本實(shí)用新型涉及接觸網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

接觸網(wǎng)是與電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)直接相關(guān)的架空設(shè)備，沿線架設(shè)且無(wú)備用，工作環(huán)境惡劣，接觸網(wǎng)故障在電氣化鐵路設(shè)備故障中所占的比例很大。發(fā)現(xiàn)并解決接觸網(wǎng)中存在的安全隱患，對(duì)于保障電力機(jī)車正常運(yùn)行，避免重大事故發(fā)生具有重要意義。接觸網(wǎng)檢測(cè)包括接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)。接觸網(wǎng)幾何參數(shù)主要有導(dǎo)高、拉出值、定位管坡度、線岔和接觸線磨耗等，是評(píng)估受流性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，保障機(jī)車安全運(yùn)營(yíng)起到了不可替代的作用。

目前的接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)偏重于對(duì)接觸壓力與硬點(diǎn)檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量，對(duì)弓網(wǎng)接觸狀況做出評(píng)判；但對(duì)拉出值檢測(cè)結(jié)果誤差較大、定位管坡度不能檢測(cè)。國(guó)內(nèi)對(duì)于接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測(cè)，先前主要采用人工巡視方法；目前大多采用車載在線測(cè)試等接觸式檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的巡查、檢測(cè)，檢測(cè)效率較低。目前研制出的一種便攜式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)激光測(cè)量?jī)x，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)靜態(tài)幾何參數(shù)測(cè)量，但測(cè)量周期較長(zhǎng)，無(wú)法短時(shí)間內(nèi)完成整條檢測(cè)線路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)裝置，能夠?qū)鲋?、?dǎo)高和定位管坡度等接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行非接觸檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)裝置，包括線陣相機(jī)、主機(jī)系統(tǒng)和振動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，上述線陣相機(jī)設(shè)置在車頂上，上述主機(jī)系統(tǒng)設(shè)置在車內(nèi)，振動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)設(shè)置在車底，上述線陣相機(jī)用于獲取接觸網(wǎng)特征位置，并以灰度值形態(tài)呈現(xiàn)，上述主機(jī)系統(tǒng)用于對(duì)圖像識(shí)別、分析和處理，將線陣相機(jī)獲取的灰度值還原為目標(biāo)成像所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算出相關(guān)幾何參數(shù)；上述振動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)用于對(duì)車體橫擺振動(dòng)和側(cè)滾振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)補(bǔ)償，消除由此造成的檢測(cè)誤差。

優(yōu)選地，上述線陣相機(jī)包括左線陣相機(jī)和右線陣相機(jī)，左線陣相機(jī)和右線陣相機(jī)對(duì)稱布置。

優(yōu)選地，車頂還安裝有紅外激光光源，用于夜間捕獲檢測(cè)目標(biāo)；上述線陣相機(jī)的鏡頭上設(shè)置有濾光片，用于改變檢測(cè)目標(biāo)與背景的對(duì)比度。

優(yōu)選地，上述線陣相機(jī)為線陣CCD掃描相機(jī)。

本實(shí)用新型的工作原理為：檢測(cè)過(guò)程中通過(guò)線陣相機(jī)對(duì)錨段關(guān)節(jié)、支柱等關(guān)鍵零部件的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)精確定位，對(duì)拉出值、導(dǎo)高和定位管坡度等接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和非接觸檢測(cè)，同時(shí)采用振動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)消除由檢測(cè)車體振動(dòng)所造成的檢測(cè)誤差。

本實(shí)用新型的有益效果為：能夠?qū)鲋?、?dǎo)高和定位管坡度等接觸網(wǎng)幾何參數(shù)進(jìn)行非接觸檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的線陣相機(jī)安裝圖；

圖2是本實(shí)用新型的線陣相機(jī)檢測(cè)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型具體實(shí)施的技術(shù)方案是：

如圖1所示，K1，K2，K3和K4為線陣CCD掃描相機(jī)，其線陣相機(jī)頻率為2kHz，線率為2048像素，點(diǎn)陣大小為0.014mm，動(dòng)態(tài)檢測(cè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)不大于15mm等間距檢測(cè)數(shù)據(jù)采樣。線陣相機(jī)K1與K2，K3與K4兩組分別構(gòu)成對(duì)一個(gè)目標(biāo)的捕獲識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)三角測(cè)量法，獲取接觸網(wǎng)特征位置，并以灰度值形態(tài)呈現(xiàn)，再借助圖像識(shí)別、分析和處理等技術(shù)，將相機(jī)獲取的灰度值還原為目標(biāo)成像所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的非接觸式檢測(cè)。

圖1中，S1，S2和S3為大功率紅外激光光源，便于夜間檢測(cè)目標(biāo)的捕獲，通過(guò)增加鏡頭前面的濾光片，能夠有效改變檢測(cè)目標(biāo)與背景的對(duì)比度，利于目標(biāo)提?。畽z測(cè)裝置安裝于檢測(cè)車車頂，相機(jī)安裝角度及其距車頂中心線距離，根據(jù)被檢測(cè)線路不同而不同。

左、右兩線陣相機(jī)檢測(cè)幾何參數(shù)原理如圖2所示。圖2中，左相機(jī)安裝角度為α₁，焦距f₁；右相機(jī)安裝角度為α₂，焦距f₂；左相機(jī)中心線與其成像面交點(diǎn)為C₁，右相機(jī)中心線與其成像面交點(diǎn)為C₂。兩相機(jī)距離d，角S_l-O_l-x_l負(fù)軸角度為β₁，角S_r-O_r-x_r負(fù)軸角度為β₂；到目標(biāo)距離x即為初始拉出值，y即為初始導(dǎo)高值．左相機(jī)成像點(diǎn)S_l到其成像面中心點(diǎn)C₁距離為l₁；右相機(jī)成像點(diǎn)S_r到其成像面中心點(diǎn)C₂距離為l₂。

借助機(jī)器視覺(jué)技術(shù)分析可得左相機(jī)成像點(diǎn)S_l在左相機(jī)成像面中位置，從而可得左相機(jī)成像點(diǎn)S_l到其成像面中心點(diǎn)C₁距離l₁；同理可得l₂．由幾何關(guān)系可知：

由三角形對(duì)頂角及角間關(guān)系可得

由邊角關(guān)系可得

從而計(jì)算得到拉出值初始值ｘ、接觸線初始導(dǎo)高ｙ：

同樣，基于上述原理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)定位管坡度、線岔和接觸線磨耗等其他接觸網(wǎng)幾何參數(shù)的檢測(cè)。

基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)裝置，在對(duì)接觸網(wǎng)幾何參數(shù)在線檢測(cè)的同時(shí)，能夠?qū)佑|網(wǎng)沿線特征點(diǎn)如定位管、腕臂、錨段和線岔等沿線輔助定位信息實(shí)時(shí)識(shí)別，結(jié)合軌道移頻信號(hào)與LKJ信號(hào)相結(jié)合的方式，在接觸網(wǎng)定位管及軌道絕緣節(jié)處消除累計(jì)誤差，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步定位，極大程度地提高了接觸網(wǎng)檢測(cè)定位精度。在接觸網(wǎng)檢測(cè)車底安裝檢測(cè)慣性包、激光攝像式傳感器和加速度傳感器，能夠?qū)圀w橫擺振動(dòng)和側(cè)滾振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)補(bǔ)償，消除由此造成的檢測(cè)誤差．其中，檢測(cè)慣性包封裝有加速度傳感器、傾角儀和陀螺儀等各類傳感器，其補(bǔ)償原理與機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)原理相同。利用振動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，有效地減少了由車體振動(dòng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，提高了接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測(cè)精度。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。