CN107702646A - 一种接触网磨耗检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触网磨耗检测方法及系统，该方法包括以下步骤：在电力机车车顶放置线阵相机和补光设备，所述线阵相机的扫描线与接触线的布置方向垂直，所述补光设备的照射区域为线阵相机的扫描线区域；电力机车运行时，由线阵相机分别获得补光设备灭、补光设备亮时接触线与受电弓接触表面图像a、图像b；对图像a、图像b进行差分运算，获得接触线磨耗区域的图像；根据图像计算接触线磨耗部位的宽度。通过线阵相机分别获得有无补光的接触线接触面的图像，通过对两张照片做差分运算，可克服可见光图像采集系统中图像易受环境光影响产生噪声引起的图像信息丢失的情况，提高接触网磨耗检测的准确性。

Description

一种接触网磨耗检测方法及系统

技术领域

本发明涉及接触网磨耗检测领域，具体涉及一种接触网磨耗检测方法及系统。

背景技术

在受流系统中，受电弓和接触网导线高速滑动接触过程，必然会产生磨耗。接触网检修是电气化铁路维护中的重要部分，而接触导线磨耗检测又是其中的重点和难点，它直接关系到接触网导线与受电弓动态受流的质量，接触导线磨耗引起导线截面减小，导线电阻增大，导致接触导线发热，加剧导线磨损，如果导线截面过小，将导致断线、给铁路运营带来巨大损失。

目前常用的接触网磨耗检测系统是光学图像检测法。该检测法是基于光源照明接触线下部磨耗面，高速摄像机采集接触面图像，经过数字图像处理后得到导线磨耗面宽度值、计算残存高度、磨耗面积。由于光学测量基于线阵CCD传感器，易于受自然环境中太阳光所影响，太阳光入射或反射到光学系统引起噪声就会影响目标的成像质量。当入射杂光达到一定能量密度时，就会超出光电探测器的线性工作范围，产生记忆、饱和、信号浑浊等一系列光学效应。采用现有方法，由于环境中光线的干扰，其检测准确度低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种接触网磨耗检测方法及系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种接触网磨耗检测方法，包括以下步骤：

在电力机车车顶放置线阵相机和补光设备，所述线阵相机的扫描线与接触线的布置方向垂直，所述补光设备的照射区域为线阵相机的扫描线区域；

电力机车运行时，由线阵相机分别获得补光设备灭、补光设备亮时接触线与受电弓接触表面图像a、图像b；

对图像a、图像b进行差分运算，获得接触线磨耗区域的图像；

根据图像计算接触线磨耗部位的宽度。

本方案通过线阵相机获得有无补光设备时的接触线接触面的图像，并对两图像进行差分运算，以滤除环境中光线的干扰，提高接触网磨耗检测的准确性，即使入射杂光达到一定能量密度，超出光电探测器的线性工作范围时，也不会对准确度造成影响。采用本方法可有效的克服可见光图像采集系统中图像易受环境光影响产生噪声引起的图像信息丢失。

所述补光设备为LED频闪补光灯，其亮灭由脉冲信号控制，所述图像a、图像b分别在同一个脉冲周期内获得。

一种接触网磨耗检测系统，包括，

线阵相机：用于获得与接触线布置方向垂直方向的图像；

补光设备：对线阵相机的图像获取区域进行补光；

磨耗计算装置：对线阵相机分别在补光设备灭、补光设备亮时获得的接触线与受电弓接触表面图像a、图像b进行差分运算以获得接触线磨耗区域的图像，并根据该图像计算接触线磨耗部位的宽度。

作为优选，所述补光设备为LED频闪补光灯。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的方法和装置通过线阵相机分别获得有无补光的接触线接触面的图像，通过对两张照片做差分运算，可克服可见光图像采集系统中图像易受环境光影响产生噪声引起的图像信息丢失的情况，提高接触网磨耗检测的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的线阵相机和补光设备的安装示意图。

图2为无补光时接触线磨耗区域的图像，其中，该图像中包含背景天空图像。

图3为有补光时接触线磨耗区域的图像，其中，该图像中包含背景天空图像。

图4对图2和图3做差分运算得到的接触线磨耗区域的图像。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、线阵相机，2、补光设备，3、接触线，4、电力机车，5、受电弓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种接触网磨耗检测方法，包括以下步骤：

在电力机车4车顶放置线阵相机1和补光设备2，线阵相机的扫描线与接触线3的布置方向垂直，补光设备的照射区域为线阵相机的扫描线区域；

电力机车运行时，控制补光设备的亮灭，补光设备灭时，线阵相机获得接触线与受电弓5接触表面图像a；补光设备亮时，线阵相机获得接触线与受电弓5接触表面图像b；

对图像a、图像b进行差分运算，获得接触线磨耗区域的图像；

根据图像计算接触线3磨耗部位的宽度。

补光设备2采用LED频闪补光灯，其亮灭由脉冲信号控制，脉冲信号为高电平时，LED频闪补光灯亮；脉冲信号为低电平时，LED频闪补光灯灭。获得图像a、图像b的频率与LED频闪补光灯频率一致。

以具体实例对本方法进行说明：

按照图1所示的结构安放线阵相机1和补光设备2，使线阵相机的扫描线与接触线3的布置方向垂直，补光设备的照射区域为线阵相机的扫描线区域也与接触线3的布置方向垂直；通过脉冲信号控制LED频闪补光灯的亮灭，在一个脉冲周期内，低电平时，LED频闪补光灯灭，线阵相机1再次采集一张接触线3磨耗区域的图像，该图像如图2所示；高电平时，LED频闪补光灯亮，线阵相机1采集一张接触线3磨耗区域的图像，该图像如图3所示。对图2和图3执行差分运算去除噪声，获得强调出照亮的磨耗区域的线传感器图像，该图像如图4所示。此时的图像真实的反应出接触线3的磨损面状况，不会出现因环境光影响产生噪声引起的图像信息丢失的情况，通过图4检测出接触线磨耗部位的边缘，计算接触线磨耗部位的宽度。

实施例2

基于实施例1的方法，本实施例公开一实现上述方法的系统。如图1所示该系统包括线阵相机1、补光设备2、磨耗计算装置，线阵相机1用于获得与接触线布置方向垂直方向的图像，即其扫描线与接触线相垂直；补光设备2对线阵相机的图像获取区域进行补光，其补光区域也与接触线相垂直；线阵相机1、补光设备2根据实施例1的方法获得图像a、图像b；磨耗计算装置对图像a、图像b进行差分运算以获得接触线磨耗区域的图像，并根据该图像计算接触线磨耗部位的宽度。

补光设备优选的采用LED频闪补光灯。采用该补光设备，便于控制。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种接触网磨耗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在电力机车车顶放置线阵相机和补光设备，所述线阵相机的扫描线与接触线的布置方向垂直，所述补光设备的照射区域为线阵相机的扫描线区域；

电力机车运行时，由线阵相机分别获得补光设备灭、补光设备亮时接触线与受电弓接触表面图像a、图像b；

对图像a、图像b进行差分运算，获得接触线磨耗区域的图像；

根据图像计算接触线磨耗部位的宽度。

2.根据权利要求1所述的一种接触网磨耗检测方法，其特征在于，所述补光设备为LED频闪补光灯，其亮灭由脉冲信号控制，所述图像a、图像b分别在同一个脉冲周期内获得。

3.一种接触网磨耗检测系统，其特征在于，包括，

线阵相机：用于获得与接触线布置方向垂直方向的图像；

补光设备：对线阵相机的图像获取区域进行补光；

磨耗计算装置：对线阵相机分别在补光设备灭、补光设备亮时获得的接触线与受电弓接触表面图像a、图像b进行差分运算以获得接触线磨耗区域的图像，并根据该图像计算接触线磨耗部位的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种接触网磨耗检测系统，其特征在于，所述补光设备为LED频闪补光灯。