一种车辆踏面图像采集与合成系统的探头箱的制作方法

1.本技术属于车辆安全监测领域，具体涉及一种车辆踏面图像采集与合成系统的探箱。


背景技术：

2.轮踏面损伤是车辆运行安全的一个重要影响因素。车辆踏面图像采集与合成系统是针对车轮踏面损伤的检测系统，可解决车辆运营状态下的车轮踏面表面的图像信息(剥离、擦伤等)动态采集与检测，提高轮对踏面检测的自动化程度，能节省人力资源、节省时间，其中探头箱是系统的重要组成部分。探头箱是车辆踏面图像采集与合成系统的采集前端，负责车轮踏面图像的采集，探箱内由相机、补光光源以及保护箱外壳等组成。
3.目前市场上的车辆踏面图像采集与合成系统的探头箱，多为低速动态设备使用，并且使用环境相对较好，相机与光源前端的防护主要通过玻璃完成。但在动态高速设备上，防尘和保护有更高的要求，目前市场上针对高速运行设备的踏面探箱的设计还没有出现。由于铁路上枕木距离宽度限制，保护箱箱体水平旋转角度受限，不能很好的调整旋转角；设备故障时，保护门状态不定，当保护门故障且长时间处于打开状态时，会造成相机光源因灰尘遮挡而无法正常工作。
4.申请内容
5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术旨在提供一种车辆踏面图像采集与合成系统的探头箱。
6.为了实现上述目的，本技术实施例采用如下技术方案：
7.一种车辆踏面图像采集与合成系统的探头箱，包括固定座，位于相邻设置的两枕木中间；座板，固定在所述固定座上；壳体，具有一底板，且通过所述底板固定在所述座板上；所述壳体内设有相机和光源，用于采集车辆踏面图像；夹具，固定在固定座上，用于夹持在铁轨一侧；所述座板中心设有中心销，所述底板中心设有中心孔，所述中心销穿入中心孔中，使得探头箱壳体沿中心销相对座板发生转动；所述底板边缘还设有若干调节孔，螺栓穿过调节孔将底板固定在所述座板上，所述调节孔为弧形，使得安装时通过调整螺栓在调节孔的位置调节壳体的转动角度。
8.进一步的，所述壳体为梯形体，其最长对角线上的两个对角切削成避让面。
9.进一步的，所述座板上开设有若干条形孔，螺栓穿过条形孔将座板固定在固定座上；所述条形孔的延伸方向垂直于所述铁轨。
10.进一步的，所述座板和所述固定座的连接处设有减震块。
11.优选的，所述壳体对应所述相机设有第一开口，对应所述光源设有第二开口；所述壳体的侧壁可转动地安装有挡板；所述挡板由设置在壳体内的伺服电机驱动转动，以实现将所述第一开口和第二开口遮挡或打开。
12.优选的，所述伺服电机固定在电机安装板的侧壁，所述电机安装板的底部固定在所述底板上；所述挡板相对靠近电机安装板的一面设有配重块，使得挡板在重力的作用下
自动回转至水平状态以实现第一开口和第二开口的遮挡。
13.优选的，所述电机安装板上靠近挡板的一面设有用于支撑挡板的限位块；所述挡板回转至水平状态时撞到限位块并在其作用下保持水平。
14.优选的，所述电机安装板上靠近挡板的一面设有扭簧，所述扭簧一端的第一支脚插入电机安装板，另一端的第二支脚向垂直于电机安装板的方向弯折一次后又向平行于电机安装板的方向弯折一次，使得挡板旋转呈竖直状态时和第二支脚卡接；当伺服电机损坏时，所述挡板可在扭簧弹力作用下往回旋转，直至在配重块和限位块的作用下旋转成水平状态。
15.进一步的，所述相机通过相机支架固定在壳体内部，所述相机通过销轴和相机支架的竖直面可转动连接，所述相机支架的竖直面上还设有第一弧形槽，螺栓穿过所述第一弧形槽将相机固定在相机支架的竖直面上，使得安装时调整螺栓在第一弧形槽的位置调整相机拍摄的俯仰角度。
16.进一步的，所述相机通过相机支架固定在壳体内部，所述相机支架水平面通过销轴和所述底板可转动连接，所述相机支架的水平面上还设有第二弧形槽，螺栓穿过所述第二弧形槽将相机支架固定在所述底板上，安装时通过调整螺栓在第二弧形槽的位置调整相机拍摄的水平角度。
17.本技术具有如下有益效果：
18.本技术所述的探头箱通过位于座板上的中心销和底板上的中心孔，将座板和探头箱壳体可旋转连接，底板上设有调节孔，在安装时可以旋转和调整壳体的旋转角度，进而实现相机拍摄和光源的最佳角度.
19.本技术所述的探头箱壳体跟现有技术的壳体相比，位于对角线上的对角切去，方便枕木距离过小时，为探头箱壳体旋转留出空间，使得探头箱的旋转不受枕木距离过小的限制，方便本探头箱壳体的旋转。
20.条形孔也方便座板和轨道距离的调节，实现最佳的拍摄和光照角度。整体通过对壳体的旋转实现对光源和相机的旋转，从而实现最佳的拍摄角度。减震块减小车辆经过时的震动，从而减小对相机图像采集的影响。
21.本技术所述的探头箱相机和光源位于同一水平线上，只需要设置一块挡板即可实现相机和光源的遮挡保护作用。
22.同时，本技术所述的挡板上设有配重块，当伺服电机损坏或者不工作时，挡板依靠配重块的重力作用和自动旋转回遮挡状态，防止伺服电机损坏时，或者现有的相机镜头的保护门不能及时回位时，相机镜头光源表面堆积灰尘，影响正常拍摄工作，起到很好的防尘效果以及对光源和相机起到保护作用。
23.本技术的扭簧设计，进一步保证挡板可以自动回位；当伺服电机正常工作时，电机扭力大于弹簧扭力，挡板依靠电机扭力回位；当伺服电机损坏时，依靠弹簧扭力回位，撞到限位块后，依靠配重块的重力作用保持遮挡状态。
24.本技术通过相机支架竖直面的第一弧形槽和水平面的第二弧形槽的设计，实现相机俯仰角度和水平角度的调节。
25.总体来说，本技术所述的探头箱通过箱体的旋转，实现对光源的水平旋转角的调节；通过对相机水平旋转角和俯仰角的调节，使相机的位置角度处于图像拍摄的最佳状态；
不仅对光源和相机实现调节作用，还能通过自动回位挡板实现镜头防尘功能，更好的实现对相机镜头、光源表面玻璃的保护，为保证系统的稳定可靠运行起到关键的作用。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1
‑
8为本技术所述的探头箱结构示意图；
28.图9为本技术所述的扭簧结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、壳体；2、座板；3、底板；4、相机；5、光源；6、固定座；7、枕木；8、夹具；9、减震块；10、挡板；11、伺服电机；12、伺服电机控制器；13、电机安装板；14、相机支架；15、轨道；16、磁钢；
31.111、第一开口；112、第二开口；
32.21、中心销；22、条形孔；
33.31、中心孔；32、调节孔；
34.51、光源支架；121、电机轴；
35.101、立柱；102、配重块；
36.131、限位块；132、扭簧；133、第一支脚；134、第二支脚；135、开孔；
37.141、第一弧形槽；142、第二弧形槽。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.一种车辆踏面图像采集与合成系统的探头箱，固定座6，位于相邻设置的两枕木7中间；座板2，固定在所述固定座6上；壳体1，具有一底板3，且通过所述底板3固定在所述座板2上；所述壳体1内设有相机4和光源5，用于采集车辆踏面图像；夹具8，固定在固定座6上，用于夹持在铁轨15一侧；所述座板2中心设有中心销21，所述底板3中心设有中心孔31，所述中心销21穿入中心孔31中，使得探头箱壳体1沿中心销21相对座板2发生转动；所述底板3边缘还设有若干调节孔，螺栓穿过调节孔32将底板3固定在所述座板2上，所述调节孔32为弧形，使得安装时通过调整螺栓在调节孔32的位置调节壳体1的转动角度。
41.具体地，请参考图1至图9，所述座板2用于将探头箱的壳体1和固定座6连接起来。所述固定座6由两个角钢和两个片钢组成四边形结构，两个角钢和枕木7平行设置且二者相互平行，两个片钢分别和两个角钢固定且两个片钢相互平行。夹具8的两个夹头夹紧轨道15两端，夹具8的底部和固定座6固定连接。固定座6和座板2对探头箱起到固定和限位的作用。此处应当可以理解的是，探头箱数量有多个，固定在轨道15下方采集经过车辆的车辆踏面信息。所述壳体1一方面对其内部设有的相机4和光源5等部件起到保护作用，另一方面中心
销21和中心孔31的设计使得相对座板2转动方便调节相机4和光源5的角度。
42.在本技术一具体实施例中，如图5所示，所述底板3边缘位置设有3个调节孔32，所述调节孔32向中小孔方向弯曲成弧形，螺栓穿过所述调节孔32固定在底座上，安装时转动底板3将探头箱转动，调整光源5或者相机4至最佳角度，方便图像的采集。
43.进一步的，所述壳体1为梯形体，其最长对角线上的两个对角切削成避让面。
44.具体地，如图1
‑
3所示，本技术所述的壳体1形状不同于现有技术中探头箱箱体的形状，缺角的不规则设计解决箱体因铁路枕距限制而无法大角度转动的问题。
45.进一步的，所述座板2上开设有若干条形孔22，螺栓穿过条形孔22将座板2固定在固定座6上；所述条形孔22的延伸方向垂直于所述铁轨15。
46.具体地，如图2所示，所述条形孔22位于角钢上方，使得座板2和轨道15距离可调节，进而使得探头箱和轨道15位置可调节，方便在探头箱的安装过程中将光源5和相机4调整至最佳位置。
47.在本技术一具体实施例中，所述条形孔22的数量为4个，调节探箱整体和轨道15之间的距离方便简单，易于实现。
48.进一步的，所述座板2和所述固定座6的连接处设有减震块9。
49.具体地，如图2所示，所述减震块9的数量为两个，所述减震块9为橡胶材质，固定在角钢上方、座板2下方，降低车辆经过时的震动，降低列车尤其是高速列车经过时产生的震动对拍照采集的影响，提高拍摄效果，进而提高系统的稳定可靠性。
50.优选的，所述壳体1对应所述相机4设有第一开口111，对应所述光源5设有第二开口112；所述壳体1的侧壁可转动地安装有挡板10；所述挡板10由设置在壳体1内的伺服电机11驱动转动，以实现将所述第一开口111和第二开口112遮挡或打开。
51.具体地，所述相机4固定在所述底板3上，所述光源5也固定在所述底板3上，所述光源5和所述相机4位于同一水平线上，所述探头箱壳体1面向车辆踏面的方向的侧壁上设有第一开口111和第二开口112，第一开口111用于光源5照射，第二开口112用于相机4拍摄；设有第一开口111、第二开口112的壳体1侧壁和所述相机4中间设有挡板10，所述挡板10用于遮挡第一开口111和第二开口112，所述挡板10中心向靠近相机4的方向延伸出立柱101；伺服电机11在电机安装板13的一侧，伺服电机11的电机轴121穿过电机安装板13和位于所述电机安装板13另一侧的挡板10立柱101配接，电机安装板13底部固定在底板3上；电机轴121旋转带动所述挡板10以立柱101为中心在竖直面旋转；探头箱待机时，挡板10在水平状态，遮挡保护相机4和光源5；探头箱工作时，挡板10旋转至竖直状态，取消遮挡相机4和光源5。
52.具体地，如图4
‑
8所示，所述相机4通过相机支架14固定在底板3上，所述光源5通过光源支架51固定在底板3上。所述伺服电机11的电机轴121插入所述挡板10中心的立柱101上，并通过紧固螺钉固定。电机安装板13用于固定所述伺服电机11。所述伺服电机11和伺服电机控制器12电连接，磁钢16位于铁轨侧壁，并通过磁钢卡具固定在夹具8上，当所述伺服电机控制器12接收到磁钢16传递的列出经过信号时，控制伺服电机11启动。伺服电机11启动后，电机轴121转动，带动挡板10以立柱101为中心转动，转动至竖直状态，取消对相机4和光源5的遮挡，相机4和光源5进行图像采集工作。没有列车经过时，伺服电机11接收到信号，电机轴121转动，挡板10转动至水平状态，对相机4和光源5启动遮挡防尘和保护的作用。挡板10放置在相机4光源5与壳体1侧壁之间，灯中心、相机4中心、挡板10旋转中心处于同一水
平线上。探头箱设备待机时，挡板10转到水平位置，同时遮挡相机4和光源5，对相机4和光源5起到防尘和保护遮挡的作用，探头箱设备工作时，挡板10旋转到竖直位置，同时取消对相机4和光源5的遮挡，挡板10形成了对相机4和光源5玻璃镜面的自动保护门结构，保证相机4和光源5的遮挡状态一致，并且实现了使用一个挡板10对相机4和光源5同时保护。
53.在本技术一具体实施例中，如图6和图8所示，所述电机安装板13上设有一用于相机4拍摄的开孔135，方便相机4的拍摄工作。当然电机安装板13还可以通过设置开槽等方式适应相机4镜头的形状避免对相机4的遮挡来保证相机4拍摄的功能。
54.优选的，所述伺服电机11固定在电机安装板13的侧壁，所述电机安装板13的底部固定在所述底板3上；所述挡板10相对靠近电机安装板13的一面设有配重块102，使得挡板10在重力的作用下自动回转至水平状态以实现第一开口111和第二开口112的遮挡。
55.具体地，如图4和图7所示，挡板10后面靠近相机4一侧焊接配重块102，保证挡板10水平时中心在电机轴121偏向相机4一侧，探头箱设备待机时，挡板10转到水平位置，可以依靠自身重力保持水平，不需要在待机时持续给电机通电，降低设备功耗。
56.优选的，所述电机安装板13上靠近挡板10的一面设有用于支撑挡板10的限位块131；所述挡板10回转至水平状态时撞到限位块131并在其作用下保持水平。
57.具体地，所述限位块131也位于电机安装板13上对应相机4的位置处，一方面对挡板10起到支撑作用，另一方便挡板10在重力作用下配重侧下沉直到碰到限位块131，并在自身重力下继续保持水平。防止挡板10恢复不到水平位置的现象的发生，避免相机4和光源5长时间暴露在室外环境。
58.优选的，所述电机安装板13上靠近挡板10的一面设有扭簧132，所述扭簧132一端的第一支脚133插入电机安装板13，另一端的第二支脚134向垂直于电机安装板13的方向弯折一次后又向平行于电机安装板13的方向弯折一次，使得挡板10旋转呈竖直状态时和第二支脚134卡接；当伺服电机损坏时，所述挡板10可在扭簧132弹力作用下往回旋转，直至在配重块102和限位块131的作用下旋转成水平状态。
59.具体地，如图9所示，所述扭簧132中心通过螺钉固定在所述电机安装板13上，第一支脚133九十度弯折一次后插入到电机安装板13中，第二支脚134九十度弯折两次，第二支脚弯折两次卡住挡板10。当挡板10旋转至竖直状态时，由于电机的扭力大于扭簧132的阻力，使得弹簧压缩，不影响挡板10转动到竖直位。当电机出现断电故障时，可以不借助电机扭力，仅仅依靠扭簧132的弹力，脱离竖直位置，使挡板10回到水平位置，并在自身重力下继续保持水平，有效避免相机4和光源5源长时间暴露在室外环境中，实现对相机4和光源5的保护。
60.进一步的，所述相机4通过相机支架14固定在壳体1内部，所述相机4通过销轴和相机支架14的竖直面可转动连接，所述相机支架14的竖直面上还设有第一弧形槽141，螺栓穿过所述第一弧形槽141将相机4固定在相机支架14的竖直面上，使得安装时调整螺栓在第一弧形槽141的位置调整相机4拍摄的俯仰角度。
61.具体地，如图7所示，所述第一弧形槽141和销轴相互配合，实现相机4俯仰角度的调节。
62.进一步的，所述相机4通过相机支架14固定在壳体1内部，所述相机支架14水平面通过销轴和所述底板3可转动连接，所述相机支架14的水平面上还设有第二弧形槽142，螺
栓穿过所述第二弧形槽142将相机支架14固定在所述底板3上，安装时通过调整螺栓在第二弧形槽142的位置调整相机4拍摄的水平角度。
63.具体地，如图6所示，通过销轴和第二弧形槽142，实现相机4水平角度的调节动作。
64.应用场景：
65.本技术所述的探头箱是踏面系统图像采集传感器的调节机构和保护装置，可以实现对相机水平旋转角和俯仰角的调节，使相机的位置角度处于图像拍摄的最佳状态；通过箱体的旋转，实现对光源的水平旋转角的调节；通过挡板以及挡板自动回位设计形成自动保护门装置结构，实现对相机镜头、光源表面玻璃的保护，以及防尘等功能。
66.本技术所述的探头箱壳体通过4个螺栓固定在底板上；电机安装板通过2个螺栓固定在底板上；所述限位块焊接在电机安装板上，使挡板在水平与竖直之间转动；所述伺服电机通过4个螺栓固定在电机安装板上；所述伺服电机控制器用两个螺钉安装在底板上；所述挡板背面焊接有带孔立柱，立柱与电机轴配合安装，并用紧定螺钉固定，限制电机轴与挡板之间的相对转动与轴向位移；所述挡板背面相机侧焊接配重块，保证水平时重心在电机轴偏向相机一侧，设备待机时，挡板转到水平位置，可以依靠自身重力保持水平；所述扭转弹簧中心用螺钉安装在电机安装板上，一端支脚90度折弯一次，插入到电机安装板的孔中，另一端支脚90度折弯两次，当挡板从水平位旋转到竖直位时，由于电机的扭力大于弹簧阻力，使弹簧压缩，不影响挡板转到竖直位，当电机出现断电故障时，可以不借助电机扭力，仅依靠弹簧的弹力，使挡板回到水平位置，并在自身重力下继续保持水平；所述相机支架通过螺栓定在底板上，通过竖直和水平面的销轴和弧形孔实现相机水平方向和竖直方向的旋转；所述相机通过2个螺钉固定在相机支架上；所述光源可以是激光等灯源，通过2个螺栓安装在底板上。所述底板通过3个螺栓与探箱座板固定，底板的中心孔与探箱座板中心的中心销配合，实现底板水平方向的旋转。所述座板通过螺栓与固定座和夹具固定，固定座与座板之间安装有减震块，减小轨道振动对设备的影响，提高检测精度。所述夹具通过2个螺栓与钢轨固定。
67.本技术所述的探头箱壳体的形状有切角，不规则的箱体形状解决箱体因铁路枕距限制而无法大角度转动问题；挡板旋转中心放置于相机与灯之间，灯中心、相机中心、挡板旋转中心处于同一水平线上，设备待机时，挡板转到水平位置，同时遮挡相机与灯，设备工作时，挡板转到竖直位置，同时取消对相机与灯的遮挡，此结构保证灯与相机的遮挡状态保持一致并且实现了使用一个挡板对相机与灯的保护；挡板后面靠近相机一侧焊接配重块，保证挡板水平时重心在电机轴偏向相机一侧设，备待机时，挡板转到水平位置，可以依靠自身重力保持水平，不需要在待机时持续给电机通电，降低设备功耗；在电机安装板上安装有扭转弹簧，当挡板转到竖直位时，挡板可以不借助电机扭力，仅依靠弹簧的弹力，使挡板回到水平位置，并在自身重力下继续保持水平。可以有效防止电机出现断电故障时，挡板恢复不到水平位置的现象发生，避免相机和灯长时间暴露在室外环境；通过相机支架的销轴和弧形槽的配合，从而使相机可以水平和垂向转动，增大了相机角度调整的范围。
68.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功
能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。