CN108489397A - 一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法 - Google Patents

一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法,该装置包括:标定装置、3C设备固定平台和3C检测装置,3C检测装置的车顶部分固定在3C设备固定平台上,3C设备固定平台与标定装置相距预设距离L;本发明先确定3C检测装置的高度,再利用标定装置确定标定中心点,在垂直方向移动标定板,利用3C检测装置中的红外热像仪拍摄受电弓平面得到网状式图像,对网状式图像分别计算每个区域内的图像比例尺。本发明不采用唯一比例尺计算全图任意位置几何尺寸,而将图幅炭滑板上下运动含盖区域划分网格分别计算出每个网络内图像比例尺,从而避免因图像畸变造成全图单一比例尺计算图中几何参数,对图像畸变大的区域产生极大的计算误差。

Description

一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车载接触网测量技术领域,尤其涉及一种车载接触网运行状态非接触 式检测装置及方法。
背景技术
[0002] 车载接触网运行状态检测装置(简称3C检测装置),加装在运营的动车组或电力机 车上,随着动车组或电力机车的运行监测接触网的运行状态,以实现铁路接触网状态的全 覆盖、全天候动态检测。
[0003] 受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备,安装在机车或动车车顶 上。
[0004] 接触网是通过受电弓供给机车/动车组电能的架空导线系统。
[0005] 成像畸变是指成像的几何失真,它是由于焦平面上不同区域对影像的放大率不同 而形成的画面扭曲变形现象,这种变形的程度从画面中心至画面边缘依次递增,主要在画 面边缘反映得较明显。
[0006] 接触网几何参数是表征接触网所处空间位置特征的参数,主要包含接触线高度、 拉出值、双线水平间距等。
[0007] 车载接触网运行状态检测装置通过图像识别来测量接触网几何参数,比例尺、初 始位置等静态参数标定是提高测量精度的关键。接触网几何参数是评价接触网状态的重要 指标之一,其工作状态直接影响行车安全。目前测量接触网几何参数主要采用以下方式:
[0008] (1)接触式测量,通过在受电弓上加装传感器的方式,测量接触网拉出值,通过安 装角位移编码器进行导高测量,这种采用接触式测量的方式,一般是安装在检测车或者作 业车(检测车辆)上,由于本身的自重会影响受电弓的动力学参数,对行车安全有一定隐患, 不适应高速列车的检测,而且相对精度也不高,也不适合安装在机车(营运车辆)上。
[0009] (2)双目测量,采用双目机器视觉方法测量接触网几何参数。该方法需要采用两组 单目线阵相机获取具有深度信息的双目图像,对测量双支线相对位置具有一定效果。但是 该方法相机内部、外部参数标定比较复杂,且需要使用激光光源进行补光,太阳光等也对激 光有一定影响,同时成本比较高。
[0010] (3)图像识别法测量,采用面阵相机采集弓网图像,进行图像识别,克服了接触式 测量对受电弓动力学参数产生影响,和双目测量过于复杂、成本高等缺点,得到了广泛应 用。但是目前标定方法,对于图像任何区域,采用唯一的静态参数,造成测量误差较大。
[0011] 现有技术中,车载接触网运行状态检测装置一般通过图像识别来测量接触网几何 参数,其中,接触网动态几何参数测量中的静态参数标定方法对于图像任何区域,采用唯一 的静态参数,误差较大,未考虑到红外热像仪图片畸变的现象。如图1-2所示,图2中黑色箭 头是图1中炭滑板左右两侧支架,垂直于地面(水平面),图2中明显可见,因图像畸变,造成 两侧平行且垂直于地面的支架间距下宽上窄,图2中无箭头竖直线为实际所拍摄平面图像 垂直线,与两侧支架进行比对后,可观察到,实际拍摄图像与实际弓所在平面存在较大误 差,而在实际装车过程中,3C设备根据实际情况摆放位置与角度不同,因此全幅图像采用唯 一比例尺的计算方法也存在很大误差。
[0012] 因此,有必要设计一种不采用唯一比例尺计算全图任意位置几何尺寸的检测方 法,将图像内的待标定区域划分网格分别计算图像比例尺,避免图像畸变大的区域产生极 大的计算误差,从而提高几何参数标定的准确性。
发明内容
[0013] 本发明的实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置及方法,以解 决上述背景技术中的问题。
[0014] 为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案:
[0015] 本发明的一方面,提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置。
[0016] 本发明的实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置,其特征在 于,该装置包括:标定装置、3C设备固定平台和3C检测装置,所述3C检测装置的车顶部分固 定在3C设备固定平台上,所述3C设备固定平台与所述标定装置相距预设距离L;
[0017] 所述的标定装置,用于确定标定中心点,以及通过移动所述标定板使所述3C检测 装置拍摄受电弓平面得到网状式图像,所述标定装置包括:标定板、标定固定架1、标定固定 架2、受电弓模型、固定架连接杆1、固定架连接杆2、3C设备固定平台和3C检测装置,所述标 定固定架1和所述标定固定架2竖直放置,所述固定架连接杆1位于所述标定固定架1和所述 标定固定架2的顶端,所述固定架连接杆2位于所述标定固定架1和所述标定固定架2的底 部,所述标定板置于所述固定架连接杆1和所述固定架连接杆2之间,所述受电弓模型置于 所述标定板和所述固定架连接杆2之间;
[0018] 所述的3C设备固定平台,用于固定所述3C检测装置;
[0019] 所述的3C检测装置,用于通过红外热像仪拍摄受电弓平面,得到网状式图像。
[0020] 优选地,所述固定架连接杆1与所述固定架连接杆2的长度一致;
[0021] 所述标定固定架1竖直方向上的每一位置,与所述标定固定架2竖直方向上的同一 位置之间的水平距离相等。
[0022] 优选地,所述标定固定架1与所述标定固定架2的结构相同,在竖直方向设置凹槽, 并在所述凹槽内部设置滑轨,用于调整所述标定板的垂直高度。
[0023] 优选地,所述标定板包括:可加热接触板、加热板固定杆和螺栓,所述可加热接触 板通过所述螺栓与所述加热板固定杆固定连接;
[0024] 所述可加热接触板为矩形,长度为X,宽度为Y,所述可加热接触板的数量为η块,n> 1,且η为奇数,其中,第
Figure CN108489397AD00061
」块所述可加热接触板置于所述加热板固定杆的中间位置,其余 η-1块所述可加热接触板以第
Figure CN108489397AD00062
1块所述可加热接触板为中心,按照长度X依次向所述加 热板固定杆两边等距离固定。
[0025] 本发明的另一方面,提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测方法。
[0026] 本发明的实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测方法,其特征在 于,该方法包括:
[0027] 确定所述3C检测装置的高度;
[0028] 利用所述标定装置确定标定中心点;
[0029] 在垂直方向移动所述标定板,利用所述3C检测装置中的红外热像仪拍摄受电弓平 面得到网状式图像;
[0030] 计算所述网状式图像中每个区域内的图像比例尺。
[0031] 优选地,所述的确定所述3C检测装置的高度,包括:
[0032] 根据弓网检测高度的数值范围:Hmin-Hmax,则受电弓的中心高度为:
Figure CN108489397AD00071
[0033] 、 (1)
[0034] 设车顶的实际高度为Hd,所述3C设备固定平台高度为Hz,则所述3C检测装置的高度 Ho为:
[0035] Ho = Hm-Hd-Hz。 (2)
[0036] 优选地,所述的利用所述标定装置确定标定中心点,包括:
[0037] 利用所述标定装置确定水平方向及垂直方向的相交点为标定中心点,所述标定中 心点利用受电弓实际的中心点与受电弓检测高度的中心点为基准进行确定,水平方向通过 所述标定板的水平位置确定,垂直方向通过实际安装时车辆的车顶高度和受电弓中心点确 定,以车辆车顶高度为垂直高度〇点,根据实际装车情况确定垂直高度Hm;
[0038] 将所述3C设备固定平台放置在与所述标定装置相距水平距离为L的位置,并将所 述3C检测装置正对受电弓中心位置,或者将所述3C检测装置平行于弓平面移动,且与弓中 心位置的距离为S;
[0039] 通过观看红外热像仪所拍摄的受电弓平面图像,调整所述3C检测装置车顶部分的 角度,确定标定中心点。
[0040] 优选地,所述的计算所述网状式图像中每个区域内的图像比例尺,包括:
[0041] 设X、Y均为设定常量,且X、Y的常量值根据实际情况可更改,设M、N分别为红外热像 仪拍摄区域内的纵向坐标像素值与横向坐标像素值,则第i行第j列的点所在区域坐标 比例尺的计算公式如下,其中
Figure CN108489397AD00072
[0042] 横向坐标比例尺B的计算公式为:
[0043] Bij= (X/MijX1000+X/M(i+i)jX1000)/2/1000, (3)
[0044] 纵向坐标比例尺P的计算公式为:
[0045] Pij= (Y/Ni,j X 1000+Y/Ni,(j.i) X 1000)/2/1000, (4)
[0046] 设Al,A2分别为两个接触点,C为受电弓中心点,并以红外热像仪拍摄区域内左边 界和下边界的交界点为〇点进行计算;
[0047]设受电弓中心点C在第i行,第j+ w列,设x0为距离此区域内左边界的像素数,y0为 距离此区域内下边界的像素数,同理可得:Al点在第i行第j列,xl为距离此区域内左边界的 像素数,yl为距离此区域内下边界的像素数,A2为第i行,第j+q列,x2为距离此区域内左边 界的像素数,y2为距离此区域内下边界的像素数;
[0048] 则两个接触点Al与A2拉出及导高计算公式分别为:
[0049] 先将弓中心点C、接触点A1、接触点A2根据坐标比例尺计算:
[0050] Lo= (j+w-1) X+Bi, j+wX xo, (5)
[0051] Li= (j-l)X+Bi,jXxo? (6)
[0052] I2= (j+q-1) X+Bi ,j+q X X〇, (7)
[0053] 其中,Lo是标定网格左边缘距离弓中心点距离,L1是标定网格左边缘距接触点Al距 离,L2是标定网格左边缘距接触点A2距离;
[0054] A1拉出值计算公式为:
[0055] I L1-Lo I, (8)
[0056] A2拉出值计算公式为:
[0057] IL2-L01, (9)
[0058] 接触点AU接触点A2水平间距值计算公式为:
[0059] I I L2-Lo-Li-Lo I I, (10)
[0060] 理论上:Ho = H1 = H2;
[0061] 则接触点Al、接触点A2导高值计算公式为:
[0062] Ho = Hi = H2 = Hmin+(m-i) Xy+y〇XPij, (11)
[0063] 其中,压是接触点Al导高值,出是接触点A2导高值。
[0064] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出,本发明实施例通过提供了一种 车载接触网运行状态非接触式检测装置,该装置包括:标定装置、3C设备固定平台和3C检测 装置,3C检测装置的车顶部分固定在3C设备固定平台上,3C设备固定平台与标定装置相距 预设距离L;本发明先确定3C检测装置的高度,再利用标定装置确定标定中心点,在垂直方 向移动标定板,利用3C检测装置中的红外热像仪拍摄受电弓平面得到网状式图像,对网状 式图像分别计算每个区域内的图像比例尺。本发明不采用唯一比例尺计算全图任意位置几 何尺寸,而将图幅炭滑板上下运动含盖区域划分网格分别计算出每个网络内图像比例尺, 从而避免因图像畸变造成全图单一比例尺计算图中几何参数,对图像畸变大的区域产生极 大的计算误差。本发明通过标定图像比例尺从而减少几何参数误差,有效的控制了红外图 像畸变的误差。
[0065] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0066] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用 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发明的一些实施例,对于本 领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0067] 图1为本发明实施例提供的一种炭滑板左右两侧支架的红外热像仪图片畸变示意 图;
[0068] 图2为本发明实施例提供的一种炭滑板左右两侧支架的红外热像仪图片垂直比对 示意图;
[0069] 图3为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定装 置示意图;
[0070] 图4为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定装 置的标定固定架不意图;
[0071] 图5为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定装 置的标定板不意图;
[0072] 图6为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定装 置与3C检测装置连接示意图;
[0073] 图7为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定方 法的处理流程图;
[0074] 图8为本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定方 法的区域比例尺计算示意图;
[0075] 其中,1-标定板,2-标定固定架1,3-标定固定架2,4-受电弓模型,5-固定架连接杆 1,6-固定架连接杆2,7-加热板1,8-加热板2,9-加热板3,10-加热板4,11-加热板5,12-加热 板6,13-加热板7,14-加热板8,15-加热板9,16-加热板固定杆,17-3C设备固定平台,18-3C 检测装置车顶部分。
具体实施方式
[0076] 下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0077] 本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一 个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措 辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加 一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元 件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在 中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞 “和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0078] 本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0079] 为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步 的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0080] 实施例一
[0081] 本发明实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置和方法,通过对 图幅内需标定区域划分网格,分别计算各个网格区域中的比例尺,以减小标定误差,提高了 接触网几何参数的测量精度。
[0082] 本发明实施例的一方面,提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置。
[0083] 本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测装置的标定装置的 结构示意图如图3-5所示,具体可以包括:标定装置、3C设备固定平台和3C检测装置,所述3C 检测装置的车顶部分固定在3C设备固定平台上,所述3C设备固定平台与所述标定装置相距 预设距离L。其中,标定装置包括:标定板、标定固定架1、标定固定架2、受电弓模型、固定架 连接杆1、固定架连接杆2、加热板1、加热板2、加热板3、加热板4、加热板5、加热板6、加热板 7、加热板8、加热板9以及加热板固定杆。
[0084] 该装置各部件的具体内容如下:
[0085] ⑴标定装置
[0086] 标定装置,用于确定标定中心点,以及通过移动所述标定板使所述3C检测装置拍 摄受电弓平面得到网状式图像。
[0087] 标定装置包括:标定板、标定固定架1、标定固定架2、受电弓模型、固定架连接杆1、 固定架连接杆2、3C设备固定平台和3C检测装置,所述标定固定架1和所述标定固定架2竖直 放置,所述固定架连接杆1位于所述标定固定架1和所述标定固定架2的顶端,所述固定架连 接杆2位于所述标定固定架1和所述标定固定架2的底部,所述标定板置于所述固定架连接 杆1和所述固定架连接杆2之间,所述受电弓模型置于所述标定板和所述固定架连接杆2之 间。
[0088] 固定架连接杆1与所述固定架连接杆2的长度一致;且所述标定固定架1竖直方向 上的每一位置,与所述标定固定架2竖直方向上的同一位置之间的水平距离相等。
[0089]如图4所示,标定固定架1与所述标定固定架2的结构相同,在竖直方向设置凹槽, 并在所述凹槽内部设置滑轨,用于调整所述标定板的垂直高度。
[0090] 如图5所示,标定板包括:可加热接触板、加热板固定杆和螺栓,所述可加热接触板 通过所述螺栓与所述加热板固定杆固定连接。可加热接触板为矩形,长度为X,宽度为Y,所 述可加热接触板的数量为η块,n> 1,且η为奇数,其中,第
Figure CN108489397AD00101
ί块所述可加热接触板置于所述 加热板固定杆的中间位置,其余η-1块所述可加热接触板以第
Figure CN108489397AD00102
块所述可加热接触板为 中心,按照长度X依次向所述加热板固定杆两边等距离固定。
[0091] 矩形标定板数量及间隔距离可以根据需要增加,标定板长宽尺寸也可以根据需要 调整为任意尺寸。
[0092] (2) 3C设备固定平台
[0093] 3C设备固定平台,用于固定所述3C检测装置。
[0094] (3) 3C检测装置
[0095] 如图6所示,3C检测装置车顶部分置于3C设备固定平台的上方,用于通过红外热像 仪拍摄受电弓平面,得到网状式图像。
[0096] 本发明实施例的另一方面,提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测方法。
[0097] 本发明实施例提供的一种车载接触网运行状态非接触式检测方法的处理流程图 如图7所示,具体可以包括如下步骤:
[0098] S710:确定所述3C检测装置的高度。
[0099] 根据弓网检测高度的数值范围:Hmin-Hmax,则受电弓的中心高度为:
Figure CN108489397AD00103
[0100] λ . (I)
[0101] 设车顶的实际高度为Hd,所述3C设备固定平台高度为Hz,则所述3C检测装置的高度 Ho为:
[0102] Ho = Hm-Hd-Hz。 (2)
[0103] S720:利用所述标定装置确定标定中心点。
[0104] 利用所述标定装置确定水平方向及垂直方向的相交点为标定中心点,水平方向通 过所述标定板的中心位置确定,垂直方向通过实际安装时车辆的车顶高度和水平长度受电 弓中心确定,以车辆车顶高度为垂直高度〇点,根据实际装车情况确定垂直高度Hm。
[0105] 将所述3C设备固定平台放置在与所述标定装置相距水平距离为L的位置,并将所 述3C检测装置正对受电弓中心位置,或者将所述3C检测装置平行于弓平面移动,且与弓中 心位置的距离为S。
[0106] 通过观看红外热像仪所拍摄的受电弓平面图像,调整所述3C检测装置车顶部分的 角度,确定标定中心点。
[0107] S730:在垂直方向移动所述标定板,利用所述3C检测装置中的红外热像仪拍摄受 电弓平面得到网状式图像。
[0108] 通过垂直方向移动标定板,可在红外热像仪所拍摄受电弓平面得到如图5所示的 网状式图像,并通过计算每个区域内的比例尺,从而减少几何参数误差值。
[0109] S740:计算所述网状式图像中每个区域内的图像比例尺。
[0110] 设X、Y均为设定常量,且X、Y的常量值根据实际情况可更改,设M、N分别为红外热像 仪拍摄区域内的纵向坐标像素值与横向坐标像素值,则第i行第j列的点所在区域坐标 比例尺的计算公式如下,其中,i彡I,j彡1。
[0111] 横向坐标比例尺B的计算公式为:
[0112] Bi,j= (X/Mi,jX1000+X/M(i+i),jX1000)/2/1000。 (3)
[0113] 纵向坐标比例尺P的计算公式为:
[0114] Pij= (Y/Ni,j X 1000+Y/Ni,(j+i) X 1000)/2/1000。 (4)
[0115] 如图8所示,设Al,A2分别为两个接触点,C为受电弓中心点,并以红外热像仪拍摄 区域内左边界和下边界的交界点为〇点进行计算。
[0116] 以图8中的局部放大图说明,设受电弓中心点C在第i行,第j+w列,设xO为距离此区 域内左边界的像素数,y〇为距离此区域内下边界的像素数,同理可得:Al点在第i行第j列, xl为距离此区域内左边界的像素数,yl为距离此区域内下边界的像素数,A2为第i行,第j+q 列,χ2为距离此区域内左边界的像素数,y2为距离此区域内下边界的像素数。
[0117] 则两个接触点Al与A2拉出及导高计算公式分别为:
[0118] 先将弓中心点C、接触点A1、接触点A2根据坐标比例尺计算:
[0119] Lo= (j+w-1) X+Bi, j+wX xo, (5)
[0120] Li= (j-l)X+Bi,jXxo, (6)
[0121] L2= (j+q-l)X+Bi ,j+q X X〇, (7)
[0122] 其中,Lo为标定网格左边缘距离受电弓中心点距离,L1为标定网格左边缘距接触点 Al距离,L2为标定网格左边缘距接触点A2距离,在实际标定过程中,受电弓中心及接触点随 机车的实际运行进行变化。
[0123] Ai拉出值计算公式为:
[0124] Li-Lo I 〇 (8)
[0125] A2拉出值计算公式为:
[0126] L2-Lo I 〇 (9)
[0127] 接触点AU接触点Α2的水平间距值计算公式为:
[0128] Iil2-LoI-Il1-LoIU (10)
[0129] 实际中:
Figure CN108489397AD00121
,理论上:Hq = H1 = H2。
[0130] 则根据理论值,接触点Al、接触点A2导高值计算公式为:
[0131] Ho = Hi = H2 = Hmin+(m_i) Xy+y〇XPi,j。 (11)
[0132] 其中,压是接触点Al导高值,出是接触点A2导高值。
[0133] 实施例二
[0134] 该实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装置,其具体实现结构如 图3-5所示,具体可以包括如下的内容:
[0135] 该实施例的标定装置硬件结构部分包括:标定板、标定固定架1、标定固定架2、受 电弓模型、固定架连接杆1、固定架连接杆2、3C设备固定平台和3C检测装置。
[0136] 如图3所示,将标定固定架1与标定固定架2按照固定架连接杆1的长度水平放置, 最后将固定架连接杆2放置于标定固定架1与标定固定架2的底部,并保持与即固定架连接 杆1长度保持一致,用测量工具确定标定固定架1与标定固定架2水平距离相同。
[0137] 如图4所示,标定固定架1与标定固定架2结构相同,内有凹槽,在凹槽内部带有滑 轨,可控制标定板的垂直高度。
[0138] 如图5所示,标定板包括:9块可加热接触板及加热板固定杆,可加热接触板为矩 形,长度为X,宽度为Y,所述可加热接触板的数量为9块,其中,第5块所述可加热接触板置于 所述加热板固定杆的中间位置,其余8块所述可加热接触板以第5块所述可加热接触板为中 心,按照长度X依次向所述加热板固定杆两边等距离固定。
[0139] 如图6所示,3C检测装置车顶部分固定在3C设备固定平台上;其中3C设备固定平台 的高度可确定。
[0140] 实施例三
[0141] 该实施例提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测方法,其具体步骤可以如 下:
[0142] 根据铁总运【2014】244号文件中国铁路总公司《车载接触网运行状态检测装置 (3〇暂行技术条件》,可知其规定的弓网检测高度范围为5100〜6700 (111111),!^\ = 6700,!^11 = 5100,可求其中心高度Hm,公式如下:
[0143]
Figure CN108489397AD00122
[0144] 设所述3C检测装置的高度为Ho,实际车顶高度为Hd,3C设备固定平台高度为Hz,则: Ho = Hm-Hd-Hzo
[0145] 通过图3所示装置确定水平及垂直方向相交为标定中心点,其中水平方向即为标 定板中心位置,垂直高度通过实际安装时车辆车顶高度及水平长度受电弓中心确定,以车 辆车顶高度为垂直高度〇点,根据实际装车情况确定垂直高度Hm(Him),还需确定图6所示的 3C设备固定平台与图1所示平面的侧面图水平距离为L (mm),正常放置3C检测设备时应正对 受电弓中心位置,实际装车时因车顶结构等原因,3C检测设备可平行于弓所在平面移动,弓 中心位置到安装位置距离设为S。确定各距离后通过观看红外热像仪所拍摄图像,调整3C检 测装置车顶部分的角度可最终确定标定中心点。
[0146] 通过垂直方向移动标定板,可在红外热像仪所拍摄弓平面得到如图8所示的网状 式图像,并通过计算每个区域内的比例尺,从而减少几何参数误差值。
[0147] 该标定方法比例尺计算方法为:
[0148] 先设X、Y均为设定常量(X、Y的常量值根据实际情况可更改),M、N为红外热像仪此 区域内实际纵向坐标与横向坐标像素值,此处以第i行第j列点A1 j所在区域比例尺计算公 式为示例:.
Figure CN108489397AD00131
[0149] 横向坐标比例尺⑻计算公式为:Bi,j= (ΧΜ,」Χ1000+Χ/Μ(ί+1),」Χ1000)/2/1000。
[0150] 纵向坐标比例尺(P)计算公式为:Pi,j= (Y/Ni,j X 1000+Y/Ni, (j+1) X 1000) /2/1000。
[0151] 如图8所示,设AI、A2分别为两个接触点,C为弓中心点,本实施例以最左边边界和 最下边边界为0点进行计算。
[0152] 以图8的局部放大图进行说明,弓中心点C为第i行,第j+w列,设xO为距离此区域内 左边界像素数,y〇为距离此区域内下边界像素数。同理可得:Al点在第i行第j列,xl为距离 此区域内左边界像素数,yl为距离此区域内下边界像素数,A2为第i行,第j+q列,x2为距离 此区域内左边界像素数,y2为距离此区域内下边界像素数。
[0153] 则两个接触点Al与A2拉出及导高计算公式分别为:
[0154] 弓中心点C、接触点A1、A2根据比例尺计算:
[0155] Lo= (j+w_l) X+Bi,j+wXxo;Li= (j_l) X+Bi,j Xxo;L2= (j+q-l) X+Bi,j+qXxo〇 [0156] Ai拉出值计算公式:I Li-Lo I。
[0157] A2拉出值计算公式:I L2-L01。
[0158] Al,A2水平间距值计算公式:I I L2-L01 - I Li_Lo I I。
[0159] 实际中:
Figure CN108489397AD00132
,理论上:H() = Hl = ¾。
[0160] 所以A1、A2导高值计算公式:Ho = Hi = H2 = Hmin+(m_i) Xy+y〇XPi,j。
[0161] 综上所述,本发明实施例通过提供了一种车载接触网运行状态非接触式检测装 置,该装置包括:标定装置、3C设备固定平台和3C检测装置,3C检测装置的车顶部分固定在 3C设备固定平台上,3C设备固定平台与标定装置相距预设距离L;本发明先确定3C检测装置 的高度,再利用标定装置确定标定中心点,在垂直方向移动标定板,利用3C检测装置中的红 外热像仪拍摄受电弓平面得到网状式图像,对网状式图像分别计算每个区域内的图像比例 尺。本发明不采用唯一比例尺计算全图任意位置几何尺寸,而将图幅炭滑板上下运动含盖 区域划分网格分别计算出每个网络内图像比例尺,从而避免因图像畸变造成全图单一比例 尺计算图中几何参数,对图像畸变大的区域产生极大的计算误差;从而提高了几何参数标 定的准确性。
[0162] 本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图,附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0163] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置或 系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法 实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为 分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或 者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根 据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术 人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
[0164]以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。

Claims (8)

1. 一种车载接触网运行状态非接触式检测装置,其特征在于,该装置包括:标定装置、 3C设备固定平台和3C检测装置,所述3C检测装置的车顶部分固定在3C设备固定平台上,所 述3C设备固定平台与所述标定装置相距预设距离L; 所述的标定装置,用于确定标定中心点,以及通过移动所述标定板使所述3C检测装置 拍摄受电弓平面得到网状式图像,所述标定装置包括:标定板、标定固定架1、标定固定架2、 受电弓模型、固定架连接杆1、固定架连接杆2、3C设备固定平台和3C检测装置,所述标定固 定架1和所述标定固定架2竖直放置,所述固定架连接杆1位于所述标定固定架1和所述标定 固定架2的顶端,所述固定架连接杆2位于所述标定固定架1和所述标定固定架2的底部,所 述标定板置于所述固定架连接杆1和所述固定架连接杆2之间,所述受电弓模型置于所述标 定板和所述固定架连接杆2之间; 所述的3C设备固定平台,用于固定所述3C检测装置; 所述的3C检测装置,用于通过红外热像仪拍摄受电弓平面,得到网状式图像。
2. 根据权利要求1所述的车载接触网运行状态非接触式检测装置,其特征在于,所述固 定架连接杆1与所述固定架连接杆2的长度一致; 所述标定固定架1竖直方向上的每一位置,与所述标定固定架2竖直方向上的同一位置 之间的水平距离相等。
3. 根据权利要求1所述的车载接触网运行状态非接触式检测装置,其特征在于,所述标 定固定架1与所述标定固定架2的结构相同,在竖直方向设置凹槽,并在所述凹槽内部设置 滑轨,用于调整所述标定板的垂直高度。
4. 根据权利要求1所述的车载接触网运行状态非接触式检测装置,其特征在于,所述标 定板包括:可加热接触板、加热板固定杆和螺栓,所述可加热接触板通过所述螺栓与所述加 热板固定杆固定连接; 所述可加热接触板为矩形,长度为X,宽度为Y,所述可加热接触板的数量为η块,n> 1,且 η为奇数,其中,第
Figure CN108489397AC00021
块所述可加热接触板置于所述加热板固定杆的中间位置,其余η-1块 所述可加热接触板以第
Figure CN108489397AC00022
块所述可加热接触板为中心,按照长度X依次向所述加热板固 定杆两边等距离固定。
5. —种车载接触网运行状态非接触式检测方法,应用于权利要求1-4任一项所述的装 置,其特征在于,该方法包括: 确定所述3C检测装置的高度; 利用所述标定装置确定标定中心点; 在垂直方向移动所述标定板,利用所述3C检测装置中的红外热像仪拍摄受电弓平面得 到网状式图像; 计算所述网状式图像中每个区域内的图像比例尺。
6. 根据权利要求5所述的车载接触网运行状态非接触式检测方法,其特征在于,所述的 确定所述3C检测装置的高度,包括: 根据弓网检测高度的数值范围:Hmin-Hmax,则受电弓的中心高度为:
Figure CN108489397AC00031
⑴ 设车顶的实际高度为Hd,所述3C设备固定平台高度为Hz,则所述3C检测装置的高度Ho 为:
Figure CN108489397AC00032
7. 根据权利要求5所述的车载接触网运行状态非接触式检测方法,其特征在于,所述的 利用所述标定装置确定标定中心点,包括: 利用所述标定装置确定水平方向及垂直方向的相交点为标定中心点,所述标定中心点 利用受电弓实际的中心点与受电弓检测高度的中心点为基准进行确定,水平方向通过所述 标定板的水平位置确定,垂直方向通过实际安装时车辆的车顶高度和受电弓中心点确定, 以车辆车顶高度为垂直高度0点,根据实际装车情况确定垂直高度Hm; 将所述3C设备固定平台放置在与所述标定装置相距水平距离为L的位置,并将所述3C 检测装置正对受电弓中心位置,或者将所述3C检测装置平行于弓平面移动,且与弓中心位 置的距离为S; 通过观看红外热像仪所拍摄的受电弓平面图像,调整所述3C检测装置车顶部分的角 度,确定标定中心点。
8. 根据权利要求5所述的车载接触网运行状态非接触式检测方法,其特征在于,所述的 计算所述网状式图像中每个区域内的图像比例尺,包括: 设X、Y均为设定常量,且X、Y的常量值根据实际情况可更改,设M、N分别为红外热像仪拍 摄区域内的纵向坐标像素值与横向坐标像素值,则第i行第j列的点所在区域坐标比例 尺的计算公式如下,其中,i彡l,j彡1; 横向坐标比例尺B的计算公式为:
Figure CN108489397AC00033
纵向坐标比例尺P的计算公式为:
Figure CN108489397AC00034
设Al,A2分别为两个接触点,C为受电弓中心点,并以红外热像仪拍摄区域内左边界和 下边界的交界点为〇点进行计算; 设受电弓中心点C在第i行,第j+w列,设xO为距离此区域内左边界的像素数,yO为距离 此区域内下边界的像素数,同理可得:Al点在第i行第j列,xl为距离此区域内左边界的像素 数,y 1为距离此区域内下边界的像素数,A2为第i行,第j+q列,x2为距离此区域内左边界的 像素数,y2为距离此区域内下边界的像素数; 则两个接触点Al与A2拉出及导高计算公式分别为: 先将弓中心点C、接触点AU接触点A2根据坐标比例尺计算:
Figure CN108489397AC00035
其中,Lo是标定网格左边缘距离弓中心点距离,L1是标定网格左边缘距接触点Al距离, L2是标定网格左边缘距接触点A2距离; Ai拉出值计算公式为:
Figure CN108489397AC00041
A2拉出值计算公式为:
Figure CN108489397AC00042
接触点Al、接触点A2水平间距值计算公式为:
Figure CN108489397AC00043
理论上:Ho = Hi = ¾; 则接触点Al、接触点A2导高值计算公式为:
Figure CN108489397AC00044
其中,^是接触点Al导高值,出是接触点A2导高值。
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