本發(fā)明涉及城市軌道交通技術(shù)，特別是廣泛應(yīng)用于輕軌或地鐵三軌的接觸線磨耗檢測裝置。

背景技術(shù)：

地體列車運(yùn)行過程中,通過受電弓滑板與接觸線的滑動接觸取流。要使受電弓良好地受流,必須保證受電弓滑板與接觸線可靠接觸,這就要求弓網(wǎng)之間必須保持一定的接觸壓力。但是弓網(wǎng)壓力的存在必然導(dǎo)致機(jī)械磨耗的出現(xiàn)。

隨著運(yùn)行時間的增加,某些區(qū)段列車受電弓與接觸線之間弓網(wǎng)關(guān)系不良,造成的接觸線局部磨損已經(jīng)非常嚴(yán)重，同時，列車受電弓滑板磨損也較為嚴(yán)重,將會進(jìn)一步惡化弓網(wǎng)關(guān)系。

為保證接觸網(wǎng)設(shè)備的良好工作狀態(tài),科學(xué)、系統(tǒng)的分析弓網(wǎng)運(yùn)行關(guān)系，需對接觸線磨耗狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

目前，維保公司利用列車線路停電時間，用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器人工手動測量接觸線殘存高度，另一種監(jiān)測方式是采用接觸網(wǎng)磨耗測量儀，由高精度的傳感器測頭采集磨耗后接觸線殘存高度，測頭通過超高壓絕緣桿接觸各測點(diǎn)，由無線裝置將數(shù)據(jù)無線傳給地面手持掌上電腦。這兩種方式的不足之處是只能對接觸線進(jìn)行點(diǎn)測量，測量速度慢，不可能完成對整條線路的接觸線磨耗進(jìn)行連續(xù)全面測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種可以連續(xù)進(jìn)行單軌接觸線磨耗檢測的裝置及方法。

其中裝置包括兩組支架、兩套接觸線圖像采集模組及數(shù)據(jù)處理單元；

其中，第一組支架的一端固定于檢測車上，另一端從檢測車的右側(cè)伸到檢測車右側(cè)的下方，第一套接觸線圖像采集模組安裝于第一組支架的所述另一端；

第二組支架的一端固定于檢測車上，另一端從檢測車的左側(cè)伸到檢測車左側(cè)的下方，第二套接觸線圖像采集模組安裝于第二組支架的所述另一端；

數(shù)據(jù)處理單元用于接收兩套接觸線圖像采集模組輸出的左側(cè)及右側(cè)接觸線圖像數(shù)據(jù)并根據(jù)接觸線圖像數(shù)據(jù)計算接觸線的磨損比例。

進(jìn)一步，每個所述的接觸線圖像采集模組包括安裝底座、兩個面陣相機(jī)及補(bǔ)光光源；安裝底座與所述支架固定連接；補(bǔ)光光源、兩個面陣相機(jī)均固定于所述安裝底座上，且兩個面陣相機(jī)豎直排列在一條直線上，兩個面陣相機(jī)呈一定夾角分布，補(bǔ)光光源的出射光與兩個面陣相機(jī)的主光軸相交于一設(shè)定點(diǎn)。

進(jìn)一步，每個所述的接觸線圖像采集模組中的補(bǔ)光光源為線光源；線光源發(fā)出的光平面與兩個面陣相機(jī)主光軸相交于所述設(shè)定點(diǎn)。

進(jìn)一步，還包括同步觸發(fā)電路；所述同步觸發(fā)電路同時與四個面陣相機(jī)具有信號連接，用于發(fā)出同步觸發(fā)信號控制四個面陣相機(jī)同步采集單線接觸線的圖像。

進(jìn)一步，還包括存儲器；所述存儲器用于存儲四個面陣相機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，還包括網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊；所述網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊用于將四個面陣相機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去。

進(jìn)一步，還包括四個去噪濾波器；每個面陣相機(jī)的輸出端連接一個去噪濾波器；數(shù)據(jù)處理單元用于接收四路經(jīng)過去噪后的接觸線圖像數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)一步用于：

將其中一個接觸線圖像采集模組輸出的兩路圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到左側(cè)或右側(cè)接觸線的完整橫截面；

統(tǒng)計融合后的圖像中接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₁；

統(tǒng)計融合后的圖像中接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₂；

利用公式計算接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

利用公式計算接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

其中，H₁為利用本單軌接觸線磨耗檢測裝置采集、融合后的圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；H₂為利用本單軌接觸線磨耗檢測裝置采集、融合后的圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

依據(jù)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度及其右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度擬合出接觸線的殘存橫截面面積S₁,利用公式計算出接觸線磨損比例；其中S為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面面積。

本發(fā)明提供的一種單軌接觸線磨耗檢測方法，包括：

步驟1：采集待測接觸線橫截面圖像；

步驟2：統(tǒng)計待測接觸線橫截面圖像中接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₁；統(tǒng)計待測接觸線橫截面圖像中接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₂；

步驟3：利用公式計算接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；利用公式計算接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

其中，H₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；H₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

步驟4：依據(jù)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度及其右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度擬合出接觸線的殘存橫截面面積S₁,利用公式 計算出接觸線磨損比例；其中S為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面面積。

步驟1進(jìn)一步包括：利用安裝于檢測車上的接觸線圖像采集模組采集接觸線的橫截面圖像；并將接觸線圖像采集模組輸出的兩路圖像進(jìn)行融合得到接觸線的橫截面圖像；

所述接觸線圖像采集模組包括安裝底座、兩個面陣相機(jī)及補(bǔ)光光源；安裝底座與所述支架固定連接；補(bǔ)光光源、兩個面陣相機(jī)均固定于所述安裝底座上，且兩個面陣相機(jī)豎直排列在一條直線上，兩個面陣相機(jī)呈一定夾角分布，補(bǔ)光光源的出射光與兩個面陣相機(jī)的主光軸相交于一設(shè)定點(diǎn)。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用機(jī)器視覺技術(shù)采集接觸線的圖像數(shù)據(jù)，且安裝于檢測車上，使接觸線狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集不再像以往技術(shù)那樣進(jìn)行單點(diǎn)測量，而是可以連續(xù)采集軌道接觸線圖像數(shù)據(jù)，自動計算出磨損比例，檢測過程更加自動、檢測效率更高，同時節(jié)省了人力成本。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明裝置中接觸線圖像采集模組安裝座的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明裝置中接觸線圖像采集模組主視圖。

圖4是投入使用后的接觸線及匯流排的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明采集到的接觸線橫截面圖像

圖6是標(biāo)準(zhǔn)接觸線及匯流排的橫截面示意圖。

圖中標(biāo)記：1為支架；2為接觸線圖像采集模組；3為PC梁；4為接觸線；5為檢測車；21為安裝底座；22為面陣相機(jī)；23為補(bǔ)償光源；51為檢測車行走輪；211為平臺；212為上斜面；213為下斜面；220為面陣相機(jī)安裝孔；230補(bǔ)償光源安裝孔；6為匯流排；7為接觸線；8為接觸線左側(cè)端點(diǎn)；9為匯流排左側(cè)頂點(diǎn)；10為接觸線右側(cè)端點(diǎn)；11為匯流排右側(cè)頂點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1所示，本發(fā)明提供的單軌接觸線磨耗檢測裝置包括兩組支架1及兩套接觸線圖像采集模組2。圖1的視角是檢測車在軌道上行走的橫截面，圖中標(biāo)記3為PC梁，接觸線4布設(shè)在PC梁的兩側(cè)，PC梁上面布設(shè)軌道，列車或檢測車行走在PC梁上。

兩組支架的一端固定于檢測車上，另一端分別從檢測車的左右側(cè)伸到檢測車的下方，兩組支架的另一端分別與一套接觸線圖像采集模組固定連接，連接方式可以是螺栓、螺孔配合，以便同時檢測PC梁兩側(cè)的接觸線。

繼續(xù)參見圖1，本發(fā)明中的接觸線圖像采集模組2包括安裝底座21、兩個面陣相機(jī)22及補(bǔ)光光源23；安裝底座21與所述支架1固定連接；補(bǔ)光光源23、兩個面陣相機(jī)22均固定于所述安裝底座21上，且兩個面陣相機(jī)22豎直排列在一條直線上，兩個面陣相機(jī)呈一定夾角分布，補(bǔ)光光源的出射光與兩個面陣相機(jī)的主光軸相交于一設(shè)定點(diǎn)。

在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述補(bǔ)光光源為線光源；調(diào)整線光源與兩個面陣相機(jī)的角度，使線光源發(fā)出的光平面與兩個面陣相機(jī)的主光軸相交于所述設(shè)定點(diǎn)。

為了便于面陣相機(jī)及補(bǔ)償光源定位，降低加工生產(chǎn)難度，在一個實(shí)施例中采用了圖2所示的安裝底座結(jié)構(gòu)，圖2顯示的是安裝底座的側(cè)視圖，結(jié)合圖3可以看得更加清楚明了。其包括一個平臺211，平臺211的上端連接有上斜面212，上斜面212與平臺211的夾角為鈍角，平臺211的下端連接有下斜面213，下斜面213與平臺211的夾角也為鈍角。

平臺211上開設(shè)有補(bǔ)償光源安裝孔230，上斜面212上開設(shè)有面陣相機(jī)安裝孔220，下斜面213上也開設(shè)有面陣相機(jī)安裝孔220。其中一個面陣相機(jī)22 安裝于上斜面上的安裝孔220中，另一個面陣相機(jī)安裝于下斜面的安裝孔220中，補(bǔ)光光源安裝于平臺的安裝孔230中。

優(yōu)選的，每個所述的接觸線圖像采集模組中，所述平臺211與上斜面212的夾角等于平臺211與下斜面213的夾角。

調(diào)整支架長度，使得兩側(cè)的接觸線圖像采集模組能分別對準(zhǔn)PC梁兩側(cè)的接觸線。

為了便于后續(xù)的圖像融合，需要同步控制接觸線圖像采集模組中兩個面陣相機(jī)同時采集接觸線圖像。因此在另一個實(shí)施例中，還包括同時與四個面陣相機(jī)具有信號連接的同步觸發(fā)電路，同步觸發(fā)電路用于發(fā)出同步觸發(fā)信號控制四個面陣相機(jī)同步采集單線接觸線的圖像。同步的方式可以時利用定時器進(jìn)行計時，每累計一定時間后便向四個面陣相機(jī)同時發(fā)出觸發(fā)信號，或者在利用編碼器測量檢測車行走軌51移動的距離，每移動一定距離后發(fā)出觸發(fā)信號。

在又一實(shí)施例中，還包括存儲器；所述存儲器用于存儲四個面陣相機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)。

為了將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端管理中心或計算處理能力更強(qiáng)大的遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行后續(xù)處理，本發(fā)明又一實(shí)施例還包括網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊；所述網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊用于將四個面陣相機(jī)采集的圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出去。

為了提高后續(xù)圖像處理的精度，本發(fā)明裝置的有一個實(shí)施例中還包括四個去噪濾波器；每個面陣相機(jī)的輸出端連接一個去噪濾波器；數(shù)據(jù)處理單元用于接收四路經(jīng)過去噪后的接觸線圖像數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理單元得到四路圖像數(shù)據(jù)后，進(jìn)行以下處理：

數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)一步用于：

將其中一個接觸線圖像采集模組輸出的兩路圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到左側(cè)或右側(cè)接觸線的完整橫截面；因?yàn)閮蓚€面陣相機(jī)輸出的圖像都是接觸線不完整的橫截面圖像，分上半部與下半部，因此需要對兩路圖像進(jìn)行融合。在一個具體實(shí)施例中，采用一個接觸線橫截面的完整模板將兩個面陣相機(jī)采集到的接觸線橫截面的上半部及下半部進(jìn)行拼接。圖像拼接技術(shù)為圖像處理領(lǐng)域中的現(xiàn)有 技術(shù)，在此不再詳述其具體過程，且現(xiàn)有技術(shù)中凡是能夠?qū)煞鶊D像進(jìn)行拼接、融合的技術(shù)都可以用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的將兩個面陣相機(jī)輸出圖像進(jìn)行拼接的技術(shù)目的。圖5展示了融合后接觸線的完整橫截面圖像。

統(tǒng)計融合后的圖像中接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₁；

統(tǒng)計融合后的圖像中接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₂。

利用公式計算接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；

利用公式計算接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度。

其中，H₁為利用本單軌接觸線磨耗檢測裝置采集、融合后的圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；H₂為利用本單軌接觸線磨耗檢測裝置采集、融合后的圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度。

依據(jù)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度及其右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度擬合出接觸線的殘存橫截面面積S₁,利用公式計算出接觸線磨損比例；其中S為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面面積，參見圖6。在一個具體實(shí)施例中，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定一張接觸線左右側(cè)高度與殘存截面面積的對應(yīng)關(guān)系表，使用時根據(jù)檢測到的接觸線左右側(cè)高度從表中查找到殘存截面面積S₁。

需要說明的是標(biāo)準(zhǔn)接觸線是指沒有磨損的全新的接觸線，本發(fā)明中標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面圖像是由本發(fā)明裝置在采集實(shí)際投入使用的接觸線圖像相同工況下采集到的截面圖，所述工況相同是指接觸線圖像采集模組與接觸線的相對位置相同。

本發(fā)明還提供的一種單軌接觸線磨耗檢測方法，包括：

步驟1：采集待測接觸線橫截面圖像。

步驟2：統(tǒng)計待測接觸線橫截面圖像中接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₁；統(tǒng)計待測接觸線橫截面圖像中接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)ΔP₂。

步驟3：利用公式計算接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；利用公式計算接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度。

其中，H₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₁為標(biāo)準(zhǔn)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度；H₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面圖像中標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的像素個數(shù)；p₂為標(biāo)準(zhǔn)接觸線右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度。

步驟4：依據(jù)接觸線左側(cè)端點(diǎn)到匯流排左側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度及其右側(cè)端點(diǎn)到匯流排右側(cè)頂點(diǎn)的實(shí)際高度擬合出接觸線的殘存橫截面面積S₁,利用公式 計算出接觸線磨損比例；其中S為標(biāo)準(zhǔn)接觸線橫截面面積。

更具體的步驟1進(jìn)一步包括：利用安裝于檢測車上的接觸線圖像采集模組采集接觸線的橫截面圖像；并將接觸線圖像采集模組輸出的兩路圖像進(jìn)行融合得到接觸線的橫截面圖像。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。