一种货车车轮直径尺寸动态检测装置及检测方法与流程

本发明涉及一种铁路货车车轮检测技术。

背景技术：

货车车轮直径尺寸是货车车轮状态数据的重要参数，由于不同型号货车车轮直径相差较大，难以用普通量具直接测量；目前，货车车轮的测量仍停留在静态测量阶段，该静态测量阶段为货车停止在作业场时进行测量，并且采用人工手动测量，而且人工手动测量存在低效、耗时、误差较大的问题，已经不能满足现代铁路快速、精准、自动化的检测要求，随着铁路干线和运行货车的日益增多，现有的手动测量方式已不能满足货车车轮直径尺寸的基本要求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的人工手动检测方法存在低效、耗时、误差较大的问题，提出了一种货车车轮直径尺寸动态检测装置及检测方法。

本发明所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置，该检测装置包括视觉模块和控制处理模块；

控制处理模块，用于获取经过车辆的行驶速度和车头的轴距，还用于判断所述经过车辆是否为货车，如果是货车，则发送控制信号；否则，不发送控制信号；还用于接收图像信息，并对该图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径；

视觉模块，用于接收控制信号，并根据该控制信号对货车的车轮进行图像采集，获取图像信息。

进一步的，所述控制处理模块包括车轮传感器、控制工控机、控制箱和采集工控机；

所述控制工控机和采集工控机分别设置在控制箱内；

所述车轮传感器设置在铁轨的侧壁上，用于获取经过车辆的行驶速度和车头的轴距；

控制工控机，用于判断所述经过车辆是否为货车，如果是货车，则发送控制信号；否则，不发送控制信号；

采集工控机，用于接收视觉模块获取的图像信息，并对该图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径。

进一步的，所述视觉模块包括相机补偿光源、相机和保护箱体；

所述相机补偿光源和相机分别设置在保护箱体内；保护箱体设置在铁轨外侧；

相机用于接收控制信号，当相机接收到控制信号后，保护箱体的自动门开启，相机开始对货车的车轮信息进行采集，获取图像信息；在相机获取图像信息后，保护箱体的自动门关闭；

相机补偿光源用于为相机提供光照。

进一步的，该检测装置还包括数据管理平台；

控制处理模块，还用于将其计算出的车轮直径发送至数据管理平台；

数据管理平台，用于存储接收到的车轮直径信息，还用于实时查询和检索货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度。

进一步的，数据管理平台包括数据检索模块和图文报表模块；

所述数据检索模块，用于以检索的形式获取货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度；

所述图文报表模块，用于以图文的形式展示货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度。

本发明所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测方法，该检测方法包括以下步骤：

步骤一、将视觉模块设置在铁轨外侧；

步骤二、通过视觉模块获取标定图片；

步骤三、车轮传感器检测经过车辆的行驶速度和车头的轴距；

步骤四、控制工控机判断经过车辆是否为货车；如果是，则执行步骤五；否则，执行步骤三；

步骤五、相机采集车轮图像信息；

步骤六、采集工控机对车轮图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径。

进一步的，步骤二中获取标定图片的具体过程为：将标定板垂直放置在铁轨上，通过视觉模块对标定板进行拍摄；

所述标定板包括多个白色方块、多个黑色方块和支架；

白色方块和黑色方块以间隔排布的方式构成阵列结构，该阵列结构固定在支架上。

进一步的，步骤四中控制处理模块判断经过车辆是否为货车的具体方法为：通过获取的经过车辆的车头轴距信息与标准的货车车头轴距信息进行对比。

进一步的，步骤六中，控制处理模块计算出车轮直径的具体方法为：根据标定板的实际坐标值确定出标定图片上每个像素点对应的空间坐标；将视觉模块采集的车轮图片与标定图片进行对比，获取出车轮轮廓所占用的像素点，并将车轮轮廓所占用的像素点对应的空间坐标转换为车轮轮廓的实际坐标值，进而通过车轮轮廓的实际坐标值计算出车轮直径。

进一步的，该检测方法还包括步骤七；

步骤七、将步骤六计算出的计算结果传输到数据管理平台。

本发明利用视觉模块实时检测运行中的货车车轮直径尺寸，并将测得数据与货车正常车轴直径尺寸进行对比，确定车轮磨损程度。

本发明与人工检测相比较，本发明提高测量精度，降低人力成本；同时只要有货车经过立即检测，具有实时性；在检测的过程中，货车不需要停止，具有高效性。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的种货车车轮直径尺寸动态检测装置框图；

图2为具体实施方式六所述的种货车车轮直径尺寸动态检测方法流程框图；

图3为具体实施方式七中标定板的结构示意图；

图4为具体实施方式七中获取标定图片时，标定板设置的位置结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置，该检测装置包括视觉模块1和控制处理模块2；

控制处理模块2，用于获取经过车辆的行驶速度和车头的轴距，还用于判断所述经过车辆是否为货车，如果是货车，则发送控制信号；否则，不发送控制信号；还用于接收图像信息，并对该图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径；

视觉模块1，用于接收控制信号，并根据该控制信号对货车的车轮进行图像采集，获取图像信息。

在本实施方式中，将视觉模块1放置在铁轨5外侧距铁轨5横向距离50cm处，视觉模块1纵向距离高于铁轨35cm处，调整好视觉模块1的俯仰角，使其恰好能拍摄到货车车轮。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置进一步限定，在本实施方式中，所述控制处理模块2包括车轮传感器2-1、控制工控机2-2、控制箱2-3和采集工控机2-4；

所述控制工控机2-2和采集工控机2-4分别设置在控制箱2-3内；

所述车轮传感器2-1设置在铁轨5的侧壁上，用于获取经过车辆的行驶速度和车头的轴距；

控制工控机2-2，用于判断所述经过车辆是否为货车，如果是货车，则发送控制信号；否则，不发送控制信号；

采集工控机2-4，用于接收视觉模块1获取的图像信息，并对该图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径。

在本实施方式中，控制箱2-3用于保护控制工控机2-2和采集工控机2-4，防止损坏。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置进一步限定，在本实施方式中，所述视觉模块1包括相机补偿光源1-1、相机1-2和保护箱体1-3；

所述相机补偿光源1-1和相机1-2分别设置在保护箱体1-3内；保护箱体1-3设置在铁轨5外侧；

相机1-2用于接收控制信号，当相机1-2接收到控制信号后，保护箱体的自动门开启，相机1-2开始对货车的车轮信息进行采集，获取图像信息；在相机1-2获取图像信息后，保护箱体的自动门关闭；

相机补偿光源1-1用于为相机1-2提供光照。

在本实施方式中，保护箱体1-3内用于保护相机补偿光源1-1和相机1-2，防止损坏。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置进一步限定，在本实施方式中，该检测装置还包括数据管理平台3；

控制处理模块2，还用于将其计算的出车轮直径发送至数据管理平台3；

数据管理平台3，用于存储接收到的车轮直径信息，还用于实时查询和检索货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度。

在本实施方式中，通过增加数据管理平台3，使铁路工作人员通过该数据管理平台3实时查询和检索货车通过时间、车轮直径尺寸、车轮磨损程度的信息。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测装置进一步限定，在本实施方式中，数据管理平台3包括数据检索模块3-1和图文报表模块3-2；

所述数据检索模块3-1，用于以检索的形式获取货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度；

所述图文报表模块3-2，用于以图文的形式展示货车的通过时间、车轮直径尺寸和车轮磨损程度。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式是基于具体实施方式四或五所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测的检测方法，在本实施方式中，该检测方法包括以下步骤：

步骤一、将视觉模块1设置在铁轨5外侧；

步骤二、通过视觉模块1获取标定图片；

步骤三、车轮传感器2-1检测经过车辆的行驶速度和车头的轴距；

步骤四、控制工控机2-2判断经过车辆是否为货车；如果是，则执行步骤五；否则，执行步骤三；

步骤五、相机1-2采集车轮图像信息；

步骤六、采集工控机2-4对车轮图像信息进行分析和处理，计算出车轮直径。

在本实施方式中，货车车轮首先碾压铁轨5上的车轮传感器2-1时，车轮传感器2-1为一对传感器，传感器能够在货车的车轮经过其本身时发送传感信号，一对传感器之间的距离是预设的，即一对传感器之间的距离是已知的，用h表示一对传感器之间的距离；货车的同一车轮先后经过一对传感器时会分别发送传感信号，两次发送传感信号的时间差很容易确定，用t表示一对传感器先后发送传感信号的时间差，货车的车速在用v表示，根据速度等于距离除以时间的计算公式可知，关于车轮传感器2-1对轴距信息的确定方法如下：在上述确定出货车的车速信息v的基础上，相邻的不同车轮在经过车轮传感器2-1中一对传感器中任何一个的时间差均可以通过其先后两次发送传感信号的时间差进行确定，用t0表示相邻的不同车轮在经过车轮传感器2-1中一对传感器中任何一个的时间差；如果车轮传感器2-1轴距用h表示；根据距离等于速度乘以时间的计算公式可知，h＝v·t0；即实现根据这一对传感器获取货车的车速信息及车头的轴距信息。

在本实施方式中，将视觉模块1放置在铁轨5外侧距铁轨5横向距离50cm处，视觉模块1纵向距离高于铁轨35cm处，调整好视觉模块1的俯仰角，使其恰好能拍摄到货车车轮；将标定板4垂直放置在铁轨5上，通过视觉模块1对标定板进行拍摄，获取标定图片，标定图片用于充当后期检测车轮直径的标准；当有车辆驶入并通过车轮传感器2-1时，车轮传感器2-1通过车辆的行驶速度和车头的轴距，根据获取的经过车辆的车头轴距信息与标准的车头轴距信息对照表进行对比，判断其是否为货车，如果判断你的结构为否，则相机1-2不采集图像信息；如果判断经过的车辆是货车，则相机1-2开始采集图像信息；相机1-2将采集到的图像信息通过千兆网络传输到采集工控机2-4中，采集工控机2-4对采集的图片进行图像分析和处理，计算出车轮直径。

具体实施方式七：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测方法进一步限定，在本实施方式中，步骤二中获取标定图片的具体过程为：将标定板4垂直放置在铁轨5上，通过视觉模块1对标定板进行拍摄；

所述标定板4包括多个白色方块4-1、多个黑色方块4-2和支架4-3；

白色方块4-1和黑色方块4-2以间隔排布的方式构成阵列结构，该阵列结构固定在支架4-3上。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测方法进一步限定，在本实施方式中，步骤四中控制处理模块2判断经过车辆是否为货车的具体方法为：通过获取的经过车辆的车头轴距信息与标准的货车车头轴距信息进行对比。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测方法进一步限定，在本实施方式中，步骤六中，控制处理模块2计算出车轮直径的具体方法为：根据标定板的实际坐标值确定出标定图片上每个像素点对应的空间坐标；将视觉模块1采集的车轮图片与标定图片进行对比，获取出车轮轮廓所占用的像素点，并将车轮轮廓所占用的像素点对应的空间坐标转换为车轮轮廓的实际坐标值，进而通过车轮轮廓的实际坐标值计算出车轮直径。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式六所述的一种货车车轮直径尺寸动态检测方法进一步限定，在本实施方式中，该检测方法还包括步骤七；

步骤七、将步骤六计算出的计算结果传输到数据管理平台3。

在本实施方式中，采集工控机2-4将计算出车轮直径的计算结果上传到数据管理平台3，铁路工作人员通过数据管理平台3实时查询和检索货车通过时间、车轮直径尺寸、车轮磨损程度等信息。