專利名稱：圖像采集系統(tǒng)和接觸網檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路電子技術領域，更具體的說是涉及一種圖像采集系統(tǒng)和具有所述圖像采集系統(tǒng)的接觸網檢測系統(tǒng)。
背景技術：
接觸網(Overhead lines),又稱架空電纜，由支柱、吊柱、吊柱頂連接部件、接觸線及相關配件組成，是電氣化鐵路的一種供電網絡方式，沿鐵路線架設，為電力機車進行供電。由于所述接觸網露天設置，沒有備用，一旦發(fā)生故障將導致行車中斷，給鐵路運輸帶來較大影響。尤其是運行工作繁忙的線路，當發(fā)生接觸網故障(例如接觸網腕臂的螺栓丟失，會導致腕臂垂落而可能刮到運行的列車)時，會給該線路的鐵路運輸造成大范圍的影響。因此，有必要對接觸網狀態(tài)進行巡檢。在實施本發(fā)明創(chuàng)造的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術中對接觸網狀態(tài)的采集主要是通過人工方式進行的，即靠檢測人員現(xiàn)場巡視，依靠經驗了解狀態(tài)并判斷故障，這種方式工作效率較低，并且依靠目測及經驗進行判斷的方式存在準確性低的問題，另外，有時需要檢測人員夜間登 高作業(yè)，存在一定的安全隱患。發(fā)明人利用機器視覺對接觸網進行自動巡檢，例如采用面陣攝像頭及大功率補償光源進行圖像采集，解決了人工方式存在的弊端。然而，在進一步研究和分析后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述方案雖然實現(xiàn)了自動巡檢的功能，卻存在改善的空間，例如，由于攝像機需要拍攝一定的范圍(對于目前電車而言，拍攝范圍約12平方米)才能采集完整的接觸網圖像，因此要求補償光源具有較高的功率，而對于目前技術而言，功率高則意味著體積大，所以上述方案中采用的補償光源體積較大，不便于安裝和調試。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種圖像采集系統(tǒng)和接觸網檢測系統(tǒng)，無需大體積的補償光源即可實現(xiàn)對接觸網完整圖像的采集。本實用新型的技術方案如下:本實用新型的一方面，提供一種圖像采集系統(tǒng)，包括:線掃描攝像頭、一字激光器及反光裝置，其中:所述反光裝置包括反光部、驅動所述反光部轉動的驅動部件及承載所述反光部和驅動部件的安裝部，所述反光部至少具有一個平整的反射面；所述線掃描攝像頭的拍攝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。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)還包括:與所述驅動部件電連接以控制所述驅動部件工作的觸發(fā)控制器。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)中，所述觸發(fā)控制器具有接收外部觸發(fā)信號的通信接□。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)還包括固定所述線掃描攝像頭、一字激光器、反光裝置和所述觸發(fā)控制器的安裝座。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)中，所述線掃描攝像頭具有與外部設備通信的通信接□。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)中，所述驅動部件為伺服電機，其通過一個連軸連接所述反光部，工作時驅動所述反光部以所述連軸為軸心轉動。優(yōu)選的，上述圖像采集系統(tǒng)中，所述反光部為三棱鏡。本實用新型的另一方面提供一種接觸網檢測系統(tǒng)，包括設置于列車頂部、檢測接觸網位置的定位部件，和圖像采集系統(tǒng)，所述圖像采集系統(tǒng)包括置于列車頂部的線掃描攝像頭、一字激光器及反光裝置，其中:所述反光裝置包括反光部、驅動所述反光部轉動的驅動部件及承載所述反光部和驅動部件的安裝部，所述反光部至少具有一個平整的反射面，所述反光部轉動的中心線平行于列車頂部平面；所述線掃描攝像頭的拍攝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。優(yōu)選的，上述接觸網檢測系統(tǒng)還包括與所述驅動部件電連接以控制所述驅動部件工作的觸發(fā)控制器，所述觸發(fā)控制器具有與所述定位部件連接的通信接口，通過所述通信接口接收所述定位部件發(fā)送的觸發(fā)指令，并依據(jù)該觸發(fā)指令控制所述驅動部件工作。
·[0021]優(yōu)選的，上述接觸網檢測系統(tǒng)中:所述反光部為三棱鏡；所述驅動部件為伺服電機，其連接作為所述三棱鏡中心軸的連軸，通過該連軸驅動所述三棱鏡以所述連軸為軸心轉動。從上述技術方案可以看出，本實用新型采用一字激光器作為線掃描攝像頭的補償光源，配合可轉動反射面的反光裝置，進行圖像采集。此結構中，線掃描攝像頭和一字激光器均朝向反光裝置的反射面，隨著反光裝置的轉動，所述線掃描攝像頭的掃描區(qū)域從線拓展成面，能夠替代面陣攝像頭，采集接觸網的完整圖像。由于一字激光器與大功率補償光源相比，體積較小，因此方便安裝和調試。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1 圖3示意性地示出了適于本實用新型的接觸網檢測系統(tǒng)的結構；圖4示意性地示出了本實用新型一種實施方式的結構；圖5示意性地示出了本實用新型另一種實施方式的結構；圖6示意性地示出了本實用新型應用于接觸網檢測系統(tǒng)的一種實施方式的結構；圖7示意性地示出了本實用新型應用于接觸網檢測系統(tǒng)的硬件結構；[0031]圖8示意性地示出了本實用新型應用于接觸網檢測系統(tǒng)的另一種硬件結構；圖9示意性地示出了本實用新型實施例提供的接觸網檢測系統(tǒng)的硬件結構示意圖。
具體實施方式
請參考圖1，為發(fā)明人在本發(fā)明創(chuàng)造過程中，設計的一種利用機器視覺對接觸網進行自動巡檢的接觸網檢測系統(tǒng)的一種結構，該系統(tǒng)可以認為是適于實現(xiàn)本實用新型實施方式示例性系統(tǒng)，如圖所示，該系統(tǒng)包括定位部件11、圖像采集系統(tǒng)12、存儲器13和發(fā)射器14，其中:所述定位部件 11設置于列車頂部，用于對接觸網進行探測，并在探測出接觸網時發(fā)出觸發(fā)指令。所述圖像采集系統(tǒng)12數(shù)量至少為2個，分布設置于所述列車頂部，能夠與所述定位部件11通信，在接收到所述定位部件11發(fā)出的觸發(fā)指令時工作。所述存儲器13與所述圖像采集系統(tǒng)12相連(可以是無線連接或者有線連接)，用于存儲所述圖像采集系統(tǒng)12所采集的圖像。所述發(fā)射器14與所述存儲器13相連，用于將所述存儲器13中所存儲的圖像發(fā)往預設地址(外部某個設備的地址)。上述系統(tǒng)工作過程如下:在列車運行過程中，所述定位部件11實時對其上方進行探測，當探測到所述接觸網時向所述圖像采集系統(tǒng)12發(fā)送指示信息(也可稱為觸發(fā)指令)，所述圖像采集系統(tǒng)12進行工作，拍攝所述定位部件11上方接觸網的圖像，并將所述圖像提供給所述存儲器13，由所述存儲器13進行存儲。所述發(fā)射器14按照預設方式將所述存儲器13中的圖像發(fā)往外部預設地址(例如在確定所述存儲器13中存儲有圖像時即采用傳輸電纜發(fā)送到車廂內的主機，如圖2所示，或者在接收到請求時將圖像采用無線方式發(fā)往列車外部的某個服務器，如圖3所示)。所述定位部件11具體形式可以是置于列車頂部的激光定位器，其在列車頂部的具體位置為當列車經過接觸網時與所述接觸網垂直相對。需要說明的是，圖1所示結構框圖僅僅是為了示例的目的，而不是對本實用新型范圍的限制。在某些情況下，可以根據(jù)具體情況增加或減少某些設備。本實用新型提供的圖像采集系統(tǒng)利用線掃描攝像頭和一字激光器，在反光裝置的配合下，實現(xiàn)對大區(qū)域圖像的采集，實現(xiàn)了原本需要面陣攝像頭和大功率補償光源才能完成的操作，解決了由于補償光源體積較大而不便安裝和調試的問題。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型提供的圖像采集系統(tǒng)一種結構如圖4所示，包括線掃描攝像頭41、一字激光器42 (本實例中，線掃描攝像頭41和一字激光器42集成為一體，在其他實例中，線掃描攝像頭41和一字激光器42可以相互獨立)及反光裝置43，其中:[0045]所述反光裝置43包括反光部431、驅動所述反光部431轉動的驅動部件432及承載所述反光部431和驅動部件432的安裝部433，所述反光部431至少具有一個平整的反射面，所述反光部431轉動的中心線平行于所述安裝部433所在平面。所述線掃描攝像頭41的拍攝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。本系統(tǒng)工作時，所述一字激光器42投射激光，所述線掃描攝像頭41拍攝，所述驅動部件432驅動反光部431轉動。激光投射在所述反射面上，產生反射，所述線掃描攝像頭41通過反射面拍攝所述反射的激光投射的區(qū)域，如圖5所示，隨著反光部431的轉動，如圖6所示，沿著方向I轉動，激光投射位置發(fā)生移動，所述線掃描攝像頭41拍攝的位置隨著激光投射位置移動。相當于線掃描攝像頭隨著激光投射位置移動掃描，得到一個面區(qū)域的圖像。可以看出，上述實施例提供的方案以線掃描代替一體拍攝，因此可以利用一字激光器作為補償光源，由于一字激光器體積較小，因此方便安裝和調試。在另外實施例中，還可以在上述結構的基礎上，進一步包括觸發(fā)并控制上述各部件工作的部件，如圖7所示，在上述實施例的基礎上，還包括:與所述驅動部件432、線掃描攝像頭41和一字激光器42電連接的觸發(fā)控制器71，所述觸發(fā)控制器51控制所述驅動部件432、線掃描攝像頭41和一字激光器42工作。觸發(fā)控制器71依據(jù)設定程序，產生控制指令并傳輸給相應部件，以控制該相應部件工作。例如，產生控制指令傳輸給所述驅動部件432及所述線掃描攝像頭41，控制所述線掃描攝像頭41按照預設頻率掃描(即拍攝)，以及，由所述驅動部件432驅動所述反光部431轉動，轉動的速度可以調整，且轉動角度也可以根據(jù)需要設定。在反光部431轉動至預設角度后，所述驅動 部件432控制所述反光部431回復至初始位置。所述觸發(fā)控制器71也可以接收外部設備的觸發(fā)指令，依據(jù)該觸發(fā)指令產生控制信號。這種情況下，所述觸發(fā)控制器71需要具有接收外部觸發(fā)信號的通信接口，該通信接口可以是網線接口或者無線接口(例如WIFI或者藍牙等)。上述圖像采集系統(tǒng)中，各設備可以是離散的組合，也可以是集成一體，例如，在某些實施例中，所述系統(tǒng)可以包括固定所述線掃描攝像頭41、一字激光器42、反光裝置43和所述觸發(fā)控制器71的安裝座。在某些實施例中，所述線掃描攝像頭41具有與外部設備通信的通信接口，該通信接口可以是網線接口或者無線接口(例如WIFI或者藍牙等)。所述線掃描攝像頭41在拍攝到圖像后，將該圖像通過所述通信接口傳輸給所述外部設備進行存儲和分析，如圖8所示，所述外部設備可以是一臺計算機。上述各實施例中，所述驅動部件432為伺服電機，其通過一個連軸連接所述反光部431，工作時驅動所述反光部431以所述連軸為軸心轉動。所述反光部431可以是三棱鏡，該三棱鏡的軸心即為轉動中心。本實用新型可以應用于各種圖像采集領域，圖1所示的接觸網檢測系統(tǒng)即為本實用新型一種應用實例?？梢詫⒈緦嵱眯滦妥鳛槠渲械膱D像采集系統(tǒng)。其中的線掃描攝像頭41、一字激光器42及反光裝置43均置于列車頂部，所述反光部41轉動的中心線平行于列車頂部平面。所述圖像采集系統(tǒng)主要用于采集接觸網的圖像，其在工作時，所述驅動部件432驅動反光部431轉動，隨著反光部431的轉動,一字激光器42激光投射位置發(fā)生移動,所述線掃描攝像頭41拍攝的位置隨著激光投射位置移動，相當于線掃描攝像頭41隨著激光投射位置移動掃描，得到接觸網的整體圖像。在另外一些實施例中，圖像采集系統(tǒng)包括觸發(fā)控制器71，該觸發(fā)控制器71具有與所述定位部件11連接的通信接口，通過所述通信接口接收所述定位部件發(fā)送的觸發(fā)指令，并依據(jù)該觸發(fā)指令控制相應部件工作。例如，所述觸發(fā)控制器71接收到所述定位部件11的觸發(fā)指令后，根據(jù)列車當前速度，控制所述驅動部件432驅動反光部431轉動，轉動的速度與列車當前速度相匹配(列車速度快，則轉動速度也相應加快，列車速度慢，則轉動速度也相應地調慢)，以使線掃描攝像頭41能夠攝取到完整的接觸網圖像。所述線掃描攝像頭41具有與通信接口，該通信接口可以與內部的存儲器13或者外部的設備(例如位于車廂中的主機)相連。為了方便本領域技術人員的理解，下面通過一個具體的實例補充說明:參考圖9，為本實用新型實施例提供的接觸網檢測系統(tǒng)的硬件結構示意圖，圖中所示:沿著列車的行進方向，從前到后依次排列有隧道探測傳感器91、接觸線圖像采集單元92、激光定位傳感器93 (即前文定位部件11)、圖像采集系統(tǒng)94、圖像采集系統(tǒng)95、激光定位傳感器96 (即前文定位部件11)和隧道探測傳感器97。隧道探測傳感器91和隧道探測傳感器97分別靠近列車車廂頭尾兩端。所述激光定位傳感器93與所述圖像采集系統(tǒng)95相對應，所述激光定位傳感器96與所述圖像采集系統(tǒng)94相對應，`所述激光定位傳感器93和所述激光定位傳感器96實時對上方預設位置進行探測，并在探測出接觸網時，向對應的圖像采集系統(tǒng)發(fā)送脈沖信號(即觸發(fā)指令)。所述圖像采集系統(tǒng)94的采集方向朝向所述激光定位傳感器96上方預設位置，在接收到所述激光定位傳感器96的脈沖信號時采集所述預設位置的圖像(即形成處于所述預設位置的接觸網的正面圖像)，同樣的，所述圖像采集系統(tǒng)95的采集方向朝向所述激光定位傳感器93上方預設位置，在接收到所述激光定位傳感器93的脈沖信號時采集所述預設位置的圖像(即形成處于所述預設位置的接觸網的反面圖像)。另外，所述圖像采集系統(tǒng)94和圖像采集系統(tǒng)95之間的區(qū)域還設置有桿號抓拍攝像頭98和桿號抓拍攝像頭99，其中，所述桿號抓拍攝像頭98用于采集接觸網吊柱上桿號所在位置的圖像，所述桿號抓拍攝像頭99用于采集接觸網支柱上桿號所在位置的圖像。需要說明的是，圖中各個部件處的虛線為部件所發(fā)出的探測線或者掃描范圍或采集范圍?？梢钥闯?，本實用新型實施例通過列車頂部的各種圖像采集部件從采集接觸網整體的多個位置(或部件)的圖像，能夠自動對接觸網圖像進行拍攝以便于故障分析，以機器視覺代替人力，在提高工作效率的同時提高檢測的準確度，并且也避免了人力操作存在的安全隱患。并且，在列車正常行駛過程中即可實現(xiàn)接觸網的定位和拍攝，不影響正常的運輸秩序。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。另外，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的 范圍。
權利要求1.一種圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，包括:線掃描攝像頭、一字激光器及反光裝置，其中: 所述反光裝置包括反光部、驅動所述反光部轉動的驅動部件及承載所述反光部和驅動部件的安裝部，所述反光部至少具有一個平整的反射面； 所述線掃描攝像頭的拍攝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.根據(jù)權利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述驅動部件電連接以控制所述驅動部件工作的觸發(fā)控制器。
3.根據(jù)權利要求2所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述觸發(fā)控制器具有接收外部觸發(fā)信號的通信接口。
4.根據(jù)權利要求2所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括固定所述線掃描攝像頭、一字激光器、反光裝置和所述觸發(fā)控制器的安裝座。
5.根據(jù)權利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述線掃描攝像頭具有與外部設備通信的通信接口。
6.根據(jù)權利要求Γ5任意一項所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動部件為伺服電機，其通過一個連軸連接所述反光部，工作時驅動所述反光部以所述連軸為軸心轉動。
7.根據(jù)權利要求1飛任意一項所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述反光部為三棱鏡。
8.一種接觸網檢測系統(tǒng)，包括設置于列車頂部、檢測接觸網位置的定位部件，和圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集系統(tǒng)包括置于列車頂部的線掃描攝像頭、一字激光器及反光裝置，其中: 所述反光裝置包括反光部、驅動所述反光部轉動的驅動部件及承載所述反光部和驅動部件的安裝部，所述反光部至少具有一個平整的反射面，所述反光部轉動的中心線平行于列車頂部平面； 所述線掃描攝像頭的拍攝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.根據(jù)權利要求8所述的接觸網檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述驅動部件電連接以控制所述驅動部件工作的觸發(fā)控制器，所述觸發(fā)控制器具有與所述定位部件連接的通信接口，通過所述通信接口接收所述定位部件發(fā)送的觸發(fā)指令，并依據(jù)該觸發(fā)指令控制所述驅動部件工作。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的接觸網檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述反光部為三棱鏡； 所述驅動部件為伺服電機，其連接作為所述三棱鏡中心軸的連軸，通過該連軸驅動所述三棱鏡以所述連軸為軸心轉動。
專利摘要本實用新型涉及一種圖像采集系統(tǒng)和接觸網檢測系統(tǒng)，所述圖像采集系統(tǒng)包括線掃描攝像頭、一字激光器及反光裝置，其中所述反光裝置包括反光部、驅動所述反光部轉動的驅動部件及承載所述反光部和驅動部件的安裝部，所述反光部至少具有一個平整的反射面；所述線掃描攝像頭的拍攝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。所述接觸網檢測系統(tǒng)具有所述圖像采集系統(tǒng)。本實用新型中，線掃描攝像頭和一字激光器均朝向反光裝置的所述反射面，隨著反光裝置的轉動，所述線掃描攝像頭的掃描區(qū)域從線拓展成面，能夠替代面陣攝像頭采集接觸網的完整圖像。由于一字激光器與大功率補償光源相比，體積較小，因此本實用新型方便安裝和調試。
文檔編號G01R31/08GK203117363SQ20132000510
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者李駿, 董雪松, 蔡恒之, 李云錦, 畢海強, 嚴鴻飛 申請人:蘇州華興致遠電子科技有限公司