CN112729126A - 基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法 - Google Patents

基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法，包括测量仪，所述测量仪还包括外壳和固定支架，两个所述固定支架分别固定连接在外壳顶部两端，所述外壳底端设置有绝缘杆连接头，所述外壳中设置有透光装置和滤光装置，所述外壳中固定安装有激光发射装置和激光反射装置，所述视觉相机一端安装有远心镜头，所述外壳内设置有与远心镜头对应的光学反射装置，所述外壳中安装有无线传输装置，通过采用非接触式激光视觉测量，减少了误差来源，大大提高了测量分辨率和精度，同时操作方便，并且可一键自动获取接触线磨损所有技术参数，利用无线传输装置传输数据，不仅可以传输测量参数，更可以传输工况图像和视频。

Description

基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法
技术领域
本发明涉及测量仪技术领域，尤其涉及一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法。
背景技术
随着轨道交通牵引供电接触网悬挂形式的变迁，刚性悬挂技术在轨道交通中表现出了良好发展潜力。虽然其一次投资费用稍高，但安全性能高，污染少，维护材料与人工费用少，远期效益明显。在国外轨道界，架空刚性接触网已大量采用，效果很好。架空刚性接触网有很多的特点：整体结构简洁、锚段关节和线岔安装调试方便、网两端无需设置下锚张力补偿装置、没有断线之忧、施工安装和维护检修精度要求高等等，另外架空刚性接触网能很好地满足低净空隧道要求，适用于地下轨道交通。
但是，随着运行时间的增加，某些区段列车受电弓与接触线之间弓网关系不良,使得接触线局部磨耗严重。同时，列车受电弓滑板磨损也较为严重，进一步恶化了弓网关系。为保证接触网设备的良好工作状态，需对接触线磨耗等问题进行测量。
由于刚性接触网接触线上部固定于汇流排中，不能直接获取到磨损高度，目前主流测量方法有以下三种：
采用手持游标卡尺测量、采用千分表制作的机械式测量仪和基于环绕式光源的视觉测量。这三种方法不仅误差大、耗时耗力且都无法记录测量点接触线实际工况图像。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，包括测量仪，所述测量仪还包括外壳和固定支架，两个所述固定支架分别固定连接在外壳顶部两端，所述外壳底端设置有绝缘杆连接头，所述外壳中设置有透光装置和滤光装置，所述外壳中固定安装有激光发射装置和激光反射装置，所述外壳内设置有视觉相机和电源，所述视觉相机一端安装有远心镜头，所述外壳内设置有与远心镜头对应的光学反射装置，所述外壳中安装有无线传输装置。
进一步地，所述激光发射装置的中心轴线与远心镜头的光轴为两条平行独立轴线。
进一步地，所述激光发射装置采用可见一字线激光光源。
进一步地，所述视觉相机与处理器电信号连接，处理器为精简指令集处理器。
进一步地，所述激光反射装置与激光发射装置在同一直线上且斜对激光发射装置。
进一步地，所述光学反射装置与远心镜头在同一直线上且斜对远心镜头。
进一步地，所述无线传输装置与处理器电信号连接。
本发明还提供一种基于基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪的使用方法，包括如下使用步骤：
第一步、启动激光发射装置发射的可见激光经激光反射装置反射后，通过透光装置照射到被检测接触线磨损面上，磨损面反射后，经接收窗口滤光装置过滤进入仪器内部，再经光学反射装置反射后，被远心镜头接收并在视觉相机上感光成像；
第二步、对成像图像进行滤波处理；
第三步、对滤波后图像进行灰度处理；
第四步、将灰度图像进行二值化处理；
第五步、将二值化图像进行形态学操作；
第六步、将形态学操作后的的图像，进行边缘检测；
第七步、将识别的边缘进行过滤，找到激光投射影像；
第八步、将找到的激光影像最外侧边缘，做外接矩形运算，将运算结果做数学逼近，获得接触线的残存宽度、偏磨角度；
第九步、对标准线型依据其他参数之间的几何或代数关系，计算获得接触线的磨损面积、剩余面积、磨耗百分比、残存高度、残存宽度、偏磨角度、工况图像或视频、环境温度等八项重要参数；对非标准接触线型用CAD做相关几何关系建模运算；
第十步、将所测量的结果和工况图像，通过无线传输装置，发送到手持设备终端，进行数据显示、存储、查阅、分析。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、通过采用非接触式激光视觉测量，减少了误差来源，大大提高了测量分辨率和精度，同时操作方便，并且可一键自动获取接触线磨损所有技术参数，利用无线传输装置传输数据，不仅可以传输测量参数，更可以传输工况图像和视频。
2、通过采用可见激光，大大增加了相机感光性，同时采用了可靠的光学滤光装置、精确的视觉识别算法，排除了其他自然光的干扰，提高了测量准确率，通过绝缘杆连接，可在地面测量，无需轨道作业车高空作业。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的整体结构示意图。
图中：1视觉相机、2外壳、3绝缘杆连接头、4远心镜头、5光学反射装置、6固定支架、7电源、8激光发射装置、9激光反射装置、10透光装置、11滤光装置、12无线传输装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，包括测量仪，测量仪还包括外壳2和固定支架6，两个固定支架6分别固定连接在外壳2顶部两端，用于与固定接触线的汇流排侧面贴合，保持仪器测量时的位置，外壳2底端设置有绝缘杆连接头3，外壳2中设置有透光装置10和滤光装置11，外壳2中固定安装有激光发射装置8和激光反射装置9，激光反射装置9与激光发射装置8在同一直线上且斜对激光发射装置8，激光发射装置8的中心轴线与远心镜头4的光轴为两条平行独立轴线，发送和接收光路为两条不同光路，分别经过透光装置10和滤光装置11，激光发射装置8采用可见一字线激光光源，外壳2内设置有视觉相机1和电源7，视觉相机1一端安装有远心镜头4，外壳2内设置有与远心镜头4对应的光学反射装置5，光学反射装置5与远心镜头4在同一直线上且斜对远心镜头4，外壳2中安装有无线传输装置12，视觉相机1与处理器电信号连接，处理器为精简指令集处理器，无线传输装置12与处理器电信号连接。
本发明还提供一种基于基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪的使用方法，包括如下使用步骤：
第一步、启动激光发射装置8发射的可见激光经激光反射装置9反射后，通过透光装置10照射到被检测接触线磨损面上，磨损面反射后，经接收窗口滤光装置11过滤进入仪器内部，再经光学反射装置5反射后，被远心镜头4接收并在视觉相机1上感光成像；
第二步、对成像图像进行滤波处理；
第三步、对滤波后图像进行灰度处理；
第四步、将灰度图像进行二值化处理；
第五步、将二值化图像进行形态学操作；
第六步、将形态学操作后的的图像，进行边缘检测；
第七步、将识别的边缘进行过滤，找到激光投射影像；
第八步、将找到的激光影像最外侧边缘，做外接矩形运算，将运算结果做数学逼近，获得接触线的残存宽度、偏磨角度；
第九步、对标准线型依据其他参数之间的几何或代数关系，计算获得接触线的磨损面积、剩余面积、磨耗百分比、残存高度、残存宽度、偏磨角度、工况图像或视频、环境温度等八项重要参数；对非标准接触线型用CAD做相关几何关系建模运算；
第十步、将所测量的结果和工况图像，通过无线传输装置12，发送到手持设备终端，进行数据显示、存储、查阅、分析。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，包括测量仪，其特征在于，所述测量仪还包括外壳(2)和固定支架(6)，两个所述固定支架(6)分别固定连接在外壳(2)顶部两端，所述外壳(2)底端设置有绝缘杆连接头(3)，所述外壳(2)中设置有透光装置(10)和滤光装置(11)，所述外壳(2)中固定安装有激光发射装置(8)和激光反射装置(9)，所述外壳(2)内设置有视觉相机(1)和电源(7)，所述视觉相机(1)一端安装有远心镜头(4)，所述外壳(2)内设置有与远心镜头(4)对应的光学反射装置(5)，所述外壳(2)中安装有无线传输装置(12)。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述激光发射装置(8)的中心轴线与远心镜头(4)的光轴为两条平行独立轴线。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述激光发射装置(8)采用可见一字线激光光源。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述视觉相机(1)与处理器电信号连接，处理器为精简指令集处理器。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述激光反射装置(9)与激光发射装置(8)在同一直线上且斜对激光发射装置(8)。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述光学反射装置(5)与远心镜头(4)在同一直线上且斜对远心镜头(4)。
7.根据权利要求1或4所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪，其特征在于，所述无线传输装置(12)与处理器电信号连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光视觉的接触线磨耗无线测量仪及方法，其特征在于包括如下使用步骤：
第一步、启动激光发射装置(8)发射的可见激光经激光反射装置(9)反射后，通过透光装置(10)照射到被检测接触线磨损面上，磨损面反射后，经接收窗口滤光装置(11)过滤进入仪器内部，再经光学反射装置(5)反射后，被远心镜头(4)接收并在视觉相机(1)上感光成像；
第二步、对成像图像进行滤波处理；
第三步、对滤波后图像进行灰度处理；
第四步、将灰度图像进行二值化处理；
第五步、将二值化图像进行形态学操作；
第六步、将形态学操作后的的图像，进行边缘检测；
第七步、将识别的边缘进行过滤，找到激光投射影像；
第八步、将找到的激光影像最外侧边缘，做外接矩形运算，将运算结果做数学逼近，获得接触线的残存宽度、偏磨角度；
第九步、对标准线型依据其他参数之间的几何或代数关系，计算获得接触线的磨损面积、剩余面积、磨耗百分比、残存高度、残存宽度、偏磨角度、工况图像或视频、环境温度等八项重要参数；对非标准接触线型用CAD做相关几何关系建模运算；
第十步、将所测量的结果和工况图像，通过无线传输装置(12)，发送到手持设备终端，进行数据显示、存储、查阅、分析。
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