CN110132607A - 一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法 - Google Patents

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王金田
洛启
胡季
颜兴
李浛
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Shanghai Yian Technology Co Ltd
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
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Shanghai Yian Technology Co Ltd
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
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    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0078—Shock-testing of vehicles

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Abstract

本发明涉及一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法,采用高速摄像系统进行非接触式测量，通过高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的数据；所述高速摄像系统包括分析相机、全景相机、车载相机及辅助设备四个部分。该发明方法通过采用不同角度高速摄像机针对轨道车辆碰撞过程进行拍摄并获取数据后进行分析处理，便于更好地获得轨道车辆碰撞后的数据，并方便分析后进行处理，使用方便，效果好，操作方便，有效地实现了轨道车辆碰撞试验中的非接触测量。

Description

一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法
技术领域
本发明属于轨道车辆技术领域，具体涉及一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法。
背景技术
轨道车辆碰撞试验中，需要采用合适的方式评估碰撞效果，以便获得客观的可以评价的数据。由于碰撞过程的发生往往速度较快，引起的形变往往不容易测量，因此，有必要采用合适的方式进行测量。特别是，该测量在高速下运行，常规的测量方式无法满足要求，因此，有必要予以改进，以便提供一种更好的测量方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法，以便更好地利用高速摄像机针对轨道车辆碰撞试验进行拍摄后，进行非接触测量，改善其测量的便捷性，方便更好地评估碰撞效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 采用高速摄像系统进行非接触式测量，通过高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的数据；所述高速摄像系统包括分析相机、全景相机、车载相机及辅助设备四个部分，其中，分析相机设置在轨道两侧，用于分析车辆碰撞吸能区在碰撞过程中产生的位移、速度、加速度等参数，并通过配套的软件系统计算得出吸能区长度、面积、角度等变化量，并记录和分析碰撞过程中的轮对抬升量的能力；全景相机用于记录单节车辆、部件及碰撞试验的全部过程、研究车辆、部件碰撞过程、整体姿态等信息；车载相机用于碰撞试验过程中记录不便于观察的车内碰撞吸能区的碰撞过程；所述辅助设备包括顶部活动航架系统、车载照明补光系统、车载电池供电系统、触发系统和图像处理软件。
进一步地，图像处理软件为TEMA图像分析软件，所有实验需要的数据包括位置、速度、加速度、相对角度和距离都使用TEMA计算并显示在各种图表和表中；通过使用虚拟点或轮廓算法，实验物体上任何给定的点的位置均能精确计算，通过多台相机自动修正画面角度，直接叠加计算并输出绝对值，或者相对值的结果。
进一步地，车载照明补光系统包括灯源和具有缓冲和保护灯源的支架，灯源的色温5500k，亮度至少满足车载相机2000fps下拍摄画面清晰可见。
进一步地，顶部活动航架系统包括H型钢轨道，H型钢轨道为两根，均安装在屋顶；H型钢上设有行车小跑车，行车小跑车为两组四个，每组跑车下方安装有一个框架，使得整个框架可以和跑车一起在H型钢上移动；框架内部安装一个升降机构，并且使用丝杆机构，使得整个升降机构可以在框架内移动；升降机构下方设有安装高速摄像机的平台；该平台设有倾斜机构提供相机俯仰角调节，即安装相机平面可以绕Y 轴转动+/- 30°。
进一步地，分析相机设置有6台。
进一步地，全景相机设置有4台。
进一步地，车载相机设置有2台。
该发明中，通过高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的一些实验数据，从而达到分析并改进列车设计的目的。高速摄像测量作为间接测量的一种，物体在画面中所占像素点的数量决定了最终画面的清晰程度和最终运算时的测量精度。间接测量所经过的参照物对精度有较大影响。可以理解为在台数固定的情况下，画面的横向和纵向精度可以翻倍。在相同精度要求下，对于相机数量的要求可以减半。减少了计算中额外的固定值，同样达到了增加精度的要求。
该发明的有益效果在于：该发明方法通过采用不同角度高速摄像机针对轨道车辆碰撞过程进行拍摄并获取数据后进行分析处理，便于更好地获得轨道车辆碰撞后的数据，并方便分析后进行处理，使用方便，效果好，操作方便，有效地实现了轨道车辆碰撞试验中的非接触测量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
本实施例中的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其实施方式是，采用高速摄像系统进行非接触式测量，通过多台高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的数据；本方法中，所采用的高速摄像系统包括分析相机、全景相机、车载相机及辅助设备四个部分，分析相机采用6台，分别设置在轨道两侧，各三台。
分析相机用于分析车辆碰撞吸能区在碰撞过程中产生的位移、速度、加速度等参数，并通过配套的软件系统计算得出吸能区长度、面积、角度等变化量，并记录和分析碰撞过程中的轮对抬升量的能力。
全景相机设置有4台，用于记录单节车辆、部件及碰撞试验的全部过程、研究车辆、部件碰撞过程、整体姿态等信息。车载相机设置有2台，用于碰撞试验过程中记录不便于观察的车内碰撞吸能区的碰撞过程。
该方法中，所采用的辅助设备包括顶部活动航架系统、车载照明补光系统、车载电池供电系统、触发系统和图像处理软件。车载照明补光系统包括灯源和具有缓冲和保护灯源的支架，灯源的色温5500k，亮度至少满足车载相机2000fps下拍摄画面清晰可见。
顶部活动航架系统包括H型钢轨道，H型钢轨道为两根，均安装在屋顶；H型钢上设有行车小跑车，行车小跑车为两组四个，每组跑车下方安装有一个框架，使得整个框架可以和跑车一起在H型钢上移动；框架内部安装一个升降机构，并且使用丝杆机构，使得整个升降机构可以在框架内移动；升降机构下方设有安装高速摄像机的平台；该平台设有倾斜机构提供相机俯仰角调节，即安装相机平面可以绕Y 轴转动+/- 30°。
在获得相关数据后，采用图像处理软件进行分析，该图像处理软件为TEMA图像分析软件，所有实验需要的数据包括位置、速度、加速度、相对角度和距离都使用TEMA计算并显示在各种图表和表中；通过使用虚拟点或轮廓算法，实验物体上任何给定的点的位置均能精确计算，通过多台相机自动修正画面角度，直接叠加计算并输出绝对值，或者相对值的结果。
该发明中，通过高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的一些实验数据，从而达到分析并改进列车设计的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：采用高速摄像系统进行非接触式测量，通过高速摄像机拍摄以不同角度，不同速度拍摄的同一次列车高速碰撞实验的视频，用视频分析软件进行间接测量得出高速碰撞中的数据；所述高速摄像系统包括分析相机、全景相机、车载相机及辅助设备四个部分，所述分析相机设置在轨道两侧，用于分析车辆碰撞吸能区在碰撞过程中产生的位移、速度、加速度等参数，并通过配套的软件系统计算得出吸能区长度、面积、角度等变化量，并记录和分析碰撞过程中的轮对抬升量的能力；所述全景相机用于记录单节车辆、部件及碰撞试验的全部过程、研究车辆、部件碰撞过程、整体姿态等信息；所述车载相机用于碰撞试验过程中记录不便于观察的车内碰撞吸能区的碰撞过程；所述辅助设备包括顶部活动航架系统、车载照明补光系统、车载电池供电系统、触发系统和图像处理软件。
2.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述图像处理软件为TEMA图像分析软件，所有实验需要的数据包括位置、速度、加速度、相对角度和距离都使用TEMA计算并显示在各种图表和表中；通过使用虚拟点或轮廓算法，实验物体上任何给定的点的位置均能精确计算，通过多台相机自动修正画面角度，直接叠加计算并输出绝对值，或者相对值的结果。
3.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述车载照明补光系统包括灯源和具有缓冲和保护灯源的支架，灯源的色温5500k，亮度至少满足车载相机2000fps下拍摄画面清晰可见。
4.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述顶部活动航架系统包括H型钢轨道，H型钢轨道为两根，均安装在屋顶；H型钢上设有行车小跑车，行车小跑车为两组四个，每组跑车下方安装有一个框架，使得整个框架可以和跑车一起在H型钢上移动；框架内部安装一个升降机构，并且使用丝杆机构，使得整个升降机构可以在框架内移动；升降机构下方设有安装高速摄像机的平台；该平台设有倾斜机构提供相机俯仰角调节，即安装相机平面可以绕Y 轴转动+/- 30°。
5.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述分析相机设置有6台。
6.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述全景相机设置有4台。
7.根据权利要求1所述的利用高速摄像针对轨道车辆碰撞进行非接触测量的方法, 其特征在于：所述车载相机设置有2台。
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