阅读说明：本技术 一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置及其方法 (Detection device and method for internal structure of suspension type monorail box type track beam ) 是由 孙保燕 覃禹程 韦龙华 周鑫 张小可 黄邦伟 姚学杰 莫春华 于 2020-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置及其方法,包括移动检测车、相机阵列系统、照明系统、标识系统、RTK定位器、数据存储器和控制器；移动检测车通过行走装置可滑动的悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁的底部；在移动检测车上设有立柱,立柱的顶部设有检测台；相机阵列系统处于检测台的两端；照明系统处于检测台的中部；标识系统安装在相机阵列系统上；RTK定位器、数据存储器和控制器分别处于移动检测车上；数据存储器通过数据线连接相机阵列系统,控制器分别通过控制线路连接行走装置、相机阵列系统以及标识系统。本发明的有益效果是：使检测工作逐步趋向于智能化数字化,且可以完成对悬挂式单轨箱型轨道梁的精准检测。(The invention relates to a detection device and a detection method for an internal structure of a suspended monorail box type track beam, wherein the detection device comprises a mobile detection vehicle, a camera array system, a lighting system, an identification system, an RTK positioner, a data memory and a controller; the mobile detection vehicle can be suspended at the bottom of the suspension type monorail box-type track beam in a sliding way through the traveling device; an upright post is arranged on the mobile detection vehicle, and a detection platform is arranged at the top of the upright post; the camera array system is arranged at two ends of the detection platform; the lighting system is positioned in the middle of the detection table; the identification system is mounted on the camera array system; the RTK positioner, the data memory and the controller are respectively positioned on the mobile detection vehicle; the data memory is connected with the camera array system through a data line, and the controller is respectively connected with the walking device, the camera array system and the identification system through control lines. The invention has the beneficial effects that: the detection work gradually tends to intelligent digitization, and accurate detection of the suspension type single-rail box-type track beam can be completed.)

一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及轨道梁检测领域，具体涉及一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置及其方法。

背景技术

近年来我国交通行业发展势头迅猛，人们出行方式有了更多的选择，如地铁、轻轨、城市单轨列车等，都在为我们的生活提供便利，在保证出行效率的同时，出行安全也越来越受到人们的重视。目前跨座式单轨已在多个城市中得到广泛运用，而悬挂式单轨也势必成为近几年提高人们出行效率的一种交通方式，悬挂式单轨走行系统位于悬挂式单轨箱型轨道梁(如图1所示)内，不受恶劣天气环境的影响，环境适应性较好，且相对跨座式单轨更安全稳定。目前在跨座式单轨的检测方面国内的技术与设备已相对成熟，而悬悬挂式单轨箱型轨道梁检测方面仍存在一定的空缺，目前仍以人工检测或半自动化检测为主，人工检测缺点是检测效率非常低，且检测工作存在一定的不安全因素，而半自动化检测装置发展不够成熟，因此悬挂式单轨箱型轨道梁检测技术还需进一步发展，需要一种方便实用且造价低的动态检测装置对悬挂式单轨箱型轨道梁状态进行检测评估。

发明内容

综上所述，为解决现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置及其方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置，包括移动检测车、相机阵列系统、照明系统、标识系统、RTK***、数据存储器和控制器；所述移动检测车的顶部通过行走装置可滑动的悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁的底部；在所述移动检测车上设有竖直向上伸入到所述悬挂式单轨箱型轨道梁内的立柱，所述立柱的顶部水平设有检测台；所述相机阵列系统处于所述检测台的两端，其用于分多个区域采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部的图像信息，并且不同的采集区域有预设的重叠度；所述照明系统处于所述检测台的中部，其对所述悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部进行打光以保证图像采集的光照环境；所述标识系统安装在所述相机阵列系统上，其在图像信息采集的过程中于所述悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部打上不同形状的激光标识点；所述RTK***、所述数据存储器和所述控制器分别处于所述移动检测车上，并且所述RTK***通过定位所述移动检测车的位置得到所述移动检测车行走轨迹线形图；所述数据存储器通过数据线连接所述相机阵列系统并将所述相机阵列系统采集到的图像信息储存起来，所述控制器分别通过控制线路连接所述行走装置、所述相机阵列系统以及所述标识系统。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述行走装置设有两个，分别设置在所述移动检测车前后两端的顶部，均包括步进电机、四个行进车轮和四个导向车轮；所述行进车轮轴向水平且可转动的设在所述移动检测车前端或后端的顶部，并且每两个所述行进车轮的底部贴着所述悬挂式单轨箱型轨道梁内底部的一侧；所述步进电机设在所述移动检测车前端或后端的顶部，并且所述步进电机连接并驱动相应的所述行进车轮转动；所述控制器通过相应的所述控制线路连接并控制所述步进电机的运行；

所述导向车轮轴向竖直且可转动的设在所述移动检测车顶部，并且两个所述导向车轮处于四个所述行进车轮的前侧，另外两个所述导向车轮处于四个所述行进车轮的后侧，每一个所述导向车轮分别贴着所述悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧相应的位置处。

进一步，所述相机阵列系统包括五个采集单元，每一个采集单元包括两台相机；同一采集单元的两台所述相机分别相对设置在所述检测台的两端，并且第一个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内一侧下部的图像信息，第二个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内一侧上部的图像信息，第三个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内顶部的图像信息，第四个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内另一侧下部的图像信息，第五个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁内另一侧上部的图像信息；所述控制器通过相应的所述控制线路分别连接并控制所述相机的运行。

进一步，第一个采集单元的两台所述相机的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁内一侧下部呈45°夹角，第二个采集单元的两台所述相机的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁内一侧上部呈45°夹角，第三个采集单元的两台所述相机的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁内顶部呈45°夹角，第四个采集单元的两台所述相机的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁内另一侧下部呈45°夹角，第五个采集单元的两台所述相机的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁内另一侧上部呈45°夹角。

进一步，同一采集单元的两台所述相机的采集区域重叠至少百分之五十。

进一步，所述照明系统为五条柔光灯带，每一条所述柔光灯带处于所述检测台中部且对应设置在同一采集单元的两台所述相机之间。

进一步，所述标识系统为五个红外线发生器，五个所述红外线发生器分别一一对应的设置在处于所述检测台同一端的五个所述相机上，并且其中两个所述红外线发生器在图像信息采集的过程中分别于所述悬挂式单轨箱型轨道梁内一侧下部和上部打上不同形状的激光标识点，另外两个所述红外线发生器在图像信息采集的过程中分别于所述悬挂式单轨箱型轨道梁内另一侧下部和上部打上不同形状的激光标识点，剩余一个所述红外线发生器在图像信息采集的过程中于所述悬挂式单轨箱型轨道梁内顶部打上不同形状的激光标识点；所述控制器通过相应的所述控制线路分别连接并控制各个所述红外线发生器的运行。

进一步，还包括电源；所述电源处于所述移动检测车上，其分别通过供电线路连接所述步进电机、所述相机、所述柔光灯带以及所述红外线发生器。

上述悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置的检测方法，包括如下的步骤：

步骤S1，根据相机阵列系统的成像原理，确定相机阵列系统图像采集区域的面积，确定相机阵列系统光圈大小、ISO参数以及快门时间，将行走装置、相机阵列系统以及标识系统与控制器分别通过相应的控制线路连接，开启照明系统，通过控制器设定标识系统的工作参数；

步骤S2，根据相机阵列系统图像采集区域的面积并通过控制器设定行走装置的工作参数，确定行走装置的前进距离以保证相邻两个图像采集区域的有至少百分之五十以上的重叠度，将移动检测车通过行走装置可滑动的悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁的底部；

步骤S3,设置好RTK***的流动站，并将RTK***固定在移动检测车上；

步骤S4，规划好移动检测车任务路线以及长度，通过控制器启动行走装置并带动移动检测车在悬挂式单轨箱型轨道梁的底部运动；

步骤S5，在移动检测车运动的过程中，通过控制器控制相机阵列系统采集悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部的图像信息，同时还通过控制器控制照明系统对所述悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部进行打光，通过控制器控制标识系统于悬挂式单轨箱型轨道梁内两侧以及顶部打上不同形状的激光标识点；相机阵列系统采集到图像信息通过数据线输入并保存在数据存储器中；在结束采集任务后将数据存储器中图像信息导入电脑，并结合激光标识点对悬挂式单轨箱型轨道梁进行三维建模，最终得到真实还原的悬挂式单轨箱型轨道梁三维模型，通过悬挂式单轨箱型轨道梁三维模型即可对悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构进行检测，并通过RTK***得到的移动检测车的行走轨迹线形图对单轨箱型轨道梁的维修点进行定位。

进一步，所述三维建模的方法为：

将数据存储器中图像信息导入contextcapture中，得到若干组照片，将照片进行空中三角测量，并结合RTK***得到的移动检测车的行走轨迹线形图以及激光标识点得到一系列包含照片各种信息的点云数据和纹理，再提交生产对点云数据进行封装，形成三角网格然后再形成白模，最后对白膜表面贴上纹理而得到真实还原的轨道三维模型。

本发明的有益效果是：解决了传统悬挂式单轨箱型轨道梁检测方法操作复杂，工作量较大的缺陷，在保证检测效率及精确度的同时，有效减轻人工操作的工作量，使检测工作逐步趋向于智能化数字化，结合检测所得数据可以完成对悬挂式单轨箱型轨道梁的精准检测。

附图说明

图1为悬挂式单轨箱型轨道梁的三维图；

图2为本发明的三维图；

图3为图2的A放大图；

图4为本发明悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁底部的示意图(除去悬挂式单轨箱型轨道梁的顶部)。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、移动检测车，2、RTK***，3、数据存储器，4、控制器，5、悬挂式单轨箱型轨道梁，6、立柱，7、检测台，8、步进电机，9、行进车轮，10、导向车轮，11、相机，12、柔光灯带，13、红外线发生器，14、电源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和2所示，一种悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置，包括移动检测车1、相机阵列系统、照明系统、标识系统、RTK***2、数据存储器3和控制器4。所述移动检测车1的顶部通过行走装置可滑动的悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁5的底部。在所述移动检测车1上设有竖直向上伸入到所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内的立柱6，所述立柱6的顶部水平设有检测台7。所述相机阵列系统处于所述检测台7的两端，其用于分多个区域采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部的图像信息，并且不同的采集区域有预设的重叠度。所述照明系统处于所述检测台7的中部，其对所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部进行打光以保证图像采集的光照环境。所述标识系统安装在所述相机阵列系统上，其在图像信息采集的过程中于所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部打上不同形状的激光标识点。所述RTK***2、所述数据存储器3和所述控制器4分别处于所述移动检测车1上且对应所述立柱6外侧的位置处，并且所述RTK***2通过定位所述移动检测车1的位置得到所述移动检测车1行走轨迹线形图。所述数据存储器3通过数据线连接所述相机阵列系统并将所述相机阵列系统采集到的图像信息储存起来，所述控制器4分别通过控制线路连接所述行走装置、所述相机阵列系统以及所述标识系统，其可以选用型号为TB5128的芯片。

所述行走装置设有两个，分别设置在所述移动检测车1前后两端的顶部，均包括步进电机8、四个行进车轮9和四个导向车轮10。所述行进车轮9轴向水平且可转动的设在所述移动检测车1前端或后端的顶部，并且每两个所述行进车轮9的底部贴着所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内底部的一侧。所述步进电机8设在所述移动检测车1前端或后端的顶部，并且所述步进电机8连接并驱动相应的所述行进车轮9转动。所述控制器4通过相应的所述控制线路连接并控制所述步进电机8的运行。所述导向车轮10轴向竖直且可转动的设在所述移动检测车1顶部，并且两个所述导向车轮10处于四个所述行进车轮9的前侧，另外两个所述导向车轮10处于四个所述行进车轮9的后侧，每一个所述导向车轮10分别贴着所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧相应的位置处。步进电机8驱动进车轮9沿着单轨箱型轨道梁5内底部两侧滚动，进而实现移动检测车1的行进，并且在行进的过程中导向车轮10分别贴着悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧滚动，保证移动检测车1的行进轨迹。通过控制器4控制步进电机8来驱动移动检测车1的行驶，在完成一个区域的检测后再向下一个待测区域行进。

所述相机阵列系统包括五个采集单元，每一个采集单元包括两台相机11，且每一个采集单元的两台相机11相对检测台7对称设置。同一采集单元的两台所述相机11分别相对设置在所述检测台7的两端，并且第一个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内一侧下部的图像信息，第二个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内一侧上部的图像信息，第三个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内顶部的图像信息，第四个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内另一侧下部的图像信息，第五个采集单元采集所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内另一侧上部的图像信息。所述控制器4通过相应的所述控制线路分别连接并控制所述相机11的运行。第一个采集单元的两台所述相机11的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内一侧下部呈45°夹角，第二个采集单元的两台所述相机11的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内一侧上部呈45°夹角，第三个采集单元的两台所述相机11的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内顶部呈45°夹角，第四个采集单元的两台所述相机11的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内另一侧下部呈45°夹角，第五个采集单元的两台所述相机11的摄像头与所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内另一侧上部呈45°夹角。同一采集单元的两台所述相机11的采集区域重叠百分之五十或以上。五个采集单元分别采集轨箱型轨道梁5内右下角、右上角、顶部、左上角以及左下角的图像信息，并且每一个采集单元的两台相机11一左一右设置，且各自的摄像头相对采集面倾斜45°角，以达成倾斜摄影的目的，五个采集单元的五个采集区域之间相互的重叠度保持在百分之五十以上，相邻两个采集区域边界的重叠度也应保持在百分之五十以上，以保证建立出的三维模型有足够的精度和使用价值。

所述照明系统为五条柔光灯带12，每一条所述柔光灯带12处于所述检测台7中部且对应设置在同一采集单元的两台所述相机11之间。所述标识系统为五个红外线发生器13，五个所述红外线发生器13分别一一对应的设置在处于所述检测台7同一端的五个所述相机11上，并且其中两个所述红外线发生器13在图像信息采集的过程中分别于所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内一侧下部和上部打上不同形状的激光标识点，另外两个所述红外线发生器13在图像信息采集的过程中分别于所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内另一侧下部和上部打上不同形状的激光标识点，剩余一个所述红外线发生器13在图像信息采集的过程中于所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内顶部打上不同形状的激光标识点，上述激光标识点作为三维建模时照片拼接的同名点。所述控制器4通过相应的所述控制线路分别连接并控制各个所述红外线发生器13的运行。

该检测装置还还包括电源14。所述电源14处于所述移动检测车1上，其分别通过供电线路连接所述步进电机8、所述相机11、所述柔光灯带12以及所述激光发生器，进而通过电源14向所述步进电机8、所述相机11、所述柔光灯带12以及所述红外线发生器13提供工作所需的电能。

上述悬挂式单轨箱型轨道梁内部结构的检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下的步骤：

步骤S1，根据成像原理即工作距离与CMOS尺寸的乘积等于焦距与视野的乘积，来确定相机11图像采集区域的面积，确定相机11的光圈大小、ISO参数以及快门时间，将行走装置的步进电机8、相机阵列系统的相机11以及标识系统的红外线发生器13与控制器4分别通过相应的控制线路连接，开启照明系统的柔光灯带12，通过控制器4设定红外线发生器13的工作参数。

步骤S2，根据相机11图像采集区域的面积并通过控制器4设定步进电机8的工作参数，确定步进电机8驱动行进车轮9的前进距离以保证相邻两个图像采集区域的有百分之五十以上的重叠度，如图4所示，将移动检测车1通过行走装置可滑动的悬挂在悬挂式单轨箱型轨道梁5的底部。

步骤S3,设置好RTK***2的流动站，并将RTK***2固定在移动检测车1上。

步骤S4，规划好移动检测车1任务路线以及长度，通过控制器4启动步进电机8并带动移动检测车1在悬挂式单轨箱型轨道梁5的底部运动。

步骤S5，在移动检测车1运动的过程中，通过控制器4控制相机11采集悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部的图像信息，同时还通过控制器4控制柔光灯带12对所述悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部进行打光，通过控制器4控制红外线发生器13于悬挂式单轨箱型轨道梁5内两侧以及顶部打上不同形状的激光标识点。相机11采集到图像信息通过数据线输入并保存在数据存储器3中。在结束采集任务后将数据存储器3中图像信息导入电脑，并结合激光标识点对悬挂式单轨箱型轨道梁5进行三维建模，最终得到真实还原的悬挂式单轨箱型轨道梁5三维模型，通过悬挂式单轨箱型轨道梁5三维模型即可对悬挂式单轨箱型轨道梁5内部结构进行检测。三维建模的方法为：

将数据存储器3中图像信息导入contextcapture中，得到若干组照片，将照片进行空中三角测量，并结合RTK***2得到的移动检测车1的行走轨迹线形图以及激光标识点得到一系列包含照片各种信息的点云数据和纹理，再提交生产对点云数据进行封装，形成三角网格然后再形成白模，最后对白膜表面贴上纹理而得到真实还原的悬挂式单轨箱型轨道梁5三维模型。根据三维模型可以直观的检测出悬挂式单轨箱型轨道梁5内部钢结构表面是否存在裂缝，在软件中可直接对裂缝长度，裂缝整体面积，裂缝深度进行测量。当悬挂式单轨箱型轨道梁5内部结构出现问题时，通过RTK***2得到的移动检测车1的行走轨迹线形图，可以对单轨箱型轨道梁5的维修点进行定位。根据三维模型可检测出箱型轨道梁5内部的锈蚀情况或是否存在异物影响悬挂式单轨列车运行。将实际得到的悬挂式单轨箱型轨道梁5三维模型与设计出的模型导入REVIT中可实现正逆向对比，从而检测悬挂式单轨箱型轨道梁5的变形情况，并检测出悬挂式单轨箱型轨道梁5的坡度、线形稳定性等多个几何参数，与设计方案进行差异检测，便于进一步对悬挂式单轨箱型轨道梁5进行维护。根据三维模型可检测出悬挂式单轨箱型轨道梁5内导电轨、导向轨、行走轨情况是否良好，最终解决了传统悬挂式单轨箱型轨道梁检测方法操作复杂，工作量较大的缺陷，在保证检测效率及精确度的同时，有效减轻人工操作的工作量，使检测工作逐步趋向于智能化数字化，结合检测所得数据可以完成对悬挂式单轨箱型轨道梁的精准检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。