CN107014296B - 综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法及装置，在巡检车车顶两侧均设置有至少两个激光位移传感器，方法包括：根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集。本申请能够精确定位接触网上的定位器，为摄像组件提供准确的触发脉冲，降低误触发及漏触发的发生，提高抗干扰能力。
Description
技术领域
本申请属于接触网巡检领域，尤其涉及一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法及装置。
背景技术
综合巡检车接触网巡检系统为安装在综合巡检车上的接触网悬挂状态检测监测装置(4C)，主要包括高清成像检测、几何参数测量、定位器坡度检测等子系统。高清成像检测子系统采用高清相机对接触网检测区域进行图像采集，输出高清图像，成像范围应覆盖沿线接触网悬挂设备。其中，接触网检测区主要包括定位支持装置和接触悬挂零部件两类设备。接触悬挂零部件的高清成像采用连续拍摄方式进行，外部需提供连续等间隔脉冲进行触发。定位支持装置的高清成像采用外部触发脉冲触发拍摄图像方式进行，目前国内外接触网悬挂状态检测监测装置(4C)均有对定位触发模块的应用，即当定位触发模块检测到接触网定位支持装置(定位器)时，定位触发模块实时产生触发脉冲触发相关相机对接触网定位支持装置进行高清成像。
现有技术中的一种定位触发方法为在车顶两侧安装光电开关实现对定位支持装置的判断，产生触发脉冲。该方法具有设计简单、维护成本低的优点，但光电开关只能返回开关量，信息过于简单，下位机无法根据开关量做出相应的逻辑判断。
现有技术中的另一种定位触发方法为在车顶两侧安装一个激光位移传感器，当该激光位移传感器的测量数据满足预定条件时就会产生触发脉冲。该种方法并未考虑到支架上定位器安装位置的不同，且不能很好排除接触线、电连接线等对定位器识别造成的干扰，误触发及漏触发的情况较多。
发明内容
本申请提供一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法及装置，用于解决现有的高速定位触发方法触发精度低，误触发及漏触发的情况较多的问题。
本申请的一技术方案为提供一种综合巡检车接触网巡检系统高度定位触发方法，在巡检车车顶两侧均设置有至少两个激光位移传感器，所述方法包括：
根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；
每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；
根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；
根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集。
本申请的另一技术方案为提供一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发装置，在巡检车车顶两侧均设置有至少两个激光位移传感器，所述装置包括：
采集模块，用于根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；
高度自识别模块，用于每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；
触发模块，用于根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；
处理模块，用于根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集。
通过在综合巡检车车顶两侧均设置至少两个激光位移传感器，根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据，每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围，根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲，根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集，本申请能为摄像组件提供准确的触发脉冲，降低误触发及漏触发的发生，提高抗干扰能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法流程图；
图2为本申请实施例的一侧激光位移传感器对应数组存储数据示意图；
图3为本申请实施例的定位器高度范围识别过程的流程图；
图4为本申请实施例的安装于综合巡检车车顶器件的俯视图；
图5为图4所述实施例的安装于综合巡检车车顶器件的侧视图；
图6为本申请另一实施例安装于综合巡检车车顶器件的侧视图；
图7为本申请实施例产生的触发脉冲示意图；
图8为第一、第二锁闭距离及双腕臂定位器间距之间的关系示意图；
图9为本申请实施例的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发装置结构图。
具体实施方式
为了使本申请的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本申请的技术方案做进一步说明，本申请也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本申请的保护范畴。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
各环境下的接触网定位支持装置一般都包括定位器，且定位器是最接近接触线的定位组件，对传感器选型要求相对低，测量可靠性较高，因此，本申请中，选用定位支持装置中的定位器为检测目标。
如图3所示，为了减少测量干扰、提高测量的可靠性，在巡检车车顶两侧均设置至少两个激光位移传感器，同侧的激光位移传感器平行布置，用于同步测量该侧的定位器，各侧的激光位移传感器分别用于检测正、反定位支持装置的定位器。实施时，各激光位移传感器距综合巡检车车顶中心的距离范围为600～1000mm。为了防止电磁及粉尘对激光位移传感器的干扰，同侧的激光位移传感器由一个金属盒封装，在激光位移传感器正上方的金属盒体上开孔布置光学石英玻璃进行保护，并在光学玻璃上加装加热片，以便加速蒸发石英玻璃表面的水汽。进一步的，在金属盒上部还设计有平行狭缝，用于提高抗阳光干扰能力。
如图1所述，图1为本申请实施例综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法的流程图。本实施例能够提高定位器定位的可靠性，规避定位器倾斜导致的误差，为定位器判断提供精确地上下限范围，提高触发精度。具体的，高速定位触发方法包括：
步骤101：根据设定的采样间距采集激光位移传感器的测量数据。
实施时，通过对巡检车车轮上的速度编码器进行分频处理实现采样间距的设定，例如，车轮转一圈会产生5000个脉冲，速度编码器设定每隔10个脉冲采样一次，车轮上的速度编码器能够实现激光位移传感器的空间等距离同步采样。
通过专用FPGA模块实现测量数据的采集，专用FPGA模块的时钟精度高，能够达到纳秒量级，能够保证非常稳定的采样。
将从各激光位移传感器采集的测量数据分别存储在相应的存储器中，以便后续调用。
步骤102：每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围。
本申请所述的定位器的高度范围即为定位器相距激光位移传感器的高度范围。
本步骤中的固定距离应大于相邻支架之间的距离，可采用硬件计数器方式精确控制，例如，固定距离为75m，巡检车车轮每移动1cm采样一次，则75m的固定距离需要记录7500个测量数据。
本步骤能够根据激光位移传感器的测量数据动态调整定位器的高度范围，克服了施工环境或外界地形环境对接触网支架上定位器位置的影响，使步骤103防止误触发的产生，提高产生第一触发脉冲的精度。
步骤103：根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲。
具体实施时，将从各激光位移传感器采集的测量数据分别暂存在与激光位移传感器对应的数组中，各数组中存储的为最新N个测量数据，数据的储存容量可根据定位器可能倾斜角度而定，本申请对数组的容量不作限定。如图2所示，图2为一侧激光位移传感器对应的数组，共两个数组，黑色圆圈表示测量数据，用虚线框中的测量数据为在定位器高度范围内的数据。数组存满后，可将最新采集的测量数据覆盖数组中最早采集的测量数据或通过指针的方式重新确定数组中的测量数据。通过该种存储方式，能够规避由于定位器倾斜导致的误差，大幅度提高抗干扰能力。
步骤104：根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集，从而实现沿线接触网的各定位支持装置的检测。
一些实施方式中，上述步骤103包括：若其中一侧的每一激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，均至少有一个测量数据在定位器的高度范围内，则激光位移传感器定位到了定位器。
详细的说，利用如下公式判断激光位移传感器是否定位到了定位器，只要其中一个公式成立，则激光位移传感器定位到了定位器：
其中，a1、an为一侧的一个激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，c1、cn为另一侧的一个激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，hl1和hln为一个采样点的测量数据，hr1和hrn为一个采样点的测量数据，∧为逻辑与，Hx为定位器高度下限，Hs为定位器高度上限。
一具体实施例中，若综合巡检车两侧面均设置有两个激光位移传感器，将左侧各激光位移传感器采集的测量数据hl1及hl2分别存储在数组a及b中，将右侧各激光位移传感器采集的测量数据hr1及hr2分别存储在数据c及d中，判断数组a及b中的测量数据hl1及hl2是否满足如下公式3，判断数组c及d中的测量数据hr1及hr2是否满足如下公式4，只要其中一个公式成立，则可判断此时激光位移定位器测量的物体为定位器。
其中，Hs为定位器的高度上限，Hx为定位器的高度下限，hl1和hl2、hr1和hr2为一采样点的测量数据，其中，hl1及hl2为一侧激光位移传感器的测量结果，hr1及hr2为另一侧激光位移传感器的测量结果。
一些实施方式中，如图3所示，上述步骤102根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围包括：
步骤301：设置定位器的初始高度范围。
通过对接触网支持装置安装位置及巡检车的分析，通常情况下，初始高度范围为90cm≤h≤200cm。
步骤302：对于该固定距离内各侧激光位移传感器在每个采样点的测量数据，若该侧激光位移传感器在该采样点的测量数据在初始高度范围内，则计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果。
具体的，若综合巡检车两侧均设置有两个激光位移传感器，则步骤302可通过如下公式5及公式6判断一侧激光位移传感器在一采样点的测量数据是否都在初始高度范围内：
(Hx0≤hl1≤Hs0)∧(Hx0≤hl2≤Hs0)＝1， (5)
(Hx0≤hr1≤Hs0)∧(Hx0≤hr2≤Hs0)＝1， (6)
其中，Hs0为定位器的初始高度上限，Hx0为定位器的初始高度下限，hl1和hl2为一侧激光位移传感器在一采样点的测量数据，hr1和hr2为另一侧激光位移传感器在一采样点的测量数据，∧为逻辑与。
进一步的，通过如下公式7计算该侧激光位移传感器在一采样点的平均测量结果：
其中，hle为一侧激光位移传感器在一采样点的平均测量结果，hre为另一侧激光位移传感器在一采样点的平均测量结果。
步骤303：确定每侧激光位移传感器平均测量结果的最小值。
步骤304：根据每侧激光位移传感器平均测量结果的最小值及接触网相邻支架上定位器的最大高度差确定定位器的高度范围。
实施时，通过如下公式确定定位器的高度范围：
H＝max(hminle、hminre)或
Hx＝H-D2，Hs＝H-D2； (9)
其中，H为定位器的计算高度，hminle为一侧激光位移传感器平均测量结果的最小值，hminre为另一侧激光位移传感器平均测量结果的最小值，D2为接触网相邻支架上定位器的最大高度差，Hx为定位器的高度下限，Hs为定位器的高度上限。
一些实施方式中，上述步骤302计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果之前，还包括判断该侧激光位移传感器在一采样点的测量数据是否满足如下条件，若判断结果为是，则计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果：
|h1-h2|≤D1， (10)
其中，h1及h2为该侧激光位移传感器在一采样点的测量数据。D1为同侧激光位移传感器测量数据的最大偏差，例如为30cm，D1的取值可根据定位器的安装位置设定，本申请对此不作限定。
一些实施方式中，产生第一触发脉冲之后还包括：第一锁闭距离内不再产生第一触发脉冲。该第一锁闭距离小于相邻支架之间的间距，可根据实际施工情况进行设定。
通过设定第一锁闭距离的方式能够防止一定位器被激光位移传感器测量到多次而导致重复触发的问题。
一些实施方式中，如图4及图5所示，综合巡检车200的车顶上设置有第一摄像组件202及第二摄像组件203，其中，第一摄像组件202沿接触网络方向设置在激光位移传感器201与第二摄像组件203之间，第一摄像组件202及第二摄像组件202的拍摄方向相对设置，分别用于采集定位支持装置正反两面的图像。综合巡检车行车方向分别为正向和反向时相应触发不同的摄像机组进行摄像。上述步骤104进一步包括：
在该第一触发脉冲产生的第一延迟距离形成第二触发脉冲至第一摄像组件；
在该第一触发脉冲产生的第二延迟距离形成第三触发脉冲至第二摄像组件。
其中，第二延迟距离大于第一延迟距离，例如相距5个采样间距的距离，第三触发脉冲的产生晚于第二触发脉冲(如图7所示)。第一延迟距离及第二延迟距离的确定可根据激光位移传感器、第一摄像组件和第二摄像组件的相对距离，第一摄像组件和第二摄像组件的摄像角度确定，本申请对此不作具体限定。
一些实施方式中，为了准确获取双腕臂定位结构之间的图像，如图6所示，综合巡检车200的车顶上设置有第三摄像组件204，该摄像组件的拍摄方向垂直向上，用于获取双腕臂定位结构之间的图像。上述步骤103之后还包括：
步骤105：第二锁闭距离之后根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则判断当前位置相距第一触发脉冲的距离是否小于双腕臂定位器间距参考值，若判断结果为是，则产生第四触发脉冲。
定位器的具体判断过程已在上述实施方式中进行了说明，此处不再赘述。通过设定第二锁闭距离能够防止接触线等的干扰，避免误触发的产生。
步骤106：根据该第四触发脉冲触发第三摄像组件进行图像采集。
实施时，在该第四触发脉冲产生的第三延迟距离形成第五触发信号至第三组相机。第四触发脉冲及第五触发脉冲的图像如图7所示，第四触发脉冲的产生与第二触发脉冲及第三触发脉冲无关。
下面通过图8说明第一、第二锁闭距离及双腕臂定位器间距之间的关系：
双腕臂定位器间距参考值Dref大于第二锁闭距离D2但小于第一锁闭距离D1。第二锁闭距离D2小于双腕臂定位器间距的最小值，双腕臂定位器间距参考值Dref稍大于双腕臂定位器间距的最大值。本申请对第一锁闭距离D1、第二锁闭距离D2及双腕臂定位器间距参考值Dref的具体取值不作限定，可根据现场施工情况具体设定。
一些实施方式中，综合巡检车车顶的摄像组件附近还设置有光源，产生触发信号至摄像组件的同时，还需触发相应的光源完成摄像组件的曝光，通过调节触发信号的脉宽，实现曝光时间的设定。
一些实施方式中，综合巡检车车顶还设置有附加悬挂摄像组件、补偿装置摄像组件等，在该第一触发脉冲产生的一定延迟时间产生多通道触发信号，分别触发至附加悬挂摄像组件、补偿装置摄像组件进行高清图像采集。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图9所示，一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发装置装置包括：
采集模块901，用于根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；
实施时，将从各激光位移传感器采集的测量数据分别存储在相应的存储器中，以便后续调用。
高度自识别模块902，用于每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；
触发模块903，用于根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；
处理模块904，用于根据该第一触发脉冲触发摄像组件进行图像采集。
本实施例提供的高速定位触发装置能为触发摄像组件提供准确的触发脉冲，降低误触发及漏触发的发生，提高抗干扰能力。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅用于说明本申请的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本申请的权利保护范围应视权利要求范围为准。
Claims (9)
1.一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，在综合巡检车车顶两侧均设置有至少两个激光位移传感器，综合巡检车车顶上设置有第一摄像组件及第二摄像组件，其中，第一摄像组件及第二摄像组件的拍摄方向相对设置，所述方法包括：
根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；
每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；
根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；
在该第一触发脉冲产生的第一延迟距离形成第二触发脉冲至第一摄像组件；
在该第一触发脉冲产生的第二延迟距离形成第三触发脉冲至第二摄像组件。
2.如权利要求1所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器包括：
若其中一侧的每一激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，均至少有一个测量数据在定位器的高度范围内，则激光位移传感器定位到了定位器。
3.如权利要求2所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，利用如下公式判断激光位移传感器是否定位到了定位器：
其中，a1、an为一侧的一个激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，c1、cn为另一侧的一个激光位移传感器在最新N个采样点的测量数据，hl1和hln为一个采样点的测量数据，hr1和hrn为一个采样点的测量数据，∧为逻辑与，Hx为定位器高度下限，Hs为定位器高度上限；
只要其中一个公式成立，则激光位移传感器定位到了定位器。
4.如权利要求1所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围包括：
设置定位器的初始高度范围；
对于该固定距离内各侧激光位移传感器在每个采样点的测量数据，若该侧激光位移传感器在该采样点的测量数据在初始高度范围内，则计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果；
确定每侧激光位移传感器在该固定距离内的平均测量结果的最小值；
根据每侧激光位移传感器平均测量结果的最小值及接触网相邻支架定位器的最大高度差确定定位器的高度范围。
5.如权利要求4所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果之前，还包括判断该侧激光位移传感器在该采样点的测量数据是否满足如下条件：
|h1-h2|≤D1，
其中，h1及h2为该侧激光位移传感器在该采样点的测量数据，D1为同侧激光位移传感器测量数据的最大偏差；
若判断结果为是，则计算该侧激光位移传感器在该采样点的平均测量结果。
6.如权利要求4或5所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，通过如下公式确定定位器的高度范围：
H＝max(hminle、hminre)或
Hx＝H-D2，Hs＝H+D2；
其中，H为定位器的计算高度，hminle为一侧激光位移传感器平均测量结果的最小值，hminre为另一侧激光位移传感器平均测量结果的最小值，D2为接触网相邻支架上定位器的最大高度差，Hx为定位器的高度下限，Hs为定位器的高度上限。
7.如权利要求1所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，产生第一触发脉冲之后还包括：第一锁闭距离内不再产生第一触发脉冲。
8.如权利要求1所述的综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发方法，其特征在于，综合巡检车车顶上设置有第三摄像组件，产生第一触发脉冲之后还包括：
第二锁闭距离之后根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则判断当前位置相距第一触发脉冲的距离是否小于双腕臂定位器间距参考值，若判断结果为是，则产生第四触发脉冲；
根据该第四触发脉冲触发第三摄像组件进行图像采集。
9.一种综合巡检车接触网巡检系统高速定位触发装置，其特征在于，在综合巡检车车顶两侧均设置有至少两个激光位移传感器，综合巡检车车顶上设置有第一摄像组件及第二摄像组件，其中，第一摄像组件及第二摄像组件的拍摄方向相对设置，所述装置包括：
采集模块，用于根据采样间距采集激光位移传感器的测量数据；
高度自识别模块，用于每间隔一固定距离，根据该固定距离内采集的测量数据识别定位器的高度范围；
触发模块，用于根据最新N个采样点的测量数据及定位器的高度范围判断激光位移传感器是否定位到了定位器，若定位到了定位器，则产生第一触发脉冲；
处理模块，用于在该第一触发脉冲产生的第一延迟距离形成第二触发脉冲至第一摄像组件，在该第一触发脉冲产生的第二延迟距离形成第三触发脉冲至第二摄像组件。
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