CN105300287A - 一种接触线激光测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触线激光测量仪，包括高清相机(1)、纵梁(2)、供电系统(3)、轨道轮(4)、保护外壳(5)、线激光发射器(6)、可拆卸边支撑(7)、行程编码器(8)、嵌入式控制器(9)、千兆网络系统控制器(10)、工控机(11)、横梁(12)、倾角传感器(13)，将设备进行组装，然后接通电源开关启动工控机(11)，运行程序；再对激光扫描数据、图像数据、倾角数据等数据的进行处理。本发明结构简单，操作方便，系统的硬件平台和软件处理平台均采用模块化设计，缩短了工作时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及轨道检测领域，尤其涉及一种接触线激光测量仪。
背景技术
铁路运输在从低速到高速、从小轴重到大轴重的发展过程中，铁路工程技术人员、科研管理者，经过多年的不懈努力和长期探索，逐步摸索和研究总结出一套具有实用科学性、规范性的铁路线路检测技术，使得铁路高速重载运输的安全性、舒适性得到可靠的保障。在铁路技术迅猛发展，管理技术不断更新的情况下，以往靠传统和经验进行的铁路线路检测技术己无法适应铁路运输安全生产的需要。更加尊重科学、尊重客观规律、不断改进的线路检测技术才能适应铁路运输发展的要求。
安全是铁路永恒的主题，铁路线路设备是铁路运输业的基本设备，经常保持线路设备的完整和质量的均衡，保证列车以正规的速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长设备的使用寿命是铁路工务部门的重要职责。因此，合理养护线路，确保线路质量是保证工务部门安全生产的前提，也是保证铁路运输安全的基础。它对增长企业经济效益、保障人民财产安全、提高国民生产总值都有重要意义。而线路的检测决定着线路的设备技术状态的变化规律及程度，线路检测技术水平直接决定着线路的养护和维护工作的进行。所以，没有线路检测，就不能确保线路质量状态，也没有铁路运输的安全生产。
接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。
目前线路设备的检测方式多采用人工或轻型测量小车或者使用高速轨检车对线路进行检查，但是会出现诸多问题，采用人工或轻型测量小车对线路进行的检查，工作耗费时间长，降低了工作效率，高速轨检车虽然测量效果好，但是价格昂贵，难以推广至工务段使用。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种操作简单方便，工作效率高，能够提供丰富类型数据的接触线激光测量仪。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种接触线激光测量仪，包括高清相机1、纵梁2、供电系统3、轨道轮4、保护外壳5、线激光发射器6、可拆卸边支撑7、行程编码器8、嵌入式控制器9、千兆网络系统控制器10、工控机11、横梁12、倾角传感器13，一对所述轨道轮4对称安装在一个所述可拆卸边支撑7上，两个所述可拆卸边支撑7分别安装在所述横梁12的两端，所述纵梁2垂直安装在所述横梁12的中间，在所述纵梁2的中间部位安装所述倾角传感器13，所述纵梁2的两端分别安装所述高清相机1和所述线激光发射器6，在所述高清相机1和所述线激光发射器6的外面设有所述保护壳5，所述倾角传感器13安装在所述纵梁2的中心正上方，所述横梁12的两侧分别安装所述工控机11和所述供电系统3，所述工控机11的侧面安装所述嵌入式控制器9和所述千兆网络系统控制器10。
进一步的，所述高清相机1对当前里程上方的接触线进行拍照，它覆盖的视野中心与所述线激光发射器6的扫描线中心重合。
进一步的，所述纵梁2和所述线激光发射器6的几何关系将图像和光点信息相互对应。
进一步的，所述轨道轮4的一侧有一凸起15。
进一步的，所述供电系统3是仪器的电源供给部分。
进一步的，所述工控机11是intelcorei7的控制器，是仪器的数据记录和处理核心。
进一步的，所述嵌入式控制器10采用的是arm-m3的控制器，它是装置对外部设备和电源系统的中间控制器，分担所述工控机11的倾角数据和编码信号的处理任务。
进一步的，所述倾角传感器13是记录仪器在轨道上运动姿态的传感器，对后期数据进行处理和空间位置的补偿。
进一步的，所述倾角传感器13与所述横梁12的横向和纵向对正安装。
进一步的，所述行程编码器8安装在所述可拆卸边支撑7的活动轴上，所述行程编码器轮子14紧靠所述轨道轮4，使所述行程编码器轮子14不受轨道磨损。
进一步的，所述保护外壳5保护线激光发射器6不受碰撞，提高测量的精确度。
进一步的，所述线激光发射器6测量的是接触线的数据信息。
进一步的，所述千兆网络控制器10是仪器数据传输的控制器，将仪器数据准确快速的传输至工控机11上。
一种接触线激光测量仪的操作方法，包括如下步骤：
(1)将设备运抵测量现场后将横梁12、纵梁2和可拆卸边支撑7进行组装，保证两边轨道轮4的凸起15准确卡在轨道内侧，保证测量仪能够在轨道上稳定行走；
(2)安装其余部分，并依次连接设备的通信线路和电源线路；
(3)接通电源开关启动工控机11，运行测量程序；
(4)测量程序在操作人员的指令下，利用行程编码器8发出的脉冲获得当前设备的移动距离，在预设距离的位置上进行激光扫描数据、图像数据、倾角数据等数据的同步采集和存储。
(5)记录数据并导入数据后，在处理程序中，利用导高拉出值等算法将最终数据提取出来，生成图表进行展示。
本发明的有益效果：
(1)本发明实现了对接触线的扫描，对接触网悬挂几何参数的测量，包括对接触线高度、接触线拉出值的测量，对扫描结果进行各类信息的判断，确保正常工作。
(2)本发明实现了对跨距和钢轨超高倾角的测量，并且采用模块化设计进行后期的数据处理。
(3)本发明利用计算机视觉及图像融合的技术手段，对铁路轨旁设施信息进行采集和分析，缩短了工作时间，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明的侧视图。
图4为本发明的俯视图。
图5为本发明的原理示意图。
图中：1-高清相机，2-纵梁，3-供电系统，4-轨道轮，5-保护外壳，6-线激光发射器，7-可拆卸边支撑，8-行程编码器，9-嵌入式控制器，10-千兆网络系统控制器，11-工控机，12-横梁，13-倾角传感器，14-行程编码器轮子，15-凸起。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明不限于所给出的实施例：
一种接触线激光测量仪，包括高清相机1、纵梁2、供电系统3、轨道轮4、保护外壳5、线激光发射器6、可拆卸边支撑7、行程编码器8、嵌入式控制器9、千兆网络系统控制器10、工控机11、横梁12、倾角传感器13，一对轨道轮4对称安装在一个可拆卸边支撑7上，两个可拆卸边支撑7分别安装在横梁12的两端，纵梁2垂直安装在横梁12的中间，在纵梁2的中间部位安装倾角传感器13，纵梁2的两端分别安装高清相机1和线激光发射器6，在高清相机1和线激光发射器6的外面设有保护壳5，倾角传感器13安装在纵梁2的中心正上方，横梁12的两侧分别安装工控机11和供电系统3，工控机11的侧面安装嵌入式控制器9和千兆网络系统控制器10。
高清相机1对当前里程上方的接触线进行拍照，它覆盖的视野中心与线激光发射器6的扫描线中心重合；线激光发射器6测量的是接触线的高度和拉出值等数据信息；保护外壳5保护线激光发射器6不受碰撞，提高测量的精确度。
横梁12是跨在轨道两端的支撑结构，整机以及其他设备均能安装在横梁12的上面，轨道轮4的侧面有一凸起15，防止装置从轨道上掉落。
行程编码器8安装在一个可拆卸边支撑7的活动轴上，行程编码器轮子15紧靠轨道轮4，使行程编码器轮子15不受轨道的直接磨损，使测距结果精准，行程编码器8是记录里程的装置，用以给仪器提供测量信号，嵌入式控制器9是仪器对外部设备和电源系统的中间控制器。
千兆网络系统控制器10是仪器数据传输的控制器，将数据准确快速的传输给工控机11。
倾角传感器13与横梁12横向和纵向对正安装，保证前后俯仰角度测量和左右倾斜角度测量的准确性，倾角传感器13是记录仪器在轨道上运动姿态的传感器，用来进行后期数据的处理和空间位置的补偿。
一种接触线激光测量仪的操作方法，包括如下步骤：
(1)将设备运抵测量现场后将横梁12、纵梁2和可拆卸边支撑7进行组装，保证两边轨道轮4的凸起15准确卡在轨道内侧，测量仪能够在轨道上稳定行走；
(2)安装其余部分，并依次连接设备的通信线路和电源线路；
(3)接通电源开关启动工控机11，运行测量程序；
(4)测量程序在操作人员的指令下，利用行程编码器8发出的脉冲获得当前设备的移动距离，在预设距离的位置上进行激光扫描数据、图像数据、倾角数据等数据的同步采集和存储。
(5)记录数据并导入数据后，在处理程序中，利用导高拉出值、三维图像分割等算法将最终数据提取出来，生成图表进行展示。
本发明的原理如下：
现场扫描：倾角传感器13记录仪器在轨道上的运动姿态，行程编码器8记录里程，温度计测量当时环境温度，将三者记录的角度、里程和温度数据传输到嵌入式控制器9中，嵌入式控制器9是仪器对外部设备和电源系统的中间控制器，分担工控机11的倾角数据和编码信号的处理任务，工控机11是仪器的数据记录和处理核心，高清相机1对当前里程上方的接触线进行拍照，它覆盖的视野中心与所述线激光发射器6的扫描线中心重合，将高清相机1和线激光发射器6所得的接触线高度和拉出值等数据信息通过千兆网络系统控制器10传输到工控机11中，再经过无线节点将数据传输到操作终端上。
后期数据处理：操作终端与后期数据处理平台进行数据传输，最后经过数据处理平台对数据进行分析。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种接触线激光测量仪，其特征在于，包括高清相机(1)、纵梁(2)、供电系统(3)、轨道轮(4)、保护外壳(5)、线激光发射器(6)、可拆卸边支撑(7)、行程编码器(8)、嵌入式控制器(9)、千兆网络系统控制器(10)、工控机(11)、横梁(12)、倾角传感器(13)，一对所述轨道轮(4)对称安装在一个所述可拆卸边支撑(7)上，两个所述可拆卸边支撑(7)分别安装在所述横梁(12)的两端，所述纵梁(2)垂直安装在所述横梁(12)的中间，在所述纵梁(2)的中间部位安装所述倾角传感器(13)，所述纵梁(2)的两端分别安装所述高清相机(1)和所述线激光发射器(6)，在所述高清相机(1)和所述线激光发射器(6)的外面设有所述保护壳(5)，所述倾角传感器(13)安装在所述纵梁(2)的中心正上方，所述横梁(12)的两侧分别安装所述工控机(11)和所述供电系统(3)，所述工控机(11)的侧面安装所述嵌入式控制器(9)和所述千兆网络系统控制器(10)，所述嵌入式控制器(10)采用的是arm-m3的控制器，所述工控机(11)采用的是intelcorei7的控制器。
2.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述高清相机(1)对当前里程上方的接触线进行拍照，它覆盖的视野中心与所述线激光发射器(6)的扫描线中心重合。
3.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述行程编码器(8)安装在所述可拆卸边支撑(7)的活动轴上，行程编码器轮子(14)紧靠所述轨道轮(4)。
4.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述轨道轮(4)的一侧有一凸起(15)。
5.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述纵梁(2)和所述线激光发射器(6)的几何关系将图像和光点信息相互对应。
6.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述倾角传感器(13)与所述横梁(12)的横向和纵向对正安装。
7.根据权利要求1所述一种接触线激光测量仪，其特征在于，所述线激光发射器(6)测量的是接触线的数据信息。
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