CN113256723B - 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法 - Google Patents

一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113256723B
CN113256723B CN202110727807.5A CN202110727807A CN113256723B CN 113256723 B CN113256723 B CN 113256723B CN 202110727807 A CN202110727807 A CN 202110727807A CN 113256723 B CN113256723 B CN 113256723B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pantograph
image
head displacement
displacement curve
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110727807.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113256723A (zh
Inventor
周宁
张欣
王俊东
张卫华
程尧
唐勇
郑伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengzi Railway Co ltd
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Chengzi Railway Co ltd
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengzi Railway Co ltd, Southwest Jiaotong University filed Critical Chengzi Railway Co ltd
Priority to CN202110727807.5A priority Critical patent/CN113256723B/zh
Publication of CN113256723A publication Critical patent/CN113256723A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113256723B publication Critical patent/CN113256723B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20—Details of contact bow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion
    • G06T7/246—Analysis of motion using feature-based methods, e.g. the tracking of corners or segments
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/90—Determination of colour characteristics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，包括：S1、在受电弓上进行标记点标注；S2、通过数据采集设备对受电弓上的标记点进行实时监测；S3、通过对监测的数据进行分析，获取受电弓升降弓时间及弓头位移曲线信息，实现自动检测。本发明提供的受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，通过在现有的受电弓上增加标记点，并通过机器视觉算法对标记点的进行实时监测，获得受电弓升降弓的时间和弓头位移曲线信息，达到实时检测受电弓升降弓状态的目的，进而防止由于受电弓结构故障而造成巨大损失。

Description

一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法
技术领域
本发明属于升降弓监测技术领域，具体涉及一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法。
背景技术
伴随着我国轨道交通领域的蓬勃发展，日常运行的各类轨道交通列车也越来越多，因此对于轨道列车受电弓的状态检测也越来越重要，而受电弓的升降弓时间以及弓头位移曲线是衡量受电弓状态的重要参数，所以有必要实时监测受电弓的升降弓时间以及弓头位移曲线，当受电弓升降弓状态异常时及时报警，防止造成重大损失。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供的受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法解决了现有的技术中没有及时获取受电弓升降弓时间及弓头位移曲线信息以致造成重大损失的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，包括以下步骤：
S1、在受电弓上进行标记点标注；
S2、通过数据采集设备对受电弓上的标记点进行实时监测；
S3、通过对监测的数据进行分析，获取受电弓升降弓时间及弓头位移曲线信息，实现自动检测。
进一步地，所述步骤S1中的标记点标注于受电弓弓头顶杆处以及受电弓上框架与下框架连接转轴处，且所述标记点采用具有显著性的颜色及形状进行标记。
进一步地，所述步骤S2中的数据采集设备包括相互通信连接的高速工业相机和数据存储器；
所述高速工业相机设置于受电弓所在列车车顶且位于受电弓的正前方或正后方，能准确采集受电弓上标记点移动信息的位置处，用于采集标记点对应的图像数据；
所述数据存储器设置于列车内部，用于存储采集的图像数据。
进一步地，所述步骤S3具体为：
基于机器视觉算法，当数据存储器中存储的标记点的图像数据表示的弓头垂向位置超过设定阈值时，根据超过设定阈值的时间点确定受电弓升降弓时间及弓头位移曲线。
进一步地，所述步骤S3中，确定受电弓升降弓时间的方法具体为：
A2、将受电弓标记点区域图像作为模板图像，并将其与实时获取的源图像进行标记点的目标跟踪和特征提取，确定两个图像中的最大相关区域，进而确定出源图像中的标记点位置；
A3、根据标记点位置，确定受电弓标记点的垂向位移数据，并结合高速工业相机采集标记点时的频率数据，确定出受电弓升降弓时间。
进一步地，所述步骤S3中，确定受电弓升降弓弓头位移曲线的方法具体为：
基于源图像中两个标记点的垂向位置信息a和e，结合受电弓的上框架长度c和下框架长度d，计算出受电弓标记点的位置(x1,y1)、(x2,y2)，进而确定出受电弓升降弓弓头位移曲线。
进一步地，所述步骤A2中，将模板图像和源图像进行对比时，通过计算误差平方和测度来确定两个图像中的最大相关区域；
其中，使用模板图像和源图像的归一化互相关作为误差平方和测度，其具体计算公式为：
Figure GDA0003600763470000031
式中，t(j,k)为J×K的模板图像，f(x,y)为m×n的源图像。
本发明的有益效果为：
本发明提供的受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，通过在现有的受电弓上增加标记点，并通过机器视觉算法对标记点的进行实时监测，获得受电弓升降弓的时间和弓头位移曲线信息，达到实时检测受电弓状态的目的，进而防止由于受电弓运动异常而造成巨大损失。
附图说明
图1为本发明提供的受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法流程图。
图2为本发明提供的高速工业相机和标记点设置示意图。
图3为本发明提供的受电弓升降弓弓头位移曲线确定示意图。
图4为本发明提供的模板图像和源图像匹配示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，包括以下步骤：
S1、在受电弓上进行标记点标注；
S2、通过数据采集设备对受电弓上的标记点进行实时监测；
S3、通过对监测的数据进行分析，获取受电弓升降弓时间及弓头位移曲线信息，实现自动检测。
如图2所示，本实施例的步骤S1中的标记点标注于受电弓弓头顶杆以及受电弓上框架与下框架连接转轴处，且所述标记点采用具有显著性的颜色及形状进行标记，以便数据采集设备能够准确的采集标记点的相关图像。
本实施例的步骤S2中的数据采集设备包括相互通信连接的高速工业相机和数据存储器；所述高速工业相机设置于受电弓所在列车车顶且位于受电弓的正前方或正后方，能准确采集受电弓上标记点移动信息的位置处，用于采集标记点对应的图像数据；所述数据存储器设置于列车内部，用于存储采集的图像数据。
在上述安装方法中，如图2所示，将高速工业相机固定于车顶特殊位置，由于不与受电弓发生接触，因而不会造成安全隐患，高速工业相机采用多芯数据连接线与数据存储器连接，采集数据的同时为高速工业相机供电。
本实施例的步骤S3具体为：
基于机器视觉算法，当数据存储器中存储的标记点的图像数据表示的弓头垂向位置超过设定阈值时，根据超过设定阈值的时间点确定受电弓升降弓时间及弓头位移曲线。
上述确定受电弓升降弓时间的方法具体为：
A1、获取超过设定阈值的时间点对应的高速工业相机采集的受电弓图像，作为源图像；
A2、将受电弓标记点区域图像作为模板图像，并将其与实时获取的源图像进行标记点的目标跟踪和特征提取，确定两个图像中的最大相关区域，进而确定出源图像中的标记点位置；
A3、根据标记点位置，确定受电弓标记点的垂向位移数据，并结合高速工业相机采集标记点时的频率数据，确定出受电弓升降弓时间。
基于上述机器视觉算法，确定受电弓升降弓弓头位移曲线的方法具体为：
如图3所示，基于源图像中两个标记点的垂向位置信息a和e，结合受电弓的上框架长度c和下框架长度d，计算出受电弓标记点的位置(x1,y1)、(x2,y2)，进而确定出受电弓升降弓弓头位移曲线。
上述步骤A2中，将模板图像和源图像进行对比时，通过计算误差平方和测度来确定两个图像中的最大相关区域；
具体地，本实施例中采用非接触式的机器视觉算法，基于改进的模板匹配(Template matching)策略识别标记点，设t(j,k)为J×K的模板图像，f(x,y)为m×n的源图像，则误差平方和测度的定义为：
Figure GDA0003600763470000051
上式展开得：
Figure GDA0003600763470000052
令：
Figure GDA0003600763470000053
Figure GDA0003600763470000054
Figure GDA0003600763470000055
其中，DS(x,y)为源图像中与模板对应区域的能量，它与像素位置(x,y)有关，但随像素位置(x,y)的变化，DS(x,y)变化缓慢；DST(x,y)模板与源图像对应区域互相关，它随像素位置(x,y)的变化而变化，当模板图像t(j,k)和源图像中对应区域相匹配时取最大值，DT(x,y)为模板图像的能量，它与图像像素位置(x,y)无关，只用计算一次即可，显然，计算误差平方和测度可以减少计算量；
基于上述分析，若设DS(x,y)也为常数，则用DST(x,y)便可进行图像匹配，当DST(x,y)取最大值时，边可认为模板图像与源图像是匹配的，但假设DS(x,y)为常数会产生误差，严重时将无法准确匹配，因此可用归一化互相关作为误差平方和测度，其定义为：
Figure GDA0003600763470000061
模板图像匹配时的示意图如图4所示，其中假设源图像f(x,y)和目标图像t(j,k)的原点都在左上角，对于任何一个源图像f(x,y)中的像素点(x,y)，根据上式都可以算得一个R(x,y)，当x,y变化时，t(j,k)在源图像区域中移动并得出R(x,y)所有值，R(x,y)的最大值指出了与t(j,k)匹配的最佳位置，若从该位置开始在源图像中取出与模板大小相同的一个区域，便可得到匹配图像。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”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设备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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

Claims (2)

1.一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在受电弓上进行标记点标注；
S2、通过数据采集设备对受电弓上的标记点进行实时监测；
S3、通过对监测的数据进行分析，获取受电弓升降弓时间及弓头位移曲线信息，实现自动检测；
所述步骤S2中的数据采集设备包括相互通信连接的高速工业相机和数据存储器；
所述高速工业相机设置于受电弓所在列车车顶且位于受电弓的正前方或正后方，能准确采集受电弓上标记点移动信息的位置处，用于采集标记点对应的图像数据；
所述数据存储器设置于列车内部，用于存储采集的图像数据；
所述步骤S3具体为：
基于机器视觉算法，当数据存储器中存储的标记点的图像数据表示的弓头垂向位置超过设定阈值时，根据超过设定阈值的时间点确定受电弓升降弓时间及弓头位移曲线；
所述步骤S3中，确定受电弓升降弓时间的方法具体为：
A1、获取超过设定阈值的时间点对应的高速工业相机采集的受电弓图像，作为源图像；
A2、将受电弓标记点区域图像作为模板图像，并将其与实时获取的源图像进行标记点的目标跟踪和特征提取，确定两个图像中的最大相关区域，进而确定出源图像中的标记点位置；
A3、根据标记点位置，确定受电弓标记点的垂向位移数据，并结合高速工业相机采集标记点时的频率数据，确定出受电弓升降弓时间；
所述步骤S1中的标记点标注于受电弓弓头顶杆以及受电弓上框架与下框架连接转轴处，且所述标记点采用具有显著性的颜色及形状进行标记；
所述步骤S3中，确定受电弓升降弓弓头位移曲线的方法具体为：
基于源图像中两个标记点的垂向位置信息a和e，结合受电弓的上框架长度c和下框架长度d，计算出受电弓标记点的位置(x1,y1)、(x2,y2)，进而确定出受电弓升降弓弓头位移曲线。
2.根据权利要求1所述的受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法，其特征在于，所述步骤A2中，将模板图像和源图像进行对比时，通过计算误差平方和测度来确定两个图像中的最大相关区域；
其中，使用模板图像和源图像的归一化互相关作为误差平方和测度，其具体计算公式：
Figure FDF0000020772720000021
式中，t(j,k)为J×K的模板图像，f(x,y)为m×n的源图像。
CN202110727807.5A 2021-06-29 2021-06-29 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法 Active CN113256723B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110727807.5A CN113256723B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110727807.5A CN113256723B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113256723A CN113256723A (zh) 2021-08-13
CN113256723B true CN113256723B (zh) 2023-03-21

Family

ID=77190200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110727807.5A Active CN113256723B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113256723B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113547920A (zh) * 2021-08-26 2021-10-26 北京中车赛德铁道电气科技有限公司 一种公路受电弓横向偏移检测补偿系统
CN114414029A (zh) * 2021-11-30 2022-04-29 贵州电网有限责任公司 一种基于数据算法的通信光缆的桥墩撞击在线监测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110458126A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 上海仁童电子科技有限公司 一种受电弓状态监测方法及装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5321235B2 (ja) * 2009-05-15 2013-10-23 株式会社明電舎 パンタグラフ変位測定装置及びトロリ線硬点検出方法
JP5443257B2 (ja) * 2010-04-30 2014-03-19 株式会社明電舎 接触力測定方法及び接触力測定装置
JP5520248B2 (ja) * 2011-03-09 2014-06-11 公益財団法人鉄道総合技術研究所 物体の変位推定方法並びにパンタグラフの接触力推定方法及び装置
CN104092991A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 金陵科技学院 针对目标跟踪控制的图像信号综合处理装置及实现方法
CN107743577B (zh) * 2015-06-15 2020-06-09 韩国铁道技术研究院 用于检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置
CN104897423A (zh) * 2015-07-02 2015-09-09 株洲高新技术产业开发区壹星科技有限公司 一种机车受电弓特性的检验方法及系统装置
CN106855898B (zh) * 2016-11-29 2019-07-12 西南交通大学 一种高速受电弓多目标有限频域控制器设计方法
CN107014294B (zh) * 2017-05-09 2020-09-11 中国铁道科学研究院集团有限公司 一种基于红外图像的接触网几何参数检测方法及系统
CN109308379A (zh) * 2018-08-23 2019-02-05 南京工程学院 一种城市轨道车辆受电弓结构参数的优化方法
CN109059769B (zh) * 2018-08-31 2020-08-28 中国科学院力学研究所 一种非接触式受电弓升降弓臂杆位置关系测量方法
CN111609813B (zh) * 2020-05-26 2021-11-09 成都唐源电气股份有限公司 一种基于3d成像的受电弓磨耗测量方法及系统
CN112906733B (zh) * 2021-01-08 2022-06-03 湖南大学 一种两阶段双校核有界偏相关的实时模板匹配方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110458126A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 上海仁童电子科技有限公司 一种受电弓状态监测方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113256723A (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113256723B (zh) 一种受电弓升降弓时间及弓头位移曲线自动检测方法
US20200364849A1 (en) Method and device for automatically drawing structural cracks and precisely measuring widths thereof
KR101339354B1 (ko) 영상을 이용한 철도차량의 위치검지 시스템 및 위치검지방법
CN103630088B (zh) 基于双激光带的高精度隧道断面检测方法及装置
CN102556119B (zh) 直接采集铁路转辙机表示杆缺口图像测得缺口数据的方法
CN113112501B (zh) 一种基于深度学习的车载轨道巡检装置及方法
CN106548147A (zh) 一种快速的噪声鲁棒性图像异物检测方法及teds系统
CN111754460A (zh) 一种转辙机缺口自动检测方法、系统及存储介质
JP6225362B2 (ja) 電車の自己位置推定装置
CN111579560A (zh) 一种用于隧道内的缺陷定位装置和方法
CN103481842B (zh) 一种车辆检测与跟踪模式的切换方法
CN112966571A (zh) 一种基于机器视觉的立定跳远腾空高度量测方法
CN114140394A (zh) 一种非接触式的基于图像处理技术的弓网接触力检测方法
CN114312905A (zh) 一种道岔尖轨形态图像实时监测装置
CN109238149B (zh) 车体姿态检测装置和接触线动态偏移量检测系统
CN110634122A (zh) 一种扣件弹条移位检测方法
US20240085448A1 (en) Speed measurement method and apparatus based on multiple cameras
CN103606321B (zh) 基于视频定位和数字建模相结合技术的路考评判方法
CN113128371B (zh) 一种基于自动视觉扫描的运营期桥梁监测系统及方法
CN114662513A (zh) 一种鲁棒高效的轨道可视化巡检起点检测与对齐方法
Li et al. A railway turnout closeness monitoring method based on switch gap images
CN113269749A (zh) 带材位置图像数据集采集方法及其视觉检测方法
CN113516081A (zh) 一种通过深度学习图像识别技术实现虚拟水尺识别水位的方法
CN112232243B (zh) 基于3d图像信息的锁紧板故障识别方法
TWI770529B (zh) 訓練缺陷偵測器的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant