[实用新型]一种紧凑型轨道二维与三维成像装置

权利要求书

1.一种紧凑型轨道二维与三维成像装置，其特征在于，由片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元、支撑装置和外壳组成；

所述片光发生器用于产生两个片光P1、P2，片光P1的宽度不小于2m，厚度不超过1mm，片光P2的宽度不小于2m、厚度小于2mm；

所述片光发生器具有供电接口、开关接口、功率调节接口，可控制开启、关闭片光，并调节片光功率；

所述线阵成像单元用于对轨道进行线阵扫描成像，由n台线阵摄像机组成，n台线阵摄像机的成像平面共面，且成像平面位于片光P2照射范围内；

所述线阵成像单元具有供电接口、控制接口、数据传输接口，可控制线阵成像单元开闭、参数设置、控制信号输入、数据传输；

所述3D成像单元由n台3D摄像机组成，3D摄像机的光轴与片光P1平面成角度a，a的取值范围为20-80度；

所述3D摄像机为基于FPGA或DSP或ARM的嵌入式处理系统，具有线结构光3D测量功能，拍摄片光P1投射在轨道表面的光条，计算和输出光条位置处轨道表面三维数据；

所述3D成像单元具有供电接口、控制接口、数据传输接口，可控制3D成像单元开闭、参数设置、控制信号输入和数据传输；

所述线阵成像单元、3D成像单元通过控制接口输入外部触发脉冲信号，沿轨道纵向平移，可实现轨道全断面二维与三维成像扫描；

所述片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元相对位置固定，刚性连接到支撑装置上；

所述外壳为矩形、密封壳体，外壳固定在支撑装置上，外壳底部紧邻3D摄像机和线阵摄像机的入光口、片光P1和片光P2出光口位置处设有光学窗口，外壳顶部有翅片，外壳内部通过导热结构固连到片光发生器、线阵成像单元、3D成像单元的发热器件上，将这些设备产生的热量散发到空气中；

所述支撑装置为钢材或航空铝材或钛合金或碳纤维材料；

所述外壳和翅片为铝合金材料，外壳与翅片接触面填充硅油，导热结构为异性件，导热结构材料为铜或石墨烯，导热结构与发热器件的接触面填充硅油；

所述n的取值范围为3-9。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像装置，其特征在于，当n＝3时，2台3D摄像机位于两侧钢轨正上方，对钢轨及两侧区域进行三维成像，1台3D摄像机位于轨道中心正上方，对钢轨之间的道床区域进行三维成像；2台线阵摄像机位于钢轨正上方、对钢轨及两侧区域进行线阵扫描成像，1台线阵摄像机位于轨道中心正上方，对钢轨之间的道床区域进行线阵扫描成像。

3.根据权利要求2所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像装置，其特征在于，所述片光P1、P2各由m个线结构光共面合成，m的取值范围为3-100；当m＝3时，其中2个线结构光位于两侧钢轨正上方，1个线结构光位于轨道中心正上方；当m＝5时，其中4个线结构光分别位于两根钢轨上方两侧，1个线结构光位于轨道中心正上方。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像装置，其特征在于，沿轨道纵向依次布置3D成像单元、片光P2与线阵成像单元、片光P1，其中片光P2与线阵成像单元垂直于轨道纵向方向共线布置，线阵成像单元的成像平面位于片光P2照射区域内；线阵成像单元的成像平面与片光P1平行；调整片光P1到片光P2的平面距离，使片光P2不出现在3D成像单元的视场中；片光P1与片光P2为单波长光，波长为b1，b1的取值范围为400-1000nm；线阵成像单元中线阵摄像机为单色线阵摄像机；在线阵摄像机、3D摄像机前端设置波长为b1的窄带滤光片。

5.根据权利要求1～4任一所述的一种紧凑型轨道二维与三维成像装置，其特征在于，所述片光P1、P2为近红外光，波长范围为700-1000nm，在线阵摄像机、3D摄像机前端设置对应波长的窄带滤光片，以消除环境中可见光干扰。