[發明專利]一種非接觸式接觸線幾何參數檢測方法

有效

• 申請號: 201310071588.5
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103217111A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 劉志剛;張桂南;王韜;韓志偉;韓燁
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03;G01B11/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及高速鐵路檢測領域，尤其涉及一種基于圖像處理的新型非接觸式接觸線幾何參數檢測方法。?

背景技術

在電氣化鐵路上為了延長機車受電弓的使用壽命，使受電工弓的滑板磨耗均勻，將接觸線在線路直線區布設成之字形。接觸網拉出值如果設置的小，達不到均勻滑板磨耗和延長受電弓壽命的目的；設置過大，如遇惡劣天氣，接觸線會越限，造成刮弓或鉆弓的事故，除此由于金具零件松動，支柱傾斜等，也會造成拉出值超出設計值，之字形拉出值一般為(480±10)mm，因而要經常檢測接觸網拉出值。為了使電力機車受電弓與架空接觸線之間良好接觸,并保證有適當的接觸力，接觸線的高度有一定的要求,這個高度為(6000±30)mm。?

目前國內外對接觸線幾何參數使用的檢測方法主要有：墜線加鋼尺、道尺測量法；測量桿加專用計算器測量法；光學測量法；DJJ多功能接觸網檢測儀等。這些檢測方法都取得了一定的效果，但不少方法存在測量不準確、危險性高、操作復雜、設備昂貴笨重、檢測任務重強度大、抗干擾能力差等問題。基于圖像處理的接觸線幾何參數檢測尚未見報道。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于圖像處理的新型非接觸式接觸線幾何參數檢測方法，以解決現有接觸線幾何參數檢測效率低，系統靈活性差等缺點。?

本發明的技術解決方案是：?

一種非接觸式接觸線幾何參數檢測方法，以如此構成的幾何參數檢測裝置中采集高清圖像：激光器發射線形激光照亮其正上方的接觸線，再通過安裝于檢測車車頂的高分辨率高幀率攝像裝置采集，其中攝像機與激光器放在檢測車上的水平橫梁上，攝像機與橫梁呈現一定的角度，激光器垂直于橫梁朝上，橫梁在接觸網正下方且與軌道中心線平行；所述檢測裝置中安裝有振動傳感器實現對振動波形的監測；完成對接觸線幾何參數的修正有經圖像處理得到接觸網接觸線的導高、拉出值的精確檢測值，包括以下步驟：?

A、圖像采集步驟，激光器發射線激光打在接觸線上呈現亮斑，利用CCD攝像機采集裝置，實時采集接觸線高清圖像；?

B、圖像數據處理步驟，對采集的圖像進行預處理，并實現對其中激光打在接觸線位置的檢測和定位，求出成像平面坐標系中激光光斑中心點位置的坐標，完成該位置在“圖像坐?標系—攝像機坐標系”以及“攝像機坐標系—檢測車坐標系”的轉換，給出接觸線在該處的導線高度和拉出值；?

C、根據振動傳感器的振動信號，檢測車多次行駛后的振動波形，擬合振動波形，對上述導線高度和拉出值進行補償，修正；?

D、將所述的監控信息顯示在圖形化監控界面中。?

所述的圖像數據處理步驟中，由于線激光打在接觸線上位置強度最大，圖像中該處灰度值最大，直接對圖像二值化處理，再利用最優閾值迭代及數字形態學去除孤立噪聲的方法，完成對激光光斑的定位以及光斑中心點在成像平面坐標系中坐標的提取。?

所述的圖像數據處理步驟中，還包括激光光斑中心點位置的坐標在“圖像坐標系—攝像機坐標系”以及“攝像機坐標系—檢測車坐標系”的轉換，從而實現對該位置導線高度，拉出值的檢測。?

所述圖形化監控界面包括：接觸線導高監測控件、接觸線拉出值監測控件、振動檢測控件，還包括對導高正常信息以及故障信息進行儲存。?

采用本發明視覺采集測量方法，對高清攝像機拍攝的接觸線進行分析，在檢測車運行下對海量圖像實時處理。具體是在檢測車頂橫梁上安裝激光器、高分辨率高幀頻CCD攝像機，激光器往接觸線上發射線激光，等間隔時間采集接觸線運行圖像，在設定的間隔時間內可完成對接觸線導高、拉出值的計算。再通過檢測模型訓練及在線測試、修正方案，適應所檢測線路接觸線幾何參數的測量。?

本發明提出的基于圖像處理的新型非接觸式接觸線幾何參數檢測方法主要有以下優點：?

1、本發明直接通過圖像處理方法對接觸網幾何參數檢測，算法簡便，可批量處理海量圖像，克服了傳統人工檢測方法的缺陷，為接觸網幾何參數的可靠性、快速性檢測提供一種較好的手段。?

2、與光學方法相比，隨著計算機處理器價格的急劇下降，機器視覺系統的成本效率也變得越來越高。?

3、機器視覺系統與光學傳感器等相比有更好的靈活性和適應性，其硬件設備相對固定，所需的僅僅是軟件的相應變化或升級而不是添置昂貴的硬件設備。?

4、機器視覺系統的操作和維護費用非常低，且系統穩定。?

5、基于圖像處理的檢測方法是非接觸式的，對接觸網部件沒有任何磨損和危險，且能得到較為精準的導高、拉出值數據。?