鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置，可測(cè)量道岔鋼軌件端面及側(cè)面尺寸，包括機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)、成像子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)。所述的機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)包括滑輪、底座、翻板座椅、控制臺(tái)、固定支架、云臺(tái)、滑塊、直線導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)、連軸器和減速機(jī)；所述的成像子系統(tǒng)安裝在云臺(tái)上，包括：成像器件、鏡頭、光源及其附屬信號(hào)連接裝置；所述控制子系統(tǒng)安裝在控制臺(tái)上，控制臺(tái)固定于直線導(dǎo)軌上，包括：控制模塊、顯示設(shè)備及其附屬信號(hào)連接裝置。本發(fā)明不僅能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，克服人工測(cè)量耗時(shí)長(zhǎng)的問題，而且可以達(dá)到較好的測(cè)量精度，并大大提高測(cè)量的效率。
【專利說明】鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鐵路安全生產(chǎn)和機(jī)器視覺領(lǐng)域，涉及一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視 覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)，鐵路是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施、大眾化的交通工具，在綜合交通運(yùn)輸體系中 處于骨干地位。中國(guó)地域遼闊、人口眾多、資源分布不均，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，物流需求高漲，所 以相比其他運(yùn)輸方式，經(jīng)濟(jì)、快捷的鐵路運(yùn)輸占據(jù)更大的優(yōu)勢(shì)，成為一種使用最廣泛的運(yùn)輸 方式。由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷推動(dòng)著鐵路運(yùn)輸量的增長(zhǎng)，鐵路運(yùn)輸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的 地位愈加重要，同時(shí)它也是能源、礦物等重要物資和大宗商品的主要運(yùn)輸方式，目前中國(guó)的 鐵路承擔(dān)了 85%的木材、85%的原油、60%的煤炭、80%的鋼鐵及冶煉物資的運(yùn)輸任務(wù)。截 至2012年底，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程9. 8萬(wàn)千米，僅占世界鐵路的6%，但如換算運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量卻 占到世界的24%。目前，國(guó)內(nèi)大部分的長(zhǎng)距離貨物運(yùn)輸和中長(zhǎng)途旅客運(yùn)輸主要由鐵路承擔(dān)。
[0003] 顯然鐵路已經(jīng)成為國(guó)家最重要的戰(zhàn)略運(yùn)輸途徑，鐵路的運(yùn)輸安全關(guān)系到人民的生 命和財(cái)產(chǎn)安全及國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮穩(wěn)定。鐵路設(shè)備及設(shè)施的安全性和可靠性是保證鐵 路運(yùn)輸安全的重要因素。道岔是鐵路實(shí)現(xiàn)列車轉(zhuǎn)線運(yùn)行的關(guān)鍵軌道設(shè)備，其技術(shù)水平集中 反映了一個(gè)國(guó)家鐵路軌道的制造水平。道岔是機(jī)車車輛從一股軌道轉(zhuǎn)入或越過另一股軌道 時(shí)必不可少的線路設(shè)備，是鐵路軌道的一個(gè)重要組成部分。道岔主要是指軌道在平面上的 連接交叉等設(shè)備，通常在車站、編組站大量鋪設(shè)。有了道岔就可以充分發(fā)揮線路的通過能 力，也可以引導(dǎo)機(jī)車車輛由一條線路轉(zhuǎn)向另一條線路。即使是單線鐵路，鋪設(shè)道岔，即修筑 一段大于列車長(zhǎng)度的叉線，就可以對(duì)開列車。
[0004] 由于道岔具有數(shù)量多、構(gòu)造復(fù)雜、使用壽命短、限制列車速度、行車安全性低、養(yǎng)護(hù) 維修投入大等特點(diǎn)，使得它與曲線和接頭并稱為軌道的三大薄弱環(huán)節(jié)。它的基本形式有三 種，即線路的連接、交叉和連接與交叉的組合。常用的線路連接有各種類型的單式道岔和復(fù) 式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；連接與交叉的組合有交分道岔和交叉渡線等。
[0005] 道岔加工、制造與組裝的高精度和高平順性是衡量道岔優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)，同 時(shí)也是鐵路、地鐵等軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要保障，道岔鋼軌件的相關(guān)尺寸及精 度也是影響這些技術(shù)指標(biāo)的重要因素。目前道岔鋼軌件的尺寸測(cè)量通常都是采用人工拉 鋼卷尺讀數(shù)的方式進(jìn)行測(cè)量的，但是由于鋼卷尺本身的示值誤差、人為讀數(shù)誤差、測(cè)量時(shí)拉 力變化或溫度變化引起的金屬形變讀數(shù)誤差等等都有可能造成最終的測(cè)量誤差。除了測(cè) 量誤差以外，由于道岔鋼軌件尺寸大、重量重、形狀不規(guī)則，使得這種強(qiáng)度很高的重復(fù)體力 勞動(dòng)的測(cè)量方式枯燥乏味，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且還要求操作人員有較好的精力和極強(qiáng)的責(zé)任心。 為了提高生產(chǎn)效率和測(cè)量精度并降低勞動(dòng)強(qiáng)度，急需一種道岔鋼軌件外形尺寸自動(dòng)測(cè)量裝 置，來(lái)輔助或替代現(xiàn)在的操作人員完成測(cè)量工作，因此利用機(jī)器視覺原理，以其遠(yuǎn)距離、非 接觸、高精度、快速測(cè)量等優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)的道岔鋼軌件非接觸機(jī)器視覺測(cè)量裝置成為當(dāng)前道岔 鋼軌件生產(chǎn)急需的自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔鋼軌件端面、道岔鋼軌件側(cè)面鉆孔以及道岔鋼軌件長(zhǎng)度的測(cè)量。具體地說， 在該裝置的機(jī)械支撐之上搭載控制子系統(tǒng)和成像子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)整成像子系統(tǒng) 的姿態(tài)并控制成像子系統(tǒng)采集道岔鋼軌件的外形圖像或視頻，控制子系統(tǒng)對(duì)采集到的圖像 或視頻進(jìn)行處理和分析得出道岔鋼軌件的各種外形尺寸，以判定其端面形狀尺寸和鋼軌長(zhǎng) 度是否合格以及確定鋼軌鉆孔加工的正確位置。該裝置不僅能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，克服人工 測(cè)量耗時(shí)長(zhǎng)的問題，而且可以達(dá)到較好的測(cè)量精度，并大大提高測(cè)量的效率。該裝置不但能 夠?qū)崿F(xiàn)道岔鋼軌件端面外形輪廓的尺寸測(cè)量，也能完成道岔鋼軌件鉆孔的孔徑測(cè)量及孔與 孔之間的孔距測(cè)量，而且能夠完成道岔鋼軌件長(zhǎng)度的尺寸測(cè)量。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置，它包括機(jī)械支撐機(jī) 構(gòu)、成像子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)；
[0009] 所述的機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)包括滑輪、底座、翻板座椅、控制臺(tái)、固定支架、云臺(tái)、滑塊、直 線導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)、連軸器和減速機(jī)；三個(gè)或三個(gè)以上的滑輪安置于底座之下；直線導(dǎo)軌 垂直安裝固定在底座之上，絲杠置于直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)，電機(jī)安裝在直線導(dǎo)軌的頂端，電機(jī) 的輸出軸連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器通過減速機(jī)與絲杠連接，滑塊在直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)套裝在絲 杠上與其螺紋配合，滑塊能夠在直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)上下滑動(dòng)；固定支架安裝固定在滑塊上， 云臺(tái)安裝于固定支架之上，控制臺(tái)固定于直線導(dǎo)軌和底座之上，翻板座椅安裝固定于底座 之上；
[0010] 所述的成像子系統(tǒng)安裝在云臺(tái)上；所述的成像子系統(tǒng)包括：成像器件、鏡頭、光源 及其附屬信號(hào)連接裝置；
[0011] 所述的控制子系統(tǒng)安裝在控制臺(tái)上，控制臺(tái)安裝固定于直線導(dǎo)軌上；所述的控制 子系統(tǒng)包括：控制模塊、顯示設(shè)備及其附屬信號(hào)連接裝置。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)一種基于機(jī)器視覺的道岔鋼軌件的端面、鋼 軌鉆孔以及鋼軌長(zhǎng)度的尺寸測(cè)量裝置，能夠在鋼軌件生產(chǎn)車間直接實(shí)現(xiàn)相關(guān)部件的尺寸測(cè) 量，不但能夠?qū)崿F(xiàn)鋼軌件端面輪廓尺寸的測(cè)量，而且能夠?qū)︿撥夈@孔的孔徑進(jìn)行測(cè)量，對(duì)鋼 軌進(jìn)行多次拍照后，進(jìn)行圖像拼接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼軌長(zhǎng)度的測(cè)量。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還能 大大提高工作效率，使得測(cè)量工作靈活，測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而顯著地提高測(cè)量的精度和 速度，提高生產(chǎn)率、良品率和產(chǎn)品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的測(cè)量裝置總圖，其中：1 -滑輪，2 -底座，3 -翻板座椅，4 -控制 臺(tái)，5 -固定支架，6 - z?臺(tái)，7 -成像子系統(tǒng)，8 -滑塊，9 一直線導(dǎo)軌，10 -絲杠，11 一減速 機(jī)，12 -聯(lián)軸器，13 -電機(jī)；
[0014] 圖2是本發(fā)明的成像子系統(tǒng)裝置圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明的控制子系統(tǒng)裝置圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例STM32控制模塊精確測(cè)量處理算法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0018] 一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置，如圖1所示，它包 括機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)、成像子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)；
[0019] 所述的機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)，主要作用為支撐控制子系統(tǒng)和成像子系統(tǒng)，調(diào)整成像子系 統(tǒng)的垂直和俯仰姿態(tài)，以最佳位置和角度獲取道岔鋼軌件待測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)圖像。
[0020] 所述的機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)包括三個(gè)滑輪1、底座2、翻板座椅3、控制臺(tái)4、固定支架5、云 臺(tái)6、滑塊8、直線導(dǎo)軌9、絲杠10、減速機(jī)11、聯(lián)軸器12和電機(jī)13 ;三個(gè)滑輪1的作用為測(cè) 量裝置在水平移動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)部件，將三個(gè)滑輪1安置于底座2之下，用于測(cè)量裝置在作業(yè)區(qū) 域內(nèi)的水平移動(dòng)；底座2的作用是固定在其下方的滑輪1，并在其上方固定測(cè)量裝置中除滑 輪1以外的其它部件的承載平臺(tái)；翻板座椅3固定于底座2之上，作為操作人員在作業(yè)時(shí)的 操作椅；控制臺(tái)4固定于直線導(dǎo)軌9和底座2之上，用于放置控制子系統(tǒng)；直線導(dǎo)軌9垂直 安裝固定于底座2之上，用于裝置中各部件垂直方向上的支撐；絲杠10置于直線導(dǎo)軌9的 凹槽內(nèi)安裝于底座2之上，用于控制和支撐滑塊8在其上的垂直運(yùn)動(dòng)；滑塊8在直線導(dǎo)軌9 的凹槽內(nèi)套裝在絲杠10上與其螺紋配合，滑塊8能夠在直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)沿絲杠10進(jìn)行 垂直移動(dòng)，并承載固定支架5 ;固定支架5固定于垂直放置的絲杠10上的滑塊8之上，云臺(tái) 6固定于固定支架5之上，用于承載成像子系統(tǒng)及調(diào)整成像子系統(tǒng)的俯仰角；直線導(dǎo)軌9、 絲杠10和滑塊8對(duì)固定支架5及成像子系統(tǒng)進(jìn)行水平和垂直方向的移動(dòng)，控制成像子系統(tǒng) 的光軸進(jìn)行水平和垂直兩個(gè)方向自由度的調(diào)整；聯(lián)軸器12分別用于連接減速機(jī)11與電機(jī) 13,以及減速機(jī)11與絲杠10連接；減速機(jī)11用于將低轉(zhuǎn)速增加扭矩；電機(jī)13用于在控制 子系統(tǒng)控制下驅(qū)動(dòng)滑塊8在絲杠10上垂直底座2運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)成像子系統(tǒng)的上下移動(dòng)。當(dāng)人 工推動(dòng)整個(gè)裝置在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地面上移動(dòng)時(shí)，由于成像子系統(tǒng)相對(duì)于機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)保持靜 止，成像子系統(tǒng)則可以相對(duì)于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地面進(jìn)行水平移動(dòng)；當(dāng)滑塊8在絲杠10之上運(yùn)動(dòng)時(shí)， 將帶動(dòng)成像子系統(tǒng)相對(duì)于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地面進(jìn)行垂直方向的移動(dòng)。
[0021] 如圖2所示，所述的成像子系統(tǒng)包括：成像器件、鏡頭、光源及其附屬信號(hào)連接裝 置；成像時(shí)，鏡頭通過絲扣或插接方式緊固放置于成像器件之前，光源通過螺絲固定于成像 器件之上，并且平行于成像器件及鏡頭的光軸，通過光源改善工作環(huán)境的光線條件，提高道 岔被測(cè)區(qū)域與背景的對(duì)比度，附屬信號(hào)連接裝置連接成像器件的信號(hào)輸出口與工控機(jī)，用 于成像信號(hào)的傳輸。
[0022] 所述的成像器件可選自線陣C⑶器件、線陣CID器件、面陣C⑶器件、面陣CID器 件、普通相機(jī)、普通攝像機(jī)、紅外相機(jī)或紅外攝像機(jī)；在選型上可根據(jù)待測(cè)量的道岔鋼軌件 及工作環(huán)境選擇其中的一種或兩種或兩種以上的組合。成像子系統(tǒng)中包含一個(gè)或數(shù)個(gè)成像 器件構(gòu)成立體機(jī)器視覺。鏡頭放于成像器件之前，用于機(jī)器視覺成像的焦距調(diào)整，并可手動(dòng) 或者自動(dòng)調(diào)整焦距。所述成像子系統(tǒng)的光源布置于多個(gè)成像器件的重心位置，采用氣體放 電發(fā)光電光源或固體發(fā)光電光源；優(yōu)化的選擇是米用氣體放電發(fā)光電光源中的高壓氣氣光 源或固體發(fā)光電光源中的LED光源，用以提高光照強(qiáng)度，并消除工作環(huán)境中背景光線的干 擾。所述成像子系統(tǒng)中的成像器件與控制子系統(tǒng)通過附屬信號(hào)連接裝置進(jìn)行通信，即可通 過藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee或NFC無(wú)線方式傳輸圖像或視頻數(shù)據(jù)；也可通過IEEE1394、USB、CAN、 RS232或RS485有線方式相連接傳輸圖像或視頻數(shù)據(jù)。
[0023] 本實(shí)施例的成像子系統(tǒng)包括線陣C⑶器件、鏡頭、光源及其附屬信號(hào)連接裝置。鏡 頭放于線陣C⑶器件之前，手動(dòng)調(diào)整焦距；光源采用高壓氙氣光源，布置于線陣(XD器件的 重心位置。
[0024] 如圖3所示，所述的控制子系統(tǒng)包括：控制模塊、顯示設(shè)備及其附屬信號(hào)連接裝 置。
[0025] 所述的控制模塊是由DSP、FPGA、ARM或單片機(jī)嵌入式控制器及其外圍電路構(gòu)成， 也可以采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成；通過有線連接方式或無(wú)線方式，控制成像子系統(tǒng)中成像 器件的控制器，或控制機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)的電機(jī)，在控制算法控制下調(diào)整成像子系統(tǒng)的姿態(tài)達(dá) 到正對(duì)待測(cè)量區(qū)域的位置及角度，在進(jìn)行圖像或視頻獲取后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算， 得出道岔鋼軌件的外形尺寸，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)備份。
[0026] 所述的控制模塊可搭載于機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)之上的控制臺(tái)之上也可以放置于機(jī)械支 撐機(jī)構(gòu)之外的任意位置上。
[0027] 所述的顯示設(shè)備用于顯示測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果，可采用LED顯示器、IXD顯示器或 0LED顯示器，也可以通過打印方式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行輸出，便于測(cè)量數(shù)據(jù)的備案。
[0028] 所述的控制模塊與機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)的電機(jī)13、成像子系統(tǒng)的成像器件以及顯示設(shè)備 通過附屬信號(hào)連接裝置進(jìn)行連接。所述的控制模塊與機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)上的電機(jī)13的連接可 采用電機(jī)控制電纜，所述的控制模塊與成像子系統(tǒng)的成像器件的連接可采用DP、VGA、USB、 IEEE1394、HDMI、以太網(wǎng)等有線方式進(jìn)行連接，也可以采用Wi-Fi、射頻等無(wú)線方式進(jìn)行連 接，所述的控制模塊與所述的顯示設(shè)備通過VGA、HDMI或DVI方式進(jìn)行連接。
[0029] 本實(shí)施例的控制子系統(tǒng)包括STM32控制模塊、LED顯示器及其附屬信號(hào)連接裝置， 所述的STM32控制模塊與所述的LED顯示器通過VGA方式進(jìn)行連接；所述的STM32控制模塊 在控制算法控制下調(diào)整成像子系統(tǒng)的姿態(tài)達(dá)到正對(duì)待測(cè)量區(qū)域的位置及角度，在線陣(XD 器件經(jīng)Wi-Fi方式向STM32控制模塊傳輸圖像后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得出道岔鋼 軌件的外形尺寸，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)備份；所述的LED顯示器用于顯示測(cè)量裝置的測(cè) 量結(jié)果。
[0030] STM32控制模塊可搭載于機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)之上的控制臺(tái)4之上。
[0031] 所述的STM32控制模塊包括兩個(gè)子模塊：圖像處理子模塊和鋼軌件尺寸測(cè)量子模 塊；基于精確測(cè)量處理算法，其流程圖如圖4所示，首先通過圖像處理子模塊對(duì)采集到的圖 像進(jìn)行預(yù)處理和邊緣檢測(cè)，得到道岔鋼軌件圖像的輪廓，然后通過鋼軌件尺寸測(cè)量子模塊 的特征檢測(cè)、圖像合成、尺寸測(cè)量得到道岔鋼軌件被測(cè)部位的輪廓，通過對(duì)攝像機(jī)系統(tǒng)的標(biāo) 定，得出道岔鋼軌件被測(cè)部位的尺寸，將這些尺寸與保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行比對(duì)， 給出產(chǎn)品合格與否的提示，以指導(dǎo)后期的生產(chǎn)。本實(shí)施例不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還能大大提高工作 效率，使得測(cè)量工作靈活、結(jié)果更加準(zhǔn)確，從而顯著地提高測(cè)量的精度和速度。
[0032] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明 的具體實(shí)施例只限于這些說明。在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何形式的簡(jiǎn)單推理或者 等效替換，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝置，其特征在于：它包括 機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)、成像子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)； 所述的機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)包括滑輪、底座、翻板座椅、控制臺(tái)、固定支架、云臺(tái)、滑塊、直線導(dǎo) 軌、絲杠、電機(jī)、連軸器和減速機(jī)；三個(gè)或三個(gè)以上的滑輪安置于底座之下；直線導(dǎo)軌垂直 安裝固定在底座之上；絲杠置于直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)，電機(jī)安裝在直線導(dǎo)軌的頂端，電機(jī)的輸 出軸連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器通過減速機(jī)與絲杠連接；滑塊在直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)套裝在絲杠上 與其螺紋配合，滑塊能夠在直線導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)上下滑動(dòng)；固定支架安裝固定在滑塊上，云 臺(tái)安裝于固定支架之上，控制臺(tái)固定于直線導(dǎo)軌和底座之上，翻板座椅安裝固定于底座之 上； 所述的成像子系統(tǒng)安裝在云臺(tái)上；所述的成像子系統(tǒng)包括：成像器件、鏡頭、光源及其 附屬信號(hào)連接裝置； 所述的控制子系統(tǒng)安裝在控制臺(tái)上，控制臺(tái)安裝固定于直線導(dǎo)軌上；所述的控制子系 統(tǒng)包括：控制模塊、顯示設(shè)備及其附屬信號(hào)連接裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：所述的成像子系統(tǒng)包括：成像器件、鏡頭、光源及其附屬信號(hào)連接裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：所述的成像器件可選自線陣CCD器件、線陣CID器件、面陣CCD器件、面陣 CID器件、普通相機(jī)、普通攝像機(jī)、紅外相機(jī)或紅外攝像機(jī)，選擇其中的一種或兩種或兩種以 上的組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：所述成像子系統(tǒng)的光源布置于多個(gè)成像器件的重心位置，采用氣體放電發(fā) 光電光源或固體發(fā)光電光源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：所述的氣體放電發(fā)光電光源是高壓氣氣光源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：固體發(fā)光電光源是LED光源。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于： 所述的控制模塊是由DSP、FPGA、ARM或單片機(jī)嵌入式控制器及其外圍電路構(gòu)成，也可 以采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成；通過有線連接方式或無(wú)線方式，控制成像子系統(tǒng)中成像器件 的控制器，或控制機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)的電機(jī)，在控制算法控制下調(diào)整成像子系統(tǒng)的姿態(tài)達(dá)到正 對(duì)待測(cè)量區(qū)域的位置及角度，在進(jìn)行圖像或視頻獲取后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得出 道岔鋼軌件的外形尺寸，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)備份； 所述的顯示設(shè)備用于顯示測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果，可采用LED顯示器、IXD顯示器或OLED 顯示器，也可以通過打印方式對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行輸出，便于測(cè)量數(shù)據(jù)的備案； 所述的控制模塊與所述的顯示設(shè)備通過VGA、HDMI或DVI方式進(jìn)行連接； 所述的控制模塊與機(jī)械支撐機(jī)構(gòu)的電機(jī)11、成像子系統(tǒng)的成像器件以及顯示設(shè)備通過 附屬信號(hào)連接裝置進(jìn)行連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量 裝置，其特征在于：所述成像子系統(tǒng)中的成像器件與控制子系統(tǒng)通過附屬信號(hào)連接裝置進(jìn) 行通信，即可通過藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee或NFC無(wú)線方式傳輸圖像或視頻數(shù)據(jù)；也可通過 IEEE1394、USB、CAN、RS232或RS485有線方式相連接傳輸圖像或視頻數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量 裝置，其特征在于：控制子系統(tǒng)包括STM32控制模塊、LED顯示器及其附屬信號(hào)連接裝置，所 述的STM32控制模塊與所述的LED顯示器通過VGA方式進(jìn)行連接；所述的STM32控制模塊 在控制算法控制下調(diào)整成像子系統(tǒng)的姿態(tài)達(dá)到正對(duì)待測(cè)量區(qū)域的位置及角度，在線陣(XD 器件經(jīng)Wi-Fi方式向STM32控制模塊傳輸圖像后，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得出道岔鋼 軌件的外形尺寸，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)備份；所述的LED顯示器用于顯示測(cè)量裝置的測(cè) 量結(jié)果。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鐵路道岔鋼軌件尺寸機(jī)器視覺非接觸自動(dòng)精確測(cè)量裝 置，其特征在于：所述的STM32控制模塊包括兩個(gè)子模塊：圖像處理子模塊和鋼軌件尺寸測(cè) 量子模塊；基于精確測(cè)量處理算法，首先通過圖像處理子模塊對(duì)采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理 和邊緣檢測(cè)，得到道岔鋼軌件圖像的輪廓，然后通過鋼軌件尺寸測(cè)量子模塊的特征檢測(cè)、圖 像合成、尺寸測(cè)量得到道岔鋼軌件被測(cè)部位的輪廓，通過對(duì)攝像機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)定，得出道岔鋼 軌件被測(cè)部位的尺寸，將這些尺寸與保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行比對(duì)，給出產(chǎn)品合格 與否的提示。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK104048606SQ201410291347
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】竇燕, 李林, 劉洪柱, 閆文云, 范安然, 鄭玉倩 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)