[发明专利]一种列车闸片磨耗检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种列车闸片磨耗检测系统，其特征在于，所述系统包括轨旁设备、现场控制机构和远程控制中心，现场控制机构分别与轨旁设备和远程控制中心通信连接；轨旁设备包括进线传感器、离线传感器、车轮传感器、图像采集装置，车轮传感器位于图像采集装置的两侧；图像采集装置设有多个，对应采集列车车轴和车轮上的各个闸片的图像；图像采集装置包括面阵相机和两个成角度的激光，两个成角度的激光之间的中心线与面阵相机的光轴平行，且垂直于地面。

2.如权利要求1所述的一种列车闸片磨耗检测系统，其特征在于，相邻两个所述图像采集装置中的激光的波长和对应的面阵相机的滤波片均不同。

3.如权利要求1或2所述的一种列车闸片磨耗检测系统，其特征在于，十个所述图像采集装置形成一列并安装在两根枕轨之间的安装基座上。

4.如权利要求1所述的一种列车闸片磨耗检测系统，其特征在于，所述轨旁设备还包括测速雷达和车号识别设备，测速雷达检测进线列车的即时速度；车号识别设备识别进线列车的车号。

5.如权利要求4所述的一种列车闸片磨耗检测系统，其特征在于，所述进线传感器、测速雷达、车号识别设备、车轮传感器、图像采集装置、离线传感器的镜头均外镀纳米材料防水膜。

6.一种列车闸片磨耗检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)当列车车辆接近所述检测系统，通过进线传感器，获得列车进线信号启动检测系统工作；车轮传感器获得每个车轮的位置并启动各个图像采集装置采集对应的各个闸片的图像；

(2)采用棋盘格标定板对图像采集装置的标定，分别标定物距400mm和1000mm处相机拍摄的像素点所表征的物理尺寸、标定板上平行线的间距，根据成像原理和投影关系可以知道400mm处和1000mm处像素点表征的物理尺寸和对应位置的标定板上的平行激光线之间的像素间距呈现线性关系；

(3)通过图像处理技术分析采集到闸片图像，检测闸片区域的平行激光线位置、平行激光线像素间距、平行激光线的平均像素长度，根据平行激光线的像素间距和标定得到的像素间距与像素点表征的物理尺寸之间的关系，计算得到当前图像中像素点表征的物理尺寸，进一步换算得到平行激光线的平均物理长度，即为闸片的剩余厚度，通过与已知闸片标准件的标准厚度做差得到闸片的磨耗情况。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)：

在400mm处采集到的图像通过图像处理得到各个方块的像素边长w₁，两条激光的平行线间距的像素尺寸为h₁，已知标定块中实际各个方块为正方形物理尺寸为a mm，计算得到相机在拍摄物距400mm处图像中每个像素点表征的物理尺寸为a/w₁；

在1000mm处采集到的图像通过图像处理得到各个方块的像素边长w₂，两条激光的平行线间距的像素尺寸为h₂，计算得到相机在拍摄物距1000mm处图像中每个像素点表征的物理尺寸为a/w₂；

根据投影关系可知，距离相机x且400mm≤x≤1000mm的位置处，图像中平行激光线的间距h与距离x是线性关系，且x＝(400h/h₁+1000h/h₂)/2。

8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(3)：根据相机小孔成像的原理可知，在x距离处拍摄的棋盘格像素宽度w＝(400w₁/x+1000w₂/x)/2＝(400w₁+1000w₂)/2x；

通过计算可以得到距离x处各个像素点所表征的物理尺寸为y＝a/w＝2ax/(400w₁+1000w₂)＝(400h/h₁+1000h/h₂)a/(400w₁+1000w₂)。

9.如权利要求6-8任意一项所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)：测速雷达获得列车实时过车速度，并根据车速计算匹配的面阵相机的采集帧率，发送相应频率的脉冲给所述图像采集装置；车号识别设备获得本次过车的列车车号；

车轮经过靠近进线方向的车轮传感器时，图像采集装置开始连续采集经过闸片的图像，车轮经过远离进线方向的车轮传感器时图像采集装置停止采集，每个车轮经过两个车轮传感器区间内都会采集闸片的图像。