[发明专利]一种基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置及检测维修方法

权利要求书

1.一种基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于，包括：

机架，所述机架底部设有在铁轨上滚动的移动轮和驱动所述移动轮转动的移动电机；

检测维修装置，设在机架上，包括调整机构、螺母旋拧机构和CCD相机，两个调整机构分别与铁轨的两条轨道相对，所述调整机构包括竖直设置的丝杠、驱动丝杠转动的升降电机和在丝杠上上下滑动的调整平台，两个所述螺母旋拧机构设在所述调整平台上且相对于所述丝杠对称，所述螺母旋拧机构包括万用套筒和驱动所述万用套筒转动的旋转电机，CCD相机安装在机架上且镜头朝下用于进行螺栓图像的采集；

图像处理模块，接收CCD相机采集的图像进行处理，包括图片预处理单元、图像滤波单元、图像灰度变换单元、图像边缘检测单元和图像分割单元，所述图片预处理单元与所述CCD相机相连接，所述图像灰度变换单元与所述图片预处理单元相连接，所述图像滤波单元与所述图像灰度变换单元相连接，图像边缘检测单元与所述图像灰度变换单元相连接，图像分割单元和所述图像边缘检测单元相连接；

主控制器，与图像分割单元相连接，对螺栓图像的信息进行分析和对比，并通过各个驱动器发出相应的脉冲控制所述旋转电机、升降电机和移动电机的转动；

辅助模块，包括蓄电池、配电箱和SD卡存储器，所述蓄电池安装在机架上用于给整个装置提供电源，所述配电箱安装在机架上用于放置主控制器和多个驱动器，所述主控制器和多个驱动器相连接，各个驱动器分别与所述旋转电机、升降电机、移动电机相连接，所述SD卡存储器用于储存安装螺栓时和检测螺栓时的图像信息及主控制器分析的参数。

2.根据权利要求1所述的基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于：所述万用套筒包括套筒本体和活动杆，所述套筒本体为底部开口的圆柱形腔体结构，多根所述活动杆设在所述套筒本体内部，所述活动杆通过弹簧和所述套筒本体顶部连接。

3.根据权利要求1所述的基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于：所述主控制器为STM32单片机。

4.根据权利要求1所述的基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于：所述旋转电机、升降电机和移动电机均为步进电机。

5.根据权利要求1所述的基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于：所述图像处理模块采用FPGA芯片。

6.根据权利要求1所述的基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置，其特征在于：所述万用套筒底部设有引导曲面，所述引导曲面为向下张开的弧形面。

7.一种基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、安装铁轨螺栓时，使用红色油漆对拧紧的螺栓和螺母进行竖直方向的划线标记作业，使得螺栓和螺母上的划线在一条直线上，令螺栓上的标记为第一标记，螺母上的标记为第二标记；

步骤2、主控制器通过驱动器发出脉冲控制移动电机驱动移动轮转动，进而带动铁轨螺母松动检测维修装置移动至铁轨螺栓处，通过CCD相机摄取螺栓照片，进行螺栓图像的采集；

步骤3、图像处理模块接收CCD相机采集的图像进行处理，包括进行图像预处理、图像滤波、图像灰度变换、图像边缘检测和图像分割，提取相应数据，包括第一标记和第二标记的坐标位置；

步骤4、根据第一标记和第二标记的坐标位置，计算第一标记和第二标记之间的相对转动角度a；

步骤5、设定相对转动角度的阈值a₀，将步骤4的相对转动角度a与相对转动角度的阈值a₀，进行比较,若a≥a₀，则说明该螺母已松动，若a<a₀，则说明该螺母未松动；

步骤6、主控制器通过驱动器发出脉冲控制移动电机转动，带动基于CCD相机的铁轨螺母松动检测维修装置移动，使装置进一步运动到松动螺母处；

步骤7、主控制器通过驱动器发出脉冲控制升降电机转动，带动调整平台下降；

步骤8、主控制器通过驱动器发出脉冲控制旋转电机转动，带动万用套筒转动拧紧松动的螺栓和螺母。