[发明专利]道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量仪及其测量方法

说明书

本发明提供一种道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量仪及测量方法，可测量钢轨和道岔全轮廓磨损量并对整段道岔和钢轨磨损进行分析，该测量仪包含硬件测量系统和测量数据分析处理软件，硬件测量系统包括激光视觉测量采集装置、旋转编码器测量定位装置、数据传输与电源装置，测量数据分析处理软件包含激光视觉测量采集装置标定模块、激光视觉测量采集装置控制模块、数据采集图像处理模块、测量数据合成模块和测量数据分析模块，软件安装于PC上即可，本发明不仅能实现非接触、自动化测量，克服机械量具测量耗时长、效率低的问题，同时具有较高的测量精度，并大大提高测量的效率，便于铁路维护数字化管理。

技术领域

本发明属于铁路现场安全检测与机器视觉测量领域，特别为一种道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量仪及利用所述测量仪进行道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量的方法。

背景技术

我国高速铁路已经成为推动国民经济、技术发展的支柱性产业，促进城市快速发展。如今机车运行速度越来越快，对暴露在野外环境的道岔及钢轨部件的容许磨损和变形量要求更高，否则将导致列车脱轨等严重事故。为了保证列车运行安全，需及时了解钢轨、道岔等铁路组件的运行状态以及精确检测出其伤损情况，建立道岔及钢轨的伤损模型，掌握其损伤的规律，从而及时制定维修或更换方案。这样才能避免事故的发生，延长铁路线路的使用寿命，保证铁路运输的安全，降低运行和维护的成本。

铁路线路是列车运行的基础，由轨道，路基和桥梁隧道建筑物等组成一个整体工程机构。其中铁路轨道是线路的上部建筑，包括钢轨、轨枕、道岔、道床、联结零件和防爬设备。轨道中钢轨与道岔直接与列车作用，其状态将直接影响列车的行驶安全，是铁路中重点维护对象。

目前铁路轨道的测量主要分为两大类：轨道零部件的状态检测(如零部件断裂、丢失、失效等)和几何尺寸测量(如钢轨磨损、尖轨变形等)。铁路状态检测已经有广泛的研究和运用产品，如通过机器视觉检测铁路扣件、道床、轨向等状态；通过压电传感器检测连接杆螺栓连接情况；通过水平仪检测轨道水平度等。针对轨道组件几何尺寸测量的研究和检测产品相对较少，而且主要集中在对钢轨一侧轮廓几何尺寸的测量上。道岔作为轨道的核心部件，由于其复杂的结构和具有运动单元，对其进行几何尺寸测量更是成为难点。

钢轨与道岔现场的平顺度与相关结构尺寸是铁路、地铁等轨道交通运输系统运行安全的重要保障。目前轨道、道岔的结构尺寸测量主要还是采用手工测量为主，测量工具如钢卷尺、磨耗尺、波磨仪等。传统的接触式测量工具虽然原理简单，易于理解和掌握，但是由于量具固有误差、读数误差，同时受检测人员工作经验、身体状况、精神条件等多种因素的影响，将大大影响测量精度和效率，同时检测数据不便于进行数据化管理和回溯分析。为了满足当今高精度、高效率的轨道、道岔几何尺寸测量要求，急需一种自动化道岔及轨道结构尺寸测量仪器，来替代现场操作人员完成测量工作。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于解决问题，提供一种道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量仪及利用所述测量仪进行道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量的方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种道岔及轨道全轮廓磨损视觉测量仪，包括：数据采集与定位硬件装置，数据采集与分析软件系统。

所述的数据采集与定位硬件装置按功能可分为：旋转编码器测量定位装置、激光视觉测量采集装置、数据传输与电源装置。

所述的旋转编码器测量定位装置安装在检测小车或者轨检车的运动车轮上，用于记录检测数据的位置，并且每行进一段距离触发一次激光视觉测量采集装置采集轨道图像；

激光视觉测量采集装置包括带有定焦工业镜头的工业相机、一字型激光器以及安装承载平台；定焦工业镜头、工业相机、一字型激光器安装于轨道上方的承载平台上，承载平台安装于检测小车或者轨检车上；同时工业相机与一字型激光器对称分布于轨道的两侧，工业相机用于采集一字型激光器投射在轨道上的光条图像，一字型激光器用于向轨道投射光条；