定抵触的第二装配槽654。制动梁400通过第一固定座631及第二固定座632固定在输送块620上，从而充分保证了制动梁400在输送块620上的安装稳定性。此时，制动梁400的轴向方向(或长边方向)与输送本体610的输送方向相垂直。
49.在一个实施例中，中枢处理机构300可以以输送本体610的输送方向为x轴、制动梁400的长度方向为y轴、空间高度(制动梁400的装配高度方向、输送本体610的自身高度方向等)方向为z轴建立三维坐标系。然后在此三维坐标系内，获取制动梁端部410区域的上方图像，根据所述上方图像得到所述制动梁端部410在x-y平面上的第一位置信息与第一角度信息；获取制动梁端部410区域的端侧图像，根据所述端侧图像得到所述制动梁端部410在x-z平面上的第二位置信息与第二角度信息；对所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述第一角度信息及所述第二角度信息进行整合得到所述制动梁端部410的三维坐标。
50.在一个实施例中，所述制动梁400清洗生产线还包括固定架与调位机械手，所述第一图像采集机构100通过所述固定架固定在所述输送机构600的一侧，所述第二图像采集机构200装设在所述调节机械手上。具体地，首先通过固定架可以实现对第一图像采集机构100的有效固定，例如：根据使用需要，第一图像采集机构100通过固定架固定在距离制动梁端部410上方1m的位置。以及将第二图像采集机构200通过调位机械手固定在距离制动梁端部410侧面0.3m的位置。上述这种方式可以有效保证第一图像采集机构100与第二图像采集机构200的图像采集效果。进一步地，考虑到制动梁端部410结构会发生变化，例如：在制动梁400的端部凸设有滑块。中枢处理机构300可以在确定制动梁端部410的三维位置信息后，以制动梁400自身确定x’、y’、z’新的三维坐标系，其中x’y’平面位于制动梁400表面，x’z’平面为制动梁400表面水平方向与滑块凸设方向所组成的平面。根据实际情况，可以利用调位机械手调整第二图像采集机构200的位置，直至第二图像采集机构200正对x’z’平面且第
二图像采集机构200与滑块之间留有一定拍摄间距。中枢处理机构300根据第二图像采集机构200所拍摄的图像，得出滑块外轮廓曲线、曲线中心以及x’z’的方向坐标值。最后，中枢处理机构300根据所确定的坐标值控制清洗机器人500对滑块进行清洗操作。
51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。