一种列车走行部关键部件视觉检测装置及方法与流程

1.本发明涉及铁路运维检测领域，尤其用于解决恶劣环境下列车行驶过程中走行部故障的高精度检测，具体为一种列车走行部关键部件视觉检测装置及方法。


背景技术：

2.为了保证列车安全稳定行驶，对车辆零部件的检测尤为重要，但目前对列车走行部关键部件的检测有诸多不足：
3.(1)检测环境要求的局限性：目前对列车走行部关键部件检测大多数都在车辆段检测棚内进行，对于正线上高速运行的列车就无法进行检测事项，进行一次列车检测需要进行车辆调度和人员调度特别耗时耗力，且当车辆段达到检测饱和时，多出来需要检测的车辆就无法及时检修，也就耽误了车辆调度正常周期时间；
4.(2)人工检测精度有限：目前列车走行部关键部件检测主要依赖于人工及少量辅助工具进行检测，对于零部件缺失一类的检测是依靠人工目视进行点检记录，测量人员的疲劳状态或者测量员工技术的熟练度对点检结果影响很大，可能会造成漏检错检等严重的不良后果和极大的安全隐患。
5.而随着智能化设备的发掘，有少量检测设备开始设计生产并在现场进行测试，但也逐渐暴露出很多功能上缺陷和设备自身结构的问题，导致无法正常使用，如：
6.(1)检测设备的检测视口容易被遮挡：现有少量的检测设备设计功能单一，缺乏对检测视口的保护，当出现降雨刮风降雪等天气时就有可能出现泥沙树叶或者冰雪遮挡甚至粘附凝结在视口上，直接阻断了检测通道造成无法正常检测的后果，此时又需要人为的前往设备安装现场进行脏污排除耗时耗力；
7.(2)设备对自身机械保护差：列车走行部关键部件检测设备一般安装在铁路沿线枕木道砟附近，现有的设备外部没有有效的防护措施，缺乏对检测设备的机械式保护，当火车高速经过时可能会带动道砟上的松散石子导致其肆意乱飞砸中精密设备造成巨大损失；
8.(3)设备对于恶劣环境的耐候性差：列车走行部关键部件检测设备需要埋在铁轨以下的道砟凹坑，对于部分地势低洼或排水系统差且夏天降雨量大的南方地区铁路沿线，就出现极短时间内区域排水饱和，从而迅速积水至枕木以上高度，导致检测设备完全浸泡水中，且由于现有设备并不具备ip68防水等级要求的原因，就导致只要一出现暴雨天气，设备就全部损坏的严重后果，极大的提高的设备经济损耗和人工维修成本。


技术实现要素：

9.针对上述问题，本发明提供了一种列车走行部关键部件视觉检测装置及方法，其可避免人工检测的不稳定性，具有较好的机械保护和耐候性，保证有效精确检测。
10.其技术方案是这样的：一种列车走行部关键部件视觉检测装置，其特征在于：包括外箱体、开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构、控制机构；
11.其中，所述开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构均设置于
所述外箱体内；
12.所述外箱体的顶部视口处设有盖板，所述开合门机构与所述盖板连接，以驱动所述盖板的开盖和闭盖；
13.所述外箱体底部两侧设有往中间倾斜设置的导流坡，所述水位检测及排水机构设置于所述外箱体底部中间位置；
14.所述外箱体内还设有内箱体，所述采图检测机构装于所述内箱体中，并透过所述内箱体的检测窗口和所述外箱体的视口实现视觉检测，所述吹风机构设置于所述内箱体的检测窗口处；
15.所述控制机构，分别与所述开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构电连接，以在水位检测后，根据水位检测信号控制所述开合门机构的动作、所述吹风机构对所述检测窗口的吹风、所述采图检测机构的采图检测以及相应排水操作。
16.其进一步特征在于：
17.所述开合门机构包括驱动电机、主动连杆、从动连杆，所述驱动电机装于所述外箱体内壁上，所述驱动电机经联轴器连接有连杆；所述主动连杆一端连接于所述连杆末端部，另一端与固定座的一端铰接，所述从动连杆一端通过铰链与所述固定座的另一端连接，所述从动连杆另一端连接于所述盖板上；
18.所述导流坡的倾斜角度为5
°
～8
°
；所述外箱体的中间部分为所述外箱体内底面的最低处，所述水位检测及排水机构设置于所述外箱体底部最低处；
19.所述内箱体设有三个，且横排并行排列布置于所述外箱体内，每个所述内箱体中均设有所述采图检测机构，所述吹风机构设置于三组所述采图检测机构上方；
20.所述采图检测机构包括相机和激光器，所述相机、激光器均装于所述内箱体中，位于所述相机、激光器上方的所述内箱体顶部设置所述检测窗口，所述相机、激光器均与所述控制机构连接；
21.所述吹风机构包括鼓风机、风刀，所述鼓风机装于位于所述内箱体上方的所述外箱体内壁，所述风刀设有三组，所述鼓风机与三组所述风刀均相连接，所述风刀的出风口设置于所述检测窗口的斜上方；
22.所述鼓风机采用的1.5kw风量环形鼓风机；所述风刀的出风口设置于所述检测窗口的45
°
斜上方5cm～10cm处；
23.所述水位检测及排水机构包括水位感应器、止回阀，所述水位感应器分为高水位感应器、低水位感应器，所述高水位感应器的安装高度高于所述低水位感应器的安装高度，所述止回阀与设置于所述外箱体外的水泵相连接，所述高水位感应器、低水位感应器、止回阀、水泵均与所述控制机构相连接；
24.所述控制机构包括plc控制器、数据通讯模块、图像与数据处理模块，所述高水位感应器、低水位感应器、止回阀、水泵均连接于所述plc控制器；
25.所述数据通讯模块，连接于所述plc控制器、采图检测机构之间，用于采集过车信号及水位信号，以与所述采图检测机构之间进行数据通讯；
26.所述图像与数据处理模块，连接于所述采图检测机构、云端服务器之间，用于对所述采图检测机构输出的信号进行图像处理，并将处理数据上传至所述云端服务器存储；
27.一种列车走行部关键部件视觉检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
28.s1、获取水位检测数据，若检测到高水位数据时，控制水泵进行抽水，同时停止采图检测；若检测到低水位数据时，水泵停止工作，同时解除停止采图检测信号；
29.s2、获取过车信号，若接收到停止采图检测信号，则开合门机构、采图检测机构、吹风机构均停止工作；若接收到采图检测信号，所述开合门机构控制打开盖板以进行采图检测，同时吹风机构开启对检测窗口进行吹风清洁，并通过相机和激光器实现图像数据采集；
30.s3、将采集的图像数据经图像与数据处理模块图像处理后，上传至所述云端服务器存储。
31.本发明的有益效果是，其可实现全天候数据采集检测，可避免人工检测的不稳定性，且采用内、外箱体对采图检测机构进行机械保护，避免了因过车产生的飞石对内部紧密设备的破坏，通过开合门机构可实现过车检测时检测视口打开无遮挡，以及通过吹风机构、水位检测及排水机构，可实现对检测窗口的吹风清洁，以及对环境具有较好的耐候性，具有较好的使用价值。
附图说明
32.图1是本发明的结构框图；
33.图2是本发明的结构示意图；
34.图3是本发明中局部外箱体与开合门机构的装配结构示意图；
35.图4是开合门机构的装配结构示意图；
36.图5是本发明中内箱体与采图检测机构的装配结构示意图；
37.图6是吹风机构的结构示意图；
38.图7是本发明的装配结构示意图。
具体实施方式
39.如图1～图7所示，本发明一种列车走行部关键部件视觉检测装置，包括外箱体1、开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构、控制机构；其中，开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构均设置于外箱体1内；
40.外箱体1的顶部视口2处设有盖板3，开合门机构与盖板3连接，以驱动盖板3的开盖和闭盖；
41.外箱体1底部两侧设有往中间倾斜设置的导流坡4，水位检测及排水机构设置于外箱体1底部中间位置；
42.外箱体1内还设有内箱体5，采图检测机构装于内箱体5中，并透过内箱体5的光学玻璃的检测窗口6和外箱体1的视口2实现视觉检测，吹风机构设置于内箱体5的检测窗口6处；内箱体5可达到ip68防水等级，外箱体1上的盖板3外圈设有o型圈以实现密封，内箱体5的检测窗口6通过光学玻璃以打胶形式进行密封，从而可使整个内、外箱体1处于完全密封状态，完美地解决了长久以来困扰的设备进水风险问题；
43.控制机构，分别与开合门机构、采图检测机构、吹风机构、水位检测及排水机构电连接，以在水位检测后，根据水位检测信号控制开合门机构的动作、吹风机构对检测窗口6的吹风、采图检测机构的采图检测以及相应排水操作。
44.开合门机构包括驱动电机7、主动连杆8、从动连杆9，驱动电机7装于外箱体1内壁
上，驱动电机7经联轴器11连接有连杆10；主动连杆8一端连接于连杆10末端部，另一端与固定座12的一端铰接，从动连杆9一端通过铰链13与固定座12的另一端连接，从动连杆9另一端连接于盖板3上；通过采用的双连杆式的开合门机构，其结构简单稳定可靠且占用空间小，由驱动电机7通过联轴器11将旋转力矩传导至主动连杆8上，为盖板3转动提供动力，同时带动从动连杆9牵引盖板3前端使之平稳控向，两者相互配合恰好达到盖板3平动的运动轨迹。
45.导流坡4的倾斜角度为5
°
；外箱体1的中间部分为外箱体1内底面的最低处，水位检测及排水机构设置于外箱体1底部最低处，则当暴雨天气，雨水流入外箱体1时，可快速汇集外箱体1两侧积水至中间最低处集中排出，实现箱体排水效率的最大化。
46.内箱体5设有三个，且横排并行排列布置于外箱体1内，每个内箱体5中均设有采图检测机构，则通过三组采图检测机构进行检测，可叠加视野，对于图像采集更加精确，吹风机构设置于三组采图检测机构上方；采图检测机构包括相机14和激光器15，相机14、激光器15均装于内箱体5中，位于相机14、激光器15上方的内箱体5顶部设置检测窗口6，相机14、激光器15均与控制机构连接，通过相机14和激光器15可实现对列车走行部关键部件的图像数据采集及传输。
47.吹风机构包括鼓风机16、风刀17，鼓风机16装于位于内箱体5上方的外箱体1内壁，风刀17设有三组，鼓风机16与三组风刀17均相连接，风刀17的出风口设置于检测窗口6的45
°
斜上方5cm处；鼓风机16采用的1.5kw风量环形鼓风机16；则通过鼓风机16与三组风刀17实现“一拖三”功能，可对三个检测窗口6清除异物，出风角度设定在45
°
左右恰好达到最理想的清理效果。
48.水位检测及排水机构包括水位感应器(即水位传感器)、止回阀18，水位感应器分为高水位感应器19、低水位感应器20，高水位感应器19的安装高度高于低水位感应器20的安装高度，止回阀18与设置于外箱体1外的水泵21相连接，水泵21采用的1.1kw大扬程自吸泵，高水位感应器19、低水位感应器20、止回阀18、水泵21均与控制机构相连接。
49.控制机构包括plc控制器、数据通讯模块、图像与数据处理模块，高水位感应器19、低水位感应器20、止回阀18、水泵21均连接于plc控制器；
50.数据通讯模块，连接于plc控制器、采图检测机构之间，用于采集过车信号及水位信号，以与采图检测机构之间进行数据通讯；
51.图像与数据处理模块，连接于采图检测机构、云端服务器之间，用于对采图检测机构输出的信号进行图像处理，并将处理数据上传至云端服务器存储。
52.一种列车走行部关键部件视觉检测方法，包括以下步骤：
53.s1、通过水位感应器获取水位检测数据，若在强降雨天气，检测到高水位数据时，plc控制器控制水泵21对外箱体1内部进行抽水，同时给数据通讯模块发出停止采图检测信号；若检测到低水位数据时，通过plc控制器控制水泵21停止工作，同时给数据通讯模块发出解除停止采图检测信号，从而可解决装置在一些极端降雨的恶劣环境中，装置易长时间泡水的问题，避免大量的经济损失和人工维护成本；
54.s2、获取过车信号，若接收到停止采图检测信号，则开合门机构、采图检测机构、吹风机构均停止工作；若接收到采图检测信号，开合门机构控制打开盖板3以进行采图检测，同时吹风机构开启对检测窗口6进行吹风清洁，并通过相机14和激光器15实现图像数据采
集，图像采集完成后反馈至开合门机构和吹风机构，以停止工作；
55.s3、将采集的图像数据经图像与数据处理模块图像处理后，上传至云端服务器存储。
56.本发明具有如下特点：
57.(1)、该列车走行部关键部件视觉检测装置可被广泛安装在各个铁路段进行全天候数据采集，全方位覆盖列车走行部关键部件的检测视野要求，能做到“不停车检测”和“一车一检”的同时保证数据的精确可靠和记录归档，真正意义上实现省人化甚至“无人化”要求，避免了人工检测潜在的不稳定性因素；
58.(2)、该列车走行部关键部件视觉检测装置采用内、外两层箱体对内部相机14和激光器15进行机械保护，避免了因过车产生的“飞石”对内部精密的设备的破坏；同时外箱体1嵌合一种占用空间较小的双连杆平动开合门机构，在过车检测时，设备正常工作将外箱体1顶部视口2局部打开，可以完美避开相机14和激光器15的光路，实现检测视口2无遮挡；
59.(3)、该列车走行部关键部件视觉检测装置配备吹风机构，将1.5kw功率255m3/h流量风机联动三组304不锈钢风刀17组成吹风机构，可在检测到过车信号后0.2s内开启吹风机构，对相机14视口2上的泥水树叶及冰雪等遮挡物进行清洁，对泥水树叶和冰雪去污效率高达99％以上，残留污渍小于1％对成像无任何影响；
60.(4)、该列车走行部关键部件视觉检测装置配备水位检测及排水机构，当检测装置安装在地势低洼或排水系统差且夏天降雨量达的铁路沿线地区，水位检测及排水机构会智能检测水位高低并实时进行外箱体1的排水来保证内箱体5不会被浸泡；同时内箱体5已达到ip68防水级别要求的双重保障，即使内箱体5完全浸泡在水中也不会对内部设备有任何损害风险。
61.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
62.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。