[实用新型]一种基于线结构光三维扫描的轨道巡检里程计数装置

说明书

本实用新型公开一种基于线结构光三维扫描的轨道巡检里程计数装置，属于铁轨检测领域。该实用新型装置由光电编码器、脉冲计数器、成像控制器、线结构光、3D摄像机、计算模块、支撑机构、供电接口组成，本实用新型采用线结构光扫描获取的轨道三维形貌数据，用于轨枕计数，再根据车轮转动方向信息、轨枕间距、脉冲计数结果进行里程计数。本实用新型装置不受电磁波信号屏蔽干扰，可靠性高，更容易和准确地实现里程计数，为轨道巡检提供精准的位置信息，方便轨道巡检结果准确定位，以及在后期维护中快速查找。

技术领域

本实用新型涉及铁轨检测技术领域，特指一种基于线结构光三维扫描的轨道巡检里程计数装置。

背景技术

轨道交通包括普通铁路、高速铁路、地铁等，在国民经济发展、人民生活出行中发挥着重大作用。为保证轨道交通运行安全，轨道交通运营部门需定期对轨道安全进行巡检。具体巡检内容包括：铁轨几何参数检测，铁轨扣件松动、缺失、裂纹等异常检测，铁轨磨损检测，弓网线路检测，路面异物检测等。

目前，铁轨几何参数检测，主要采用惯导系统、激光图像测量系统，用于自动检测轨道几何参数；扣件异常检测，主要采用人工巡检。近期，也有学者将图像检测技术引入扣件异常巡检中。

在自动巡检系统中，通常需将所检测的异常结果与里程关联，作为事后维修时定位依据。目前，我国轨道巡检系统多常采用光电编码器、GPS定位系统用于里程计数。由于GPS在隧道、山区等环境下定位会受到严重影响，目前，多采用光电编码器用于里程计数，再采用间隔y Km处设置RFID电子标签对里程计数进行修正，y的取值为1～10。但是，在y Km以内，采用光电编码器进行里程计数时，还存在这样的问题：1)当光电编码器安装在列车或检测平台的驱动轮上时，在列车或检测平台启动或刹车时，驱动轮在铁轨上容易打滑，产生里程计数误差；2)当光电编码器安装于列车或检测平台的随动轮(随动轮自身不具备驱动能力，跟随列车或检测平台在铁轨上滚动)时，虽然在列车或检测平台启动或刹车时，随动轮不会有明显打滑现象发生，但是，在列车或检测平台运动过程中，随动轮与铁轨之间存在一定的相对运动，即存在轻微打滑现象，从而使里程计数存在累积误差。如图1所示，当采用光电编码器产生的脉冲信号驱动线阵摄像机对轨道表面进行线阵扫描时，在列车或检测平台开始运动初期，两次扫描结果可以勉强对齐，如图1(a)所示，但随着时间的推移，会因为车轮与铁轨之间的相对运动，使两次扫描结果偏差增大，如图1(b)所示。对于扣件、轨道损伤等异常检测而言，定位精度<0.5m。当y＝1、光电编码器累积误差为1％时，里程定位偏差将达到10m，这显然不能满足实际应用需求。

由于铁路轨枕安装位置固定、且间隔已知，因此，可通过对铁轨轨枕或扣件计数实现高精度里程计数。为此，专利CN2016112135719提出一种利用机器视觉对铁轨扣件计数，进行里程计数的方法。该方法同光电编码器、光电测距传感器及GPS定位系统等扣件定位方法相比，具有定位精度高、无累积误差等优势。但是，专利CN2016112135719中采用面阵摄像机用于获取扣件图像，需要精准的扣件触发成像控制系统，才能保证所扣件拍摄图像中同一扣件只出现一次。在没有扣件触发成像控制系统时，当检测平台运行速度大于摄像机拍摄速度时，拍摄图像中会遗漏扣件，导致里程计数错误；当检测平台运行速度小于摄像机拍摄速度时，同一个扣件会出现在多幅图像中，需要在拍摄图像中剔除多余的扣件图像。为此，迫切需求一种可靠、有效的高精度里程计数装置，以适应隧道、地铁应用场景下里程精准计数应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为轨道巡检提供一种可靠的、高精度的里程计数装置。

本实用新型的技术方案是：

一种基于线结构光三维扫描的轨道巡检里程计数装置，其特征在于：该装置由光电编码器、脉冲计数器、成像控制器、线结构光、3D摄像机、计算模块、支撑机构、供电接口组成。

所述光电编码器固定在列车或轨道巡检平台的车轮转轴上，对车轮转动角度进行编码。