CN203117363U - 图像采集系统和接触网检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种图像采集系统和接触网检测系统，所述图像采集系统包括：线扫描摄像头、一字激光器及反光装置，其中：所述反光装置包括反光部、驱动所述反光部转动的驱动部件及承载所述反光部和驱动部件的安装部，所述反光部至少具有一个平整的反射面；所述线扫描摄像头的拍摄方向和一字激光器的激光投射方向相同，均朝向所述反射面。所述接触网检测系统具有所述图像采集系统。本实用新型中，线扫描摄像头和一字激光器均朝向反光装置的所述反射面，随着反光装置的转动，所述线扫描摄像头的扫描区域从线拓展成面，能够替代面阵摄像头采集接触网的完整图像。由于一字激光器与大功率补偿光源相比，体积较小，因此本实用新型方便安装和调试。

Description

图像采集系统和接触网检测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路电子技术领域，更具体的说是涉及一种图像采集系统和具有所述图像采集系统的接触网检测系统。 

背景技术

接触网（Overhead lines），又称架空电缆，由支柱、吊柱、吊柱顶连接部件、接触线及相关配件组成，是电气化铁路的一种供电网络方式，沿铁路线架设，为电力机车进行供电。 

由于所述接触网露天设置，没有备用，一旦发生故障将导致行车中断，给铁路运输带来较大影响。尤其是运行工作繁忙的线路，当发生接触网故障（例如接触网腕臂的螺栓丢失，会导致腕臂垂落而可能刮到运行的列车）时，会给该线路的铁路运输造成大范围的影响。因此，有必要对接触网状态进行巡检。 

在实施本发明创造的过程中，发明人发现，现有技术中对接触网状态的采集主要是通过人工方式进行的，即靠检测人员现场巡视，依靠经验了解状态并判断故障，这种方式工作效率较低，并且依靠目测及经验进行判断的方式存在准确性低的问题，另外，有时需要检测人员夜间登高作业，存在一定的安全隐患。发明人利用机器视觉对接触网进行自动巡检，例如采用面阵摄像头及大功率补偿光源进行图像采集，解决了人工方式存在的弊端。 

然而，在进一步研究和分析后，发明人发现上述方案虽然实现了自动巡检的功能，却存在改善的空间，例如，由于摄像机需要拍摄一定的范围（对于目前电车而言，拍摄范围约12平方米）才能采集完整的接触网图像，因此要求补偿光源具有较高的功率，而对于目前技术而言，功率高则意味着体积大，所以上述方案中采用的补偿光源体积较大，不便于安装和调试。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种图像采集系统和接触网检测系统，无需大体积的补偿光源即可实现对接触网完整图像的采集。 

本实用新型的技术方案如下： 

本实用新型的一方面，提供一种图像采集系统，包括：线扫描摄像头、一字激光器及反光装置，其中： 

所述反光装置包括反光部、驱动所述反光部转动的驱动部件及承载所述反光部和驱动部件的安装部，所述反光部至少具有一个平整的反射面； 

所述线扫描摄像头的拍摄方向和一字激光器的激光投射方向相同，均朝向所述反射面。 

优选的，上述图像采集系统还包括：与所述驱动部件电连接以控制所述驱动部件工作的触发控制器。 

优选的，上述图像采集系统中，所述触发控制器具有接收外部触发信号的通信接口。 

优选的，上述图像采集系统还包括固定所述线扫描摄像头、一字激光器、反光装置和所述触发控制器的安装座。 

优选的，上述图像采集系统中，所述线扫描摄像头具有与外部设备通信的通信接口。 

优选的，上述图像采集系统中，所述驱动部件为伺服电机，其通过一个连轴连接所述反光部，工作时驱动所述反光部以所述连轴为轴心转动。 

优选的，上述图像采集系统中，所述反光部为三棱镜。 

本实用新型的另一方面提供一种接触网检测系统，包括设置于列车顶部、检测接触网位置的定位部件，和图像采集系统，所述图像采集系统包括置于列车顶部的线扫描摄像头、一字激光器及反光装置，其中： 

所述反光装置包括反光部、驱动所述反光部转动的驱动部件及承载所述反光部和驱动部件的安装部，所述反光部至少具有一个平整的反射面，所述反光部转动的中心线平行于列车顶部平面； 

所述线扫描摄像头的拍摄方向和一字激光器的激光投射方向相同，均朝向所述反射面。 

优选的，上述接触网检测系统还包括与所述驱动部件电连接以控制所述驱动部件工作的触发控制器，所述触发控制器具有与所述定位部件连接的通信接口，通过所述通信接口接收所述定位部件发送的触发指令，并依据该触发指令控制所述驱动部件工作。 

优选的，上述接触网检测系统中： 

所述反光部为三棱镜； 

所述驱动部件为伺服电机，其连接作为所述三棱镜中心轴的连轴，通过该连轴驱动所述三棱镜以所述连轴为轴心转动。 

从上述技术方案可以看出，本实用新型采用一字激光器作为线扫描摄像头的补偿光源，配合可转动反射面的反光装置，进行图像采集。此结构中，线扫描摄像头和一字激光器均朝向反光装置的反射面，随着反光装置的转动，所述线扫描摄像头的扫描区域从线拓展成面，能够替代面阵摄像头，采集接触网的完整图像。由于一字激光器与大功率补偿光源相比，体积较小，因此方便安装和调试。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 

图1～图3示意性地示出了适于本实用新型的接触网检测系统的结构； 

图4示意性地示出了本实用新型一种实施方式的结构； 

图5示意性地示出了本实用新型另一种实施方式的结构； 

图6示意性地示出了本实用新型应用于接触网检测系统的一种实施方式的结构； 

图7示意性地示出了本实用新型应用于接触网检测系统的硬件结构； 

图8示意性地示出了本实用新型应用于接触网检测系统的另一种硬件结构； 

图9示意性地示出了本实用新型实施例提供的接触网检测系统的硬件结构示意图。 

具体实施方式

请参考图1，为发明人在本发明创造过程中，设计的一种利用机器视觉对接触网进行自动巡检的接触网检测系统的一种结构，该系统可以认为是适于实现本实用新型实施方式示例性系统，如图所示，该系统包括定位部件11、图像采集系统12、存储器13和发射器14，其中： 

所述定位部件11设置于列车顶部，用于对接触网进行探测，并在探测出接触网时发出触发指令。 

所述图像采集系统12数量至少为2个，分布设置于所述列车顶部，能够与所述定位部件11通信，在接收到所述定位部件11发出的触发指令时工作。 

所述存储器13与所述图像采集系统12相连（可以是无线连接或者有线连接），用于存储所述图像采集系统12所采集的图像。 

所述发射器14与所述存储器13相连，用于将所述存储器13中所存储的图像发往预设地址（外部某个设备的地址）。 

上述系统工作过程如下： 

在列车运行过程中，所述定位部件11实时对其上方进行探测，当探测到所述接触网时向所述图像采集系统12发送指示信息（也可称为触发指令），所述图像采集系统12进行工作，拍摄所述定位部件11上方接触网的图像，并将所述图像提供给所述存储器13，由所述存储器13进行存储。所述发射器14按照预设方式将所述存储器13中的图像发往外部预设地址（例如在确定所述存储器13中存储有图像时即采用传输电缆发送到车厢内的主机，如图2所示，或者在接收到请求时将图像采用无线方式发往列车外部的某个服务器，如图3所示）。 

所述定位部件11具体形式可以是置于列车顶部的激光定位器，其在列车顶部的具体位置为当列车经过接触网时与所述接触网垂直相对。 

需要说明的是，图1所示结构框图仅仅是为了示例的目的，而不是对本实 用新型范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况增加或减少某些设备。 

本实用新型提供的图像采集系统利用线扫描摄像头和一字激光器，在反光装置的配合下，实现对大区域图像的采集，实现了原本需要面阵摄像头和大功率补偿光源才能完成的操作，解决了由于补偿光源体积较大而不便安装和调试的问题。 

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

本实用新型提供的图像采集系统一种结构如图4所示，包括线扫描摄像头41、一字激光器42（本实例中，线扫描摄像头41和一字激光器42集成为一体，在其他实例中，线扫描摄像头41和一字激光器42可以相互独立）及反光装置43，其中： 

所述反光装置43包括反光部431、驱动所述反光部431转动的驱动部件432及承载所述反光部431和驱动部件432的安装部433，所述反光部431至少具有一个平整的反射面，所述反光部431转动的中心线平行于所述安装部433所在平面。 

所述线扫描摄像头41的拍摄方向和所述一字激光器42的激光投射方向相同，均朝向所述反光部431的反射面。 

本系统工作时，所述一字激光器42投射激光，所述线扫描摄像头41拍摄，所述驱动部件432驱动反光部431转动。激光投射在所述反射面上，产生反射，所述线扫描摄像头41通过反射面拍摄所述反射的激光投射的区域，如图5所示，随着反光部431的转动，如图6所示，沿着方向I转动，激光投射位置发生移动，所述线扫描摄像头41拍摄的位置随着激光投射位置移动。相当于线扫描摄像头随着激光投射位置移动扫描，得到一个面区域的图像。 

可以看出，上述实施例提供的方案以线扫描代替一体拍摄，因此可以利用一字激光器作为补偿光源，由于一字激光器体积较小，因此方便安装和调 试。 

在另外实施例中，还可以在上述结构的基础上，进一步包括触发并控制上述各部件工作的部件，如图7所示，在上述实施例的基础上，还包括： 

与所述驱动部件432、线扫描摄像头41和一字激光器42电连接的触发控制器71，所述触发控制器51控制所述驱动部件432、线扫描摄像头41和一字激光器42工作。 

触发控制器71依据设定程序，产生控制指令并传输给相应部件，以控制该相应部件工作。例如，产生控制指令传输给所述驱动部件432及所述线扫描摄像头41，控制所述线扫描摄像头41按照预设频率扫描（即拍摄），以及，由所述驱动部件432驱动所述反光部431转动，转动的速度可以调整，且转动角度也可以根据需要设定。在反光部431转动至预设角度后，所述驱动部件432控制所述反光部431回复至初始位置。所述触发控制器71也可以接收外部设备的触发指令，依据该触发指令产生控制信号。这种情况下，所述触发控制器71需要具有接收外部触发信号的通信接口，该通信接口可以是网线接口或者无线接口（例如WIFI或者蓝牙等）。 

上述图像采集系统中，各设备可以是离散的组合，也可以是集成一体，例如，在某些实施例中，所述系统可以包括固定所述线扫描摄像头41、一字激光器42、反光装置43和所述触发控制器71的安装座。 

在某些实施例中，所述线扫描摄像头41具有与外部设备通信的通信接口，该通信接口可以是网线接口或者无线接口（例如WIFI或者蓝牙等）。所述线扫描摄像头41在拍摄到图像后，将该图像通过所述通信接口传输给所述外部设备进行存储和分析，如图8所示，所述外部设备可以是一台计算机。 

上述各实施例中，所述驱动部件432为伺服电机，其通过一个连轴连接所述反光部431，工作时驱动所述反光部431以所述连轴为轴心转动。 

所述反光部431可以是三棱镜，该三棱镜的轴心即为转动中心。 

本实用新型可以应用于各种图像采集领域，图1所示的接触网检测系统即为本实用新型一种应用实例。 

可以将本实用新型作为其中的图像采集系统。 

其中的线扫描摄像头41、一字激光器42及反光装置43均置于列车顶部，所述反光部41转动的中心线平行于列车顶部平面。 

所述图像采集系统主要用于采集接触网的图像，其在工作时，所述驱动部件432驱动反光部431转动，随着反光部431的转动，一字激光器42激光投射位置发生移动，所述线扫描摄像头41拍摄的位置随着激光投射位置移动，相当于线扫描摄像头41随着激光投射位置移动扫描，得到接触网的整体图像。 

在另外一些实施例中，图像采集系统包括触发控制器71，该触发控制器71具有与所述定位部件11连接的通信接口，通过所述通信接口接收所述定位部件发送的触发指令，并依据该触发指令控制相应部件工作。例如，所述触发控制器71接收到所述定位部件11的触发指令后，根据列车当前速度，控制所述驱动部件432驱动反光部431转动，转动的速度与列车当前速度相匹配（列车速度快，则转动速度也相应加快，列车速度慢，则转动速度也相应地调慢），以使线扫描摄像头41能够摄取到完整的接触网图像。 

所述线扫描摄像头41具有与通信接口，该通信接口可以与内部的存储器13或者外部的设备（例如位于车厢中的主机）相连。 

为了方便本领域技术人员的理解，下面通过一个具体的实例补充说明： 

参考图9，为本实用新型实施例提供的接触网检测系统的硬件结构示意图，图中所示： 

沿着列车的行进方向，从前到后依次排列有隧道探测传感器91、接触线图像采集单元92、激光定位传感器93（即前文定位部件11）、图像采集系统94、图像采集系统95、激光定位传感器96（即前文定位部件11）和隧道探测传感器97。 

隧道探测传感器91和隧道探测传感器97分别靠近列车车厢头尾两端。 

所述激光定位传感器93与所述图像采集系统95相对应，所述激光定位传感器96与所述图像采集系统94相对应，所述激光定位传感器93和所述激光定位传感器96实时对上方预设位置进行探测，并在探测出接触网时，向对应的图像采集系统发送脉冲信号（即触发指令）。所述图像采集系统94的采集方向朝向所述激光定位传感器96上方预设位置，在接收到所述激光定位传感器 96的脉冲信号时采集所述预设位置的图像（即形成处于所述预设位置的接触网的正面图像），同样的，所述图像采集系统95的采集方向朝向所述激光定位传感器93上方预设位置，在接收到所述激光定位传感器93的脉冲信号时采集所述预设位置的图像（即形成处于所述预设位置的接触网的反面图像）。 

另外，所述图像采集系统94和图像采集系统95之间的区域还设置有杆号抓拍摄像头98和杆号抓拍摄像头99，其中，所述杆号抓拍摄像头98用于采集接触网吊柱上杆号所在位置的图像，所述杆号抓拍摄像头99用于采集接触网支柱上杆号所在位置的图像。 

需要说明的是，图中各个部件处的虚线为部件所发出的探测线或者扫描范围或采集范围。 

可以看出，本实用新型实施例通过列车顶部的各种图像采集部件从采集接触网整体的多个位置（或部件）的图像，能够自动对接触网图像进行拍摄以便于故障分析，以机器视觉代替人力，在提高工作效率的同时提高检测的准确度，并且也避免了人力操作存在的安全隐患。并且，在列车正常行驶过程中即可实现接触网的定位和拍摄，不影响正常的运输秩序。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围 的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种图像采集系统，其特征在于，包括：线扫描摄像头、一字激光器及反光装置，其中：

所述反光装置包括反光部、驱动所述反光部转动的驱动部件及承载所述反光部和驱动部件的安装部，所述反光部至少具有一个平整的反射面；

所述线扫描摄像头的拍摄方向和一字激光器的激光投射方向相同，均朝向所述反射面。

2.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，还包括：与所述驱动部件电连接以控制所述驱动部件工作的触发控制器。

3.根据权利要求2所述的图像采集系统，其特征在于，所述触发控制器具有接收外部触发信号的通信接口。

4.根据权利要求2所述的图像采集系统，其特征在于，还包括固定所述线扫描摄像头、一字激光器、反光装置和所述触发控制器的安装座。

5.根据权利要求1所述的图像采集系统，其特征在于，所述线扫描摄像头具有与外部设备通信的通信接口。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述驱动部件为伺服电机，其通过一个连轴连接所述反光部，工作时驱动所述反光部以所述连轴为轴心转动。

7.根据权利要求1~5任意一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述反光部为三棱镜。

8.一种接触网检测系统，包括设置于列车顶部、检测接触网位置的定位部件，和图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括置于列车顶部的线扫描摄像头、一字激光器及反光装置，其中：

所述反光装置包括反光部、驱动所述反光部转动的驱动部件及承载所述反光部和驱动部件的安装部，所述反光部至少具有一个平整的反射面，所述反光部转动的中心线平行于列车顶部平面；

所述线扫描摄像头的拍摄方向和一字激光器的激光投射方向相同，均朝向所述反射面。

9.根据权利要求8所述的接触网检测系统，其特征在于，还包括与所述驱动部件电连接以控制所述驱动部件工作的触发控制器，所述触发控制器具有与所述定位部件连接的通信接口，通过所述通信接口接收所述定位部件发送的触发指令，并依据该触发指令控制所述驱动部件工作。

10.根据权利要求8或9所述的接触网检测系统，其特征在于：

所述反光部为三棱镜；

所述驱动部件为伺服电机，其连接作为所述三棱镜中心轴的连轴，通过该连轴驱动所述三棱镜以所述连轴为轴心转动。

Images