[发明专利]一种基于双目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统

权利要求书

1.一种基于双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、Sb)、四台摄像机(Ca、Cb、Cc、Cd)、四个激光位移传感器(La、Lb、Lc、Ld)、一个车轮编码器、一个RFID探测器和一个工控机组成，所述激光散斑投射器Sa、摄像机Ca和Cb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Cc和Cd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位于铁轨正上方，向铁轨及两侧扣件投射激光散斑；所述摄像机位于铁轨正上方，其中摄像机Ca和Cb沿铁轨纵向安置于激光散斑投射器Sa两侧，构成第一测量单元的双目立体视觉成像系统，摄像机Cc和Cd沿铁轨纵向安置于激光散斑投射器Sb两侧，构成第二测量单元的双目立体视觉成像系统；所述双目立体视觉测量系统拍摄由激光散斑投射器投射在扣件表面的激光散斑图案，用于扣件三维测量；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，同时与摄像机、激光位移传感器、车轮编码器、RFID探测器连接，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RFID探测器获取RFID标签信号，对列车行驶里程进行校准；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，控制四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，进行双目立体视觉散斑图像三维重建，获取扣件三维点云，并基于扣件三维点云进行扣件异常检测。

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉与激光散斑的铁轨扣件异常检测系统，其特征在于：所述激光散斑投射器的安装高度、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、第二测量单元的双目立体视觉成像系统公共视场需完全覆盖铁轨两侧扣件区域，第一、第二测量单元的双目立体视觉成像系统中两台摄像机同步成像。

3.根据权利要求1所述的基于双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、第二测量单元中两台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垂直于路面，激光散斑投射器的光轴、两台摄像机光轴共面，它们构成的平面穿过铁轨中心线，两台摄像机光轴与激光散斑投射器光轴夹角相等，夹角为15～60度，两台摄像机的基线长度为Lmm，L取值范围为1～10000，两台摄像机的成像面中有四条边平行，两台摄像机和激光散斑投射器刚性连接。

4.根据权利要求1所述的基于双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。

5.根据权利要求1所述的基于双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，支撑梁与列车转向架之间采用k个弹簧并行连接，k的取值范围为1～10。