一种钢轨多损伤特征识别检测智能机器人

技术领域

本发明涉及轨道交通无损检测技术领域，具体而言，涉及一种钢轨多损伤特征识别检测智能机器人。

背景技术

随着铁路的高速发展，列车的时速、承载量以及高强度、高密度的运行，加上列车司机偶尔的操作不当(如急刹等)，都会让列车对铁路钢轨产生不同程度的损伤，当损伤达到一定临界点时会让列车产生剧烈颤动。这种情况，不仅会影响电弓与电线的接触情况，也会对铁路的路基产生严重影响，甚至会导致列车车轮不光滑之后对钢轨及列车形成更恶劣的影响。

为了及时了解钢轨状态，并根据不同的损伤类型选择对应的维护修理措施，现有技术通常采用人工配合检测设备的方式对铁轨进行定期的检查，现有的检测设备功能单一，在进行一次综合检测作业时，需要组织多种检测设备同时上道，对专业人员需求量大，检测效率较低，可能会影响铁道车辆的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢轨多损伤特征识别检测智能机器人，采用无人化检测方式，能够同时对多种损伤进行检测，检测效率高且不会影响铁道车辆的正常运行。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种钢轨多损伤特征识别检测智能机器人，包括车体、设置在车体上的信息采集装置和数据处理与传输装置，数据处理与传输装置与信息采集装置和外部单元连接，信息采集装置用于对待检测轨道进行拍摄并将拍摄图片传输至数据处理与传输装置，数据处理与传输装置用于对拍摄图片进行预处理并发送至外部单元；车体的底部设有驱动组件和至少两组轮对，至少两组轮对沿车体的长度方向间隔分布，驱动组件与其中一组轮对驱动连接，以驱使轮对沿待检测轨道滚动。

可选地，信息采集装置包括设置在车体底部的高速相机，高速相机的摄像头朝向待检测轨道；数据处理与传输装置包括微型计算机，微型计算机与高速相机和外部单元连接；微型计算机包括定位模块，微型计算机用于将高速相机的拍摄图片和定位模块的位置信息对应并传输至外部单元。

可选地，轮对包括车轴和分别设置在车轴两端的车轮，两个车轮相互靠近的一侧分别设有限位凸起，车轮的外壁沿待检测轨道滚动，限位凸起的侧壁与待检测轨道的侧壁抵持。

可选地，驱动组件包括驱动电机，驱动电机的输出轴上设有主动轮，车轴上设有从动轮，主动轮与从动轮之间通过传送带传动连接。

可选地，轮对与车体之间设有转向架，转向架上设有轴箱，轴箱通过轴承与车轴连接，轴箱与转向架之间通过第一悬挂装置连接，车体与转向架之间通过第二悬挂装置和牵引拉杆连接，第一悬挂装置和第二悬挂装置的形变方向均平行于竖直方向。

可选地，第一悬挂装置为第一弹簧，第二悬挂装置为第二弹簧，第一弹簧的两端分别通过第一弹簧座与轴箱和转向架连接，第二弹簧的两端分别通过第二弹簧座与车体和转向架连接。

可选地，车体上还设有与驱动电机连接的主控制器，数据处理与传输装置包括与主控制器连接的微型计算机，微型计算机接收到外部单元发出的控制信号后将控制信号发送至主控制器，主控制器根据控制信号控制驱动电机的转速和转矩。

可选地，车体上还设有移动电源和逆变器，移动电源与信息采集装置、数据处理与传输装置和逆变器连接，逆变器还与主控制器连接，逆变器将移动电源提供的交流电转变为直流电，并通过主控制器为驱动电机供电。

可选地，转向架上设有制动器，制动器正对车轮设置。

可选地，车体上设有防护栏，防护栏环绕信息采集装置和数据处理与传输装置设置。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的钢轨多损伤特征识别检测智能机器人，包括车体、设置在车体上的信息采集装置和数据处理与传输装置，数据处理与传输装置与信息采集装置和外部单元连接，信息采集装置用于对待检测轨道进行拍摄并将拍摄图片传输至数据处理与传输装置，数据处理与传输装置用于对拍摄图片进行预处理并发送至外部单元；车体的底部设有驱动组件和至少两组轮对，至少两组轮对沿车体的长度方向间隔分布，驱动组件与其中一组轮对驱动连接，以驱使轮对沿待检测轨道滚动。该钢轨多损伤特征识别检测智能机器人，利用驱动组件驱使车体运动，在运动过程中采用信息采集装置对待检测轨道进行拍照然后将拍摄图像传输至外部设备进行特征提取，分辨待检测轨道是否存在损伤及其损伤的类型，检测过程无需人力配合，也不会对车辆或轨道的整体结构和运行方式有任何要求，拍摄过后即可离开待检测轨道，不会影响铁道车辆的正常运行，且能够同时对多种损伤进行检测，检测效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的钢轨多损伤特征识别检测智能机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的钢轨多损伤特征识别检测智能机器人的局部结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的钢轨多损伤特征识别检测智能机器人的局部结构示意图之二。

图标：10-钢轨多损伤特征识别检测智能机器人；11-车体；111-防护栏；12-轮对；121-车轴；122-车轮；123-限位凸起；131-驱动电机；132-主动轮；133-从动轮；134-传送带；135-电机支架；14-转向架；15-轴箱；161-第一弹簧；162-第一弹簧座；163-第二弹簧；164-第二弹簧座；17-牵引拉杆；18-制动器；21-高速相机；22-相机座；30-微型计算机；40-主控制器；50-移动电源；60-逆变器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本申请实施例提供一种钢轨多损伤特征识别检测智能机器人10，包括车体11、设置在车体11上的信息采集装置和数据处理与传输装置，数据处理与传输装置与信息采集装置和外部单元连接，信息采集装置用于对待检测轨道进行拍摄并将拍摄图片传输至数据处理与传输装置，数据处理与传输装置用于对拍摄图片进行预处理并发送至外部单元；车体11的底部设有驱动组件和至少两组轮对12，至少两组轮对12沿车体11的长度方向间隔分布，驱动组件与其中一组轮对12驱动连接，以驱使轮对12沿待检测轨道滚动。

该钢轨多损伤特征识别检测智能机器人10适用于非接触式、无人化、高速检测下的钢轨多种损伤特征图像识别检测与显示。钢轨多损伤特征识别检测智能机器人10包括车体11，车体11的底部设置轮对12和驱动组件，驱动组件驱动轮对12旋转，使车体11沿待检测轨道行走。车体11上设有信息采集装置和数据处理装置，车体11在行走的过程中，信息采集装置对走过的待检测轨道进行拍照，然后将得到的拍摄图片传输至数据处理与传输装置处，数据处理与传输装置对接收到的拍摄图片进行预处理，如图像转换、图像增强、滤波和水平矫正等，然后将预处理过后的拍摄图片作为神经网络发送至外部单元，由外部单元进行图像处理，判断待检测轨道的表面是否存在缺陷，其中，可通过拍摄图片提取到的缺陷包括但不限于轨端或轨顶面剥落掉块、钢轨顶面擦伤、钢轨低头、波浪形磨耗。

上述钢轨多损伤特征识别检测智能机器人10，利用驱动组件驱使车体11运动，在运动过程中采用信息采集装置对待检测轨道进行拍照然后将拍摄图像传输至外部设备进行特征提取，分辨待检测轨道是否存在损伤及其损伤的类型，检测过程无需人力配合，也不会对车辆或轨道的整体结构和运行方式有任何要求，拍摄过后即可离开待检测轨道，不会影响铁道车辆的正常运行，且能够同时对多种损伤进行检测，检测效率较高。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，信息采集装置包括设置在车体11底部的高速相机21，高速相机21的摄像头朝向待检测轨道；数据处理与传输装置包括微型计算机30，微型计算机30与高速相机21和外部单元连接；微型计算机30包括定位模块，微型计算机30用于将高速相机21的拍摄图片和定位模块的位置信息对应并传输至外部单元。

高速相机21对待检测轨道进行拍照，然后将拍摄图片传输至微型计算机30，微型计算机30包括定位模块，定位模块能够对拍摄点定位，获取每张拍摄图片的位置信息，微型计算机30对拍摄图片进行预处理后，将预处理后的拍摄图片及其对应的位置信息一起发送至外部单元，以同时确定损伤位置，方便维修人员作业。

示例地，高速相机21通过相机座22安装在车体11的底部。

请结合参照图2，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，轮对12包括车轴121和分别设置在车轴121两端的车轮122，两个车轮122相互靠近的一侧分别设有限位凸起123，车轮122的外壁沿待检测轨道滚动以带动车体11运动；限位凸起123的侧壁与待检测轨道的侧壁抵持，以防止轮对12在待检测轨道上运动或转弯时发生脱轨。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，驱动组件包括驱动电机131，驱动电机131的输出轴上设有主动轮132，车轴121上设有从动轮133，主动轮132与从动轮133之间通过传送带134传动连接。

驱动电机131的输出轴带动主动轮132旋转，主动轮132通过传送带134带动从动轮133旋转，从动轮133与车轴121之间固定连接，进而驱使车轴121和车轮122转动。示例地，车轮122与车轴121之间、车轴121与从动轮133之间通过过盈配合以实现同步转动。

请参照图2和图3，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，轮对12与车体11之间设有转向架14，转向架14上设有轴箱15，轴箱15通过轴承与车轴121连接，轴箱15与转向架14之间通过第一悬挂装置连接，车体11与转向架14之间通过第二悬挂装置和牵引拉杆17连接，第一悬挂装置和第二悬挂装置的形变方向均平行于竖直方向。

转向架14连接车体11与轮对12，并使车体11运动相对平缓。转向架14与轮对12通过第一悬挂装置、轴箱15和轴承连接，保证轮对12转动时使转向架14和车体11沿待检测轨道方向运动；转向架14与车体11通过第二悬挂装置和牵引拉杆17连接，第二悬挂装置用于减缓车体11的振动，保证巡检时信息采集装置拍摄的精确性，牵引拉杆17通过转向架14带动车体11运动。可以理解，牵引拉杆17应与转向架14和车体11中的至少一者活动连接，轴向与转向架14之间也活动连接，以实现减震效果。

示例地，第二悬挂装置包括多个，并设置在转向架14的两侧，牵引拉杆17设置在转向架14的中部，以进一步提高车体11运动的稳定性。驱动电机131通过电机支架135安装于转向架14的横梁上。

请结合参照图1，示例地，转向架14包括两个，两个转向架14沿车体11的长度方向与车体11连接，每个转向架14均连接两个轮对12，四个轮对12也沿车体11的长度方向分布，以提高车体11运动的稳定性。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，第一悬挂装置为第一弹簧161，第二悬挂装置为第二弹簧163，第一弹簧161和第二弹簧163的伸缩方向平行于竖直方向；第一弹簧161的两端分别通过第一弹簧座162与轴箱15和转向架14连接，第二弹簧163的两端分别通过第二弹簧座164与车体11和转向架14连接。示例地，第一弹簧161和第二弹簧163均为钢弹簧。

请参照图1和图2，可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，车体11上还设有与驱动电机131连接的主控制器40，数据处理与传输装置包括与主控制器40连接的微型计算机30，微型计算机30接收到外部单元发出的控制信号后将控制信号发送至主控制器40，主控制器40根据控制信号控制驱动电机131的转速和转矩。

微型计算机30接收到外部单元发出的控制信号，通过主控制器40向驱动电机131发送电信号，调整驱动电机131的转速和转矩，进而控制轮对12的转速和转动方向，以此调整整个钢轨多损伤特征识别检测智能机器人10的运动方向和运动速度。微型计算机30将拍摄信号传输到信息采集装置，信息采集装置接收到拍摄信号后对待检测轨道拍照，并将拍摄图片传回微型计算机30并导入外部单元进行图像处理。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，车体11上还设有移动电源50和逆变器60，逆变器60与移动电源50和主控制器40连接，逆变器60将移动电源50提供的交流电转变为驱动电机131可用的直流电，并通过主控制器40为驱动电机131供电，为驱动电机131的运转提供能源支持。同时，移动电源50还与信息采集装置和数据处理与传输装置连接，以为其供电。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，转向架14上设有制动器18，制动器18正对车轮122设置，制动器18通过摩擦使车轮122减速或停止运动。

可选的，本发明实施例的一种可实现的方式中，车体11上设有防护栏111，防护栏111环绕信息采集装置和数据处理与传输装置设置，以对其进行保护。

优选的，信息采集装置、数据处理与传输装置、主控制器40、移动电源50和逆变器60均设置在车体11的上表面，防护栏111沿车体11的上表面边缘设置一圈，以同时对上述设备进行保护。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。