[發明專利]一種非接觸式受電弓升降弓臂桿位置關系測量方法

有效

• 申請號: 201811013065.4
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109059769B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 許向紅;張顥辰;葉梓佑
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種非接觸式受電弓弓臂桿位置關系測量方法，其特征在于，

步驟100：所述受電弓包括滑板、上框架、下臂桿、底架以及控制所述受電弓升弓或降弓的動力裝置，其中受電弓的底架安裝在水平面上；

步驟200：在平行于觀察面一側架設兩臺相機，兩臺相機鏡頭軸線形成一定夾角，調整相機固定距離和夾角或調整相機焦距和光圈，使得兩相機均清晰成像且涵蓋所述受電弓全部圖像信息；

步驟300：在所述受電弓上布置標記點，編號0～12；

所述步驟300：在所述受電弓上布置標記點，所述受電弓的底架位于所述兩臺相機的一側表面上設置有標記點0、標記點1、標記點2、標記點3和標記點4，所述標記點0、所述標記點1和標記點2位于同一直線上，所述直線平行于水平面，所述標記點3和所述標記點4隨機設置在所述直線上方；拉桿位于所述兩臺相機的一側表面上設置有標記點5、標記點6，所述標記點5和所述標記點6所在直線平行于所述拉桿軸線；所述下臂桿位于所述兩臺相機的一側表面上設置有標記點7、標記點8、標記點9、標記點10，其中所述標記點7和所述標記點9所在直線平行于所述下臂桿軸線，所述標記點8和所述標記點10所在直線垂直于所述下臂桿軸線；所述上框架位于所述兩臺相機的一側表面上設置有標記點11和標記點12，其中所述標記點11和所述標記點12所在直線平行于所述上框架軸線；

所述步驟300中在所述拉桿為曲表面，設置所述標記點5和所述標記點6前，在所述拉桿上設置剛性方塊，將所述標記點5和所述標記點6粘貼于所述剛性方塊位于所述相機一側的表面，微調所述剛性方塊使所述標記點5和所述標記點6所在軸線平行于所述拉桿軸線；

步驟400：利用DIC操作軟件，通過相機拍攝標定板，實現標定過程；

步驟500：受電弓動力裝置控制升弓或降弓過程中，兩臺相機同時采集圖像信息，利用DIC操作軟件識別受電弓升弓或降弓過程中所述標記點的位置變化，測得受電弓上各標記點相對于受電弓動作時刻的坐標值；

步驟600：建立數學模型，由坐標值計算相應時刻所述受電弓中所述上框架、所述下臂桿和所述拉桿之間的夾角，實現對于所述受電弓動作過程中，各臂桿桿間位置關系的測量；選定所述水平面為基準面，選定所述底架位于所述兩臺相機的一側表面所在平面且垂直于所述水平面的側面為觀察面；

所述步驟600建立數學模型過程如下：步驟610：建立所述觀察面的標準方程；步驟620：在所述標記點0、所述標記點1、所述標記點2、所述標記點3和所述標記點4中任取非共線三點坐標求解觀察面標準法向量和標準方程；步驟630：求解所述標記點5、所述標記點6、所述標記點7、所述標記點8、所述標記點9、所述標記10、所述標記點11和所述標記點12在所述觀察面內的投影坐標；步驟640：求解所述上框架上的所述標記點11和所述標記點12所在直線在所述觀察面內的投影與底座上的標記點0、所述標記點1和所述標記點2所在直線之間的夾角θ₃；求解所述下臂桿上的所述標記點7和所述標記點9所在直線在所述觀察面內的投影與所述底座上的標記點0、所述標記點1和所述標記點2所在直線之間的夾角θ₂；求解所述拉桿上的所述標記點5和所述標記點6所在直線在所述觀察面內的投影與所述底座上的標記點0、所述標記點1和所述標記點2所在直線之間的夾角θ₁；

所述步驟400所述標定過程系統為：以升弓初始狀態第一相機圖像為參考圖，使用PMLAB DIC-3D軟件的標記點計算功能，從初始狀態第二相機圖像及時序圖像序列中匹配各標記點，得到各標記點的三維坐標；

由所述標記點坐標值計算相應時刻所述受電弓中所述上框架、所述下臂桿和所述拉桿之間的夾角，測量并記錄所述上框架、所述下臂桿、所述拉桿分別與所述底架所在水平面之間的夾角關系，形成角度-圖像幀時序曲線；

所述標記點0～12使用散斑貼紙。

2.根據權利要求1所述的非接觸式受電弓弓臂桿位置關系測量方法，其特征在于，所述步驟100中所述受電弓底架固定安裝在機車或動車車頂。