[发明专利]一种基于单目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统

权利要求书

1.一种基于单目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统，其特征在于：由两台激光散斑投射器Sa和Sb，两台摄像机Ca和Cb，四个激光位移传感器La、Lb、Lc、Ld，1个车轮编码器、1个RFID探测器和1个工控机组成，所述激光散斑投射器Sa、摄像机Ca位于列车底部左侧，构成第一测量单元，对左侧铁轨两侧扣件进行检测；所述激光散斑投射器Sb、摄像机Cb位于列车底部右侧，构成第二测量单元，对右侧铁轨两侧扣件进行检测；所述激光散斑投射器Sa、Sb和摄像机Ca、Cb位于铁轨正上方；所述激光散斑投射器投射散斑图案到扣件表面，摄像机拍摄扣件表面散斑图案，并通过与事先记录的不同距离处散斑图案序列匹配，完成扣件表面三维点云测量；所述四个激光位移传感器用于测量扣件安装底座高度值；所述车轮编码器与车轮转轴连接，用于对车轮转动角度编码；所述RFID探测器位于车体底部，与铁路上设置的RFID标签进行通信；所述工控机位于车厢内，与摄像机、激光位移传感器、车轮编码器、RFID阅读器连接，读取车轮编码器角度编码信号，对列车行驶里程计数和判定列车行驶方向；所述工控机读取RFID阅读器获取的RFID标签信号，对列车行驶里程进行校准；所述工控机读取四个激光位移传感器测量的铁轨扣件安装底座上表面高度值，判定扣件是否位于成像区域内，控制两台摄像机拍摄扣件区域散斑图像；采集、存储和处理散斑图像，进行单目视觉散斑图像三维重建，获取扣件三维点云，基于扣件三维点云进行扣件异常检测。

2.根据权利要求1所述的基于单目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统，其特征在于：所述第一、第二测量单元中摄像机和激光散斑投射器安装方式是：激光散斑投射器的光轴与摄像机光轴平行、且垂直于路面，激光散斑投射器的光轴与摄像机光轴距离小于x mm,x取值范围为5～100，摄像机和激光散斑投射器刚性连接；激光散斑投射器Sa和Sb的安装高度、角度，以及光源投射角度需完全覆盖铁轨两侧扣件区域，第一、第二测量单元的摄像机视场完全覆盖铁轨两侧扣件区域。

3.根据权利要求1所述的基于单目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统，其特征在于：所述第一、第二测量单元通过被动减振结构固定在支撑梁上，支撑梁通过被动减振结构固定在列车转向架上。

4.根据权利要求1所述的基于单目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统，其特征在于：所述第一、第二测量单元采用硬质橡胶或塑料垫片作为被动减振结构与支撑梁固定，支撑梁与转向架之间采用k个弹簧并行连接，k的取值范围为1～10。