CN207779335U - 便携式车载导高拉出值检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式车载导高拉出值检测装置及系统，包括单目相机、激光器，及一体化嵌入式处理器，所述单目相机与激光器置于水平横梁上，两装置间距范围为850－1150mm，测距范围在1.5－2m之间；所述单目相机垂直于横梁朝上，所述激光器向上倾角80°摆放，使单目相机的视角与激光器成像处于同一平面上。通过装置的小型化、轻量化、集成化设计，可快速在轨检车上进行拆装。另外，同传统激光测距和测量相比，采用激光加视觉的检测方式能够降低瞄准工作的复杂度，同时能够实现动态检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置及系统，尤其是一种用于铁路接触网导高拉出值检测装置及系统。
背景技术
现有技术铁路接触网导高拉出值检测通常采用以下两种模式：
一、激光雷达检测法
将激光雷达安装在检测车顶，通过连续发射激光的方式对接触网进行平面测量，可以获取接触网的距离，加上距离和角度的限定，即可计算出接触网的坐标点，利用其坐标点计算导高及拉出值的数值。
二、压力传感器与速度传感器结合的接触式检测法
将压力传感器和速度传感器分别安装于受电弓两滑板下两端的四个位置，在静止状态下，利用接触网与受电弓滑板间的作用力和反作用力，分别检测出四个压力传感器的作用力，通过计算合力及力与力臂之间的关系，建立函数值估算出接触网的导高及拉出值。
以上两种检测模式分别存在的问题是：
一、激光雷达检测法，其问题在于大雾、大雪、大雨等能见度低的天气环境下，由于光波在传播中发生折射和反射，致使数据发生较大变化，检测精度低、误差大。
二、压力传感器与速度传感器结合的接触式检测法，其问题在于大风天气情况下检测精度低，容易受接触网影响，检测出的拉出值的误差大，稳定性差。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种便携式车载导高拉出值检测装置，可直接安装在列车上，并在车辆正常运行的状态下进行导线高度和拉出值检测；以及一种将该装置和轨检车及拉线编码器结合而成的导高拉出值检测系统，通过该系统实现接触网导高拉出值检测。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
便携式车载导高拉出值检测装置，包括单目相机Ⅰ、激光器Ⅰ，及一体化嵌入式处理器，其特征在于：所述单目相机Ⅰ与激光器Ⅰ置于水平横梁上，两装置间距范围为850－1150mm，测距范围在1.5－2m之间；所述单目相机Ⅰ垂直于横梁朝上，所述激光器Ⅰ向上倾角80°摆放，使单目相机Ⅰ的视角与激光器Ⅰ成像处于同一平面上。
较佳的，所述激光器Ⅰ为蓝色线性激光器。
较佳的，所述单目相机Ⅰ与激光器Ⅰ两装置间距范围为800±10mm，测距范围在1.5±0.8m。
便携式车载导高拉出值检测系统，所述检测系统包括一个权利要求1所述的检测装置和一个轨检车，所述检测装置安装于轨检车上，所述轨检车车底左右两端安装有2个处于同一水平线上的单目测距系统，所述单目测距系统由一个单目相机Ⅱ和一个激光器Ⅱ组成，单目相机Ⅱ和激光器Ⅱ处于同一水平面上，两装置间距200mm，测距范围在1.0±0.2m；所述单目相机Ⅱ垂直于朝下，所述激光器Ⅱ向下倾角80°摆放，使单目相机Ⅱ的视角与激光器Ⅱ成像处于同一平面上。
较佳的，所述系统包括，
图像定位模块：用于对单目相机拍摄的图像中的激光斑点进行定位；
图像识别模块：用于识别定位出的光斑点并计算出点坐标；
结果计算模块：通过图像识别模块中给出的点坐标计算出接触网的导高及拉出值；
误差校正模块：通过单目测距系统检测出的误差值，将实际测量值进行校正，使校正后的参数值更加接近于真实值。
本实用新型的有益效果在于：
1.通过装置的小型化、轻量化、集成化设计，可快速在轨检车上进行拆装。
2.同传统激光测距和测量相比，采用激光加视觉的检测方式能够降低瞄准工作的复杂度，同时能够实现动态检测。
3.采用蓝色线性激光具有传输距离远，夜间检测效果优等特点，较之红外激光，检测效果更精确，干扰误差更小。
3.通过在轨检车底端安装的单目测距系统可以对轨检车在运动过程中产生的误差进行判断和分析，通过系统内部特定的算法对影响带来的误差进行补偿，使检测出来的接触线导高及拉出值更接近于真实值。
附图说明
附图1为本实用新型工作原理示意框图。
附图2为本实用新型工作框图
图中：1、单目相机Ⅰ，2激光器Ⅰ，3、水平横梁，4、接触网。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施例做进一步详述：
如附图1所示，便携式车载导高拉出值检测装置，包括单目相机Ⅰ1、激光器Ⅰ2及一体化嵌入式处理器，所述单目相机Ⅰ1与激光器Ⅰ2置于水平横梁3上，两装置间距范围为850－1150mm，测距范围在1.5m－2m之间；所述单目相机Ⅰ1垂直于横梁3朝上，所述激光器Ⅰ2向上倾角80°摆放，使单目相机Ⅰ1的视角与激光器Ⅰ2成像处于同一平面上。进一步的，所述激光器Ⅰ2为蓝色线性激光器。优选的，所述单目相机Ⅰ1与激光器Ⅰ2两装置间距范围为800±10mm，测距范围在1.5±0.8m。采用蓝色线性激光具有波长短，光点面积小，存储数据量大，光子能量强，在空气中传输距离远，夜间检测效果优等特点，较之红外激光，检测效果更精确，干扰误差更小。
如附图1所示，便携式车载导高拉出值检测系统，所述检测系统包括一个上述检测装置和一个轨检车，所述检测装置安装于轨检车上，所述轨检车车底左右两端安装有2个处于同一水平线上的单目测距系统，所述单目测距系统由一个单目相机Ⅱ和一个激光器Ⅱ组成，单目相机Ⅱ和激光器Ⅱ处于同一水平面上，两装置间距200mm，测距范围在1.0±0.2m；所述单目相机Ⅱ垂直于朝下，所述激光器Ⅱ向下倾角80°摆放，使单目相机Ⅱ的视角与激光器Ⅱ成像处于同一平面上。其中轨检车车底的单目测距系统与安装与轨检车上的检测装置工作原理及方式相同，故所述单目测距系统在图中略去未示出。
如附图2所示，便携式车载导高拉出值检测系统，所述系统包括，图像定位模块：用于对单目相机拍摄的图像中的激光斑点进行定位；图像识别模块：用于识别定位出的光斑点并计算出点坐标；结果计算模块：通过图像识别模块中给出的点坐标计算出接触网的导高及拉出值；误差校正模块：通过拉线编码器检测出的误差值，将实际测量值进行校正，使校正后的参数值更加接近于真实值。其中所述拉线编码器安装于轨检车车底两端上，使两拉线编码器处于同一水平线上，通过拉线的长短来判断轨检车的倾斜及振动带来的误差影响，拉线编码器将产生的误差影响转化成电信号，系统内部的算法自动对误差进行补偿，使结果更加接近于真实值。具体产生误差计算的公式如下：
其中as0为人工实测值，as为静态拉出值。经反复测量与调试，该系统的结构选择和设计上实现导高及拉出值计算的最简、最优算法。该系统小型化、轻量化，可快速在轨检车上进行拆装。该装置同传统激光测距和测量相比，采用激光+视觉的检测方式能够降低瞄准工作的复杂度，同时能够实现动态检测，摒弃传统的激光单点检测方法。
该检测系统用于在运动过程中对接触网导线参数进行动态连续性测量，当轨检车正常运行时，激光照射在接触网线上，经专业芯片处理的信号转换器将光信号转换成数字信号，在单目相机成像区域内形成光斑点，CCD相机连续采集导线图像，过程中无冗余数据，同时能够采集视场范围内的线岔图像，在车体低端安装的拉线编码器可以对检测车在运动过程中产生的误差进行判断和分析，通过系统内部特定的算法对影响带来的误差进行补偿，使检测出来的接触线导高及拉出值更接近于真实值，同时能够对检测数据进行分析，将测量数据与标准基础数据库数据进行比较分析，超限情况下给出报警信息。其中在计算分析导高及拉出值的计算公式如下：
a＝m+h×H/L
公式中，h为导线高度；lac:导线与A轨连线与轨面连接的长度；lbc:导线与B轨连线与轨面连接的长度；L：钢轨的轨距；a:接触网拉出值；m:接触线定位点至线路中心线之间的距离；H为外超高值。
相机采用超级宽动态的CCD图像器件和强光抑制滤光片，使相机提高在逆光和强光环境下的成像质量，当强逆光条件出现时，摄像机自动进行图像亮度的调整，采用ROI技术对重点区域进行重点图像分析，根据该区域的图像亮度自动进行光圈和调光算法的调整，其他位置的强光对成像不产生影响。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.便携式车载导高拉出值检测装置，包括单目相机Ⅰ、激光器Ⅰ，及一体化嵌入式处理器，其特征在于：所述单目相机Ⅰ与激光器Ⅰ置于水平横梁上，两装置间距范围为850－1150mm，测距范围在1.5－2m之间；所述单目相机Ⅰ垂直于横梁朝上，所述激光器Ⅰ向上倾角80°摆放，使单目相机Ⅰ的视角与激光器Ⅰ成像处于同一平面上。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述激光器Ⅰ为蓝色线性激光器。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述单目相机Ⅰ与激光器Ⅰ两装置间距范围为800±10mm，测距范围在1.5±0.8m。
4.便携式车载导高拉出值检测系统，其特征在于：所述检测系统包括一个权利要求1所述的检测装置和一个轨检车，所述检测装置安装于轨检车上，所述轨检车车底左右两端安装有2个处于同一水平线上的单目测距系统，所述单目测距系统由一个单目相机Ⅱ和一个激光器Ⅱ组成，单目相机Ⅱ和激光器Ⅱ处于同一水平面上，两装置间距200mm，测距范围在1.0±0.2m；所述单目相机Ⅱ垂直于朝下，所述激光器Ⅱ向下倾角80°摆放，使单目相机Ⅱ的视角与激光器Ⅱ成像处于同一平面上。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于：所述系统包括，
图像定位模块：用于对单目相机拍摄的图像中的激光斑点进行定位；
图像识别模块：用于识别定位出的光斑点并计算出点坐标；
结果计算模块：通过图像识别模块中给出的点坐标计算出接触网的导高及拉出值；
误差校正模块：通过单目测距系统检测出的误差值，将实际测量值进行校正，使校正后的参数值更加接近于真实值。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN110160477A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-23 | 山东交通学院 | 基于单目视觉的接触网导高和拉出值检测装置及方法 |
| CN110231008A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-13 | 山东交通学院 | 基于两次成像的接触网导高和拉出值测量装置及方法 |
| CN111323771A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-23 | 南京理工大学 | 基于固定距离的毫米波雷达与视频数据融合方法 |
| CN112782193A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-11 | 成都国铁电气设备有限公司 | 一种接触网悬挂状态检测监测装置性能测试平台及方法 |
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- 2018-01-30 CN CN201820155995.2U patent/CN207779335U/zh active Active
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