CN208520774U - 一种受电弓检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机车部件检测技术领域，具体涉及一种受电弓检测装置。本实用新型装置由受电弓、相机模组和检测臂组成；相机模组和检测臂相连，检测臂以受电弓底架为顶点被固定在电力机车车顶，相机模组与外部图像处理模块相连，以实现图像的传输和处理。通过停车检测，用数字图像处理技术测量受电弓碳滑板的磨损厚度，磨损厚度超过所设定的磨损阈值时，发出需更换受电弓的警报。本实用新型同时具备受电弓检测方式中人工检测的灵活性，以及图像处理方法的高效精确性。

Description

一种受电弓检测装置

技术领域

本实用新型涉及机车部件检测技术领域，具体涉及一种受电弓检测装置。

背景技术

受电弓一般装于电力机车车顶上，电力机车通过受电弓与接触网的活动接触接受电流并传给电力机车。随着列车运行速度的提高，弓网间动态性能变差，高速运行列车的受电弓与接触网直接接触摩擦，这一过程会对受电弓碳滑板造成机械磨耗。碳滑板磨耗超限将会引发重大交通事故，严重危及行车安全。因此为保证机车正常运行和稳定受流，确保弓网系统安全，需要定期对受电弓碳滑板的厚度进行检测，有必要准确检测出碳滑板磨耗量，对不良状态及时检修维护，从而提高铁路运输过程中的安全性。

受电弓检测目前主要采用4种技术手段：人工检测、接触式检测、非接触式测距技术检测、图像处理技术检测。人工检测灵活性较强，可识别各类故障；但效率低，必须停车作业，且检测结果与工作人员经验有很大关系。接触式检测主要是安装传感器，检测精度和效率高；但设备的检测项目单一，有时需对受电弓进行改造，会影响电车行驶安全。非接触式测距技术检测使用激光、超声波等测距，效率高、行车干扰小；但激光检测功能较单一，而超声波检测精度较差。图像处理技术检测智能程度高、检测项目多样、不干扰行车，但灵活性差；且图像获取装置安装在列车上会影响行车安全，安装在地面的检测区间又会因行驶速度和环境光线影响，成像质量不佳，也存在检测精度不够的局限性。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种结合了人工灵活性、图像处理高效精确性的受电弓检测装置。

本实用新型提出的一种受电弓检测装置，包含测量系统和警报装置，所述测量系统由受电弓1、相机模组2和检测臂3组成，所述受电弓1包括弓架101、底架102、弓头103和碳滑板104，受电弓1以底架102中心点为对称轴，分成左右左、右半弓为对称结构，底架102两边对称分布有弓架101、弓头103和碳滑板104，弓架101下端与底架102铰接，弓架101上端与弓头103机械连接，弓头103上安装有碳滑板104；所述相机模组2由若干个相机组成，其中：所述相机模组2底部和所述检测臂3一端相连，所述检测臂3另一端与受电弓1的底架102一端的中心点连接，底架102另一端连接电力机车；所述相机模组2与外部图像处理模块相连，所述外部图像处理模块与所述警报装置相连；当外部图像处理模块检测到所述受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A超过预设的磨损阈值A ₀时，由警报装置发出警报。

本实用新型中，所述碳滑板104的最大磨损厚度A为：

其中，d为所述检测臂3的长度，N为所述碳滑板104最大磨损点的厚度像素值，C是所述相机模组2的光学常数。

本实用新型中，所述相机模组2由两个数码相机组成，所述两个数码相机分别固定在所述检测臂3的两侧，两个数码相机关于检测臂3对称分布；两个数码相机分别采集所述受电弓1的左、右半弓的图像，以所述碳滑板104最大磨损点厚度较小的半弓的最大磨损厚度，作为所述受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A。

本实用新型中，所述数码相机采用变焦镜头，其视角范围为32°~83°。

本实用新型中，所述检测臂3为可伸缩结构，伸缩长度d的范围为：

其中，L为所述受电弓1的长度，n为所述相机的个数。

本实用新型中，所述相机模组2采用有线、无线或集成通信模块中一种或几种；所述外部图像处理模块为智能终端的应用模块，所述相机模组2将获取的所述受电弓1的碳滑板104的图像数字化后发送到所述智能终端的应用模块，计算所述受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A。

本实用新型提出的一种受电弓检测装置采用的检测方法，具体步骤如下：

（１）、电力机车停车后，通过受电弓1的底架102将相机模组2和检测臂3连接到电力机车上；

（２）、将所述检测臂3的长度设置为d；

（３）、将外部图像处理模块与所述相机模组2连接，并确认所述检测装置工作正常；

（４）、根据环境条件设置所述相机模组2的快门和光圈；

（５）、用所述相机模组2获取所述受电弓1的图像，并将其传送到所述外部图像处理模块；

（６）、使用所述外部图像处理模块对所述受电弓1的图像进行处理，计算所述受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A；

（７）、当所述受电弓的检测装置检测到所述受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A超过预设的磨损阈值A ₀ 时，发出警报。

本实用新型中，所述检测装置对所述受电弓1的图像进行处理的方法包括以下步骤：

（１）、提取所述受电弓1的图像边缘；

（２）、对所述图像边缘进行灰度变换；

（３）、将灰度变化值最大的点作为所述碳滑板104的边界；

（４）、根据所述碳滑板104的边界计算该点的厚度像素值。

本实用新型的有益效果在于：结合了受电弓检测方式中人工检测的灵活性以及图像处理方法的高效精确性，克服了传统人工检测方法中低效、检测结果受工作人员经验影响的缺点，同时，停车检测避免了现有在线图像处理检测方法中成像质量易受环境干扰的问题，在保证检测精准度、灵活度的同时提高了检测效率，为受电弓碳滑板磨损检测提供了很大的便利。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种受电弓的检测装置侧视图；

图2是本实用新型实施例的一种受电弓的检测装置俯视图。

图中标号：1—受电弓；101—弓架；102—底架；103—弓头；104—碳滑板；2—相机模组；3-检测臂。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，不应理解为对本实用新型的限制。

实施例１：如图1所示，本实施例公开了一种受电弓的检测装置，包含测量系统和警报装置，测量系统包括受电弓1、相机模组2和可伸缩的检测臂3；受电弓1由弓架101、底架102、弓头103和碳滑板104组成。相机模组2包括数码相机，其中，相机模组2和检测臂3相连；检测臂3通过受电弓1的底架102连接电力机车；相机模组2还通过无线通信模块与智能终端的应用软件相连，该智能终端与还警报装置相连；当受电弓的检测装置检测到受电弓的碳滑板的最大磨损厚度A超过预设的磨损阈值A ₀时，发出警报。

可以理解的是，可伸缩的检测臂3是检测臂的一种优选方案，使其能应对不同的长度需求，而在其他实施例中，不可伸缩的检测臂也能实现检测对应受电弓的目的；本实施例中，受电弓1由弓架101、底架102、弓头103和碳滑板104组成，而在其他实施例中，检测装置也同样可以检测其他任意结构的带有底架和碳滑板的受电弓；相机模组2包括数码相机，并通过无线通信模块与智能终端的应用软件相连是本实用新型的一种优选方案，在其他实施例中，也可以采用其他种类的相机来采集受电弓的碳滑板的图像，并通过有线通信模块、集成通信模块或其他通信方式连接到其他外部图像处理模块。

可选的，可以将碳滑板104的最大磨损厚度A定义为：

其中，d为检测臂3的长度，N为碳滑板104最大磨损点的厚度像素值，C是相机模组2的光学常数，可通过距离定标得到，即：将长度为d的检测臂3的顶点固定在一已知碳滑板104厚度为A的未磨损的标准受电弓底架102前，拍摄未磨损的标准受电弓并得到对应厚度A的像素值N，通过上式反推得到相机模组2的光学常数C。

可选的，如图2所示，还可以采用两个带有变焦镜头，且视角范围为32°~83°的数码相机2，分别采集受电弓1左、右半弓的碳滑板图像，以克服相机视角边缘失真较严重的问题，进一步提高检测精度，以碳滑板104最大磨损点厚度较小的半弓的最大磨损厚度，作为受电弓1的碳滑板104的最大磨损厚度A；两个数码相机2以检测臂3为轴，对称地固定在检测臂3的两侧；检测臂3为丁字形可伸缩结构，两个数码相机2之间的距离固定，数码相机2与受电弓1之间的距离可通过检测臂3的伸缩长度d调节。

以下结合本实施例的受电弓1的检测装置和检测方法进行详细说明。

进行测量时，首先，以受电弓底架102为顶点将相机模组2和检测臂3固定在停止的电力机车车顶，调整检测臂3的长度d为：

其中，L为受电弓1的长度，为数码相机2的视角，n为数码相机2的个数。

在本实施例中，通过采用两个数码相机2分别采集受电弓1左、右半弓的图像，并进一步限定数码相机2视角范围的方式，有效避免了普通图像检测方法中，相机视角边缘容易出现的图像畸变问题，将两个数码相机2分别聚焦在碳滑板104的最大磨损点上，进一步提升检测精度；而可伸缩的丁字形检测臂3能够调节两个数码相机2与受电弓1之间的距离，检测臂3长度d以数码相机2的视角范围能够覆盖整个受电弓1为标准确定。之后将以智能终端的应用软件为例的外部图像处理模块通过有线、无线、集成通信或其他方式与相机模组2连接，确认检测装置工作正常后，根据环境条件自动或手动设置数码相机2的快门、光圈等拍摄参数；两个数码相机2分别采集受电弓左、右半弓的图像，并将获取的受电弓图像数字化后传送到智能终端的应用软件。采用外部图像处理模块对该受电弓1图像进行处理，提取受电弓1图像边缘，进行灰度变换，将灰度变化值最大的点作为碳滑板104边界，根据碳滑板104边界，通过下式计算受电弓1的实际最大磨损厚度A：

其中，d为检测臂3的长度，N为该受电弓1碳滑板104在该图像中对应最大磨损点的厚度像素值，C是相机模组2的光学常数，可通过距离定标得到，即：将长度为d的检测臂3的顶点固定在一已知碳滑板104厚度为A的未磨损的标准受电弓底架102前，用相机模组2拍摄未磨损的标准受电弓并得到对应A厚度的像素值N，通过上式反推得到相机模组2的光学常数C。

选择两个半弓图像中碳滑板最大磨损点厚度小的半弓，来计算受电弓的实际最大磨损厚度A。当检测到受电弓碳滑板104的实际最大磨损厚度A超过所设定的磨损阈值A ₀ 时，发出警报，通知工作人员需要对磨损受电弓1进行替换以保证电力机车的行车安全。

综上所述，本实用新型提供的上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种受电弓检测装置，其特征在于，包含测量系统和警报装置，所述测量系统由受电弓（1）、相机模组（2）和检测臂（3）组成，所述受电弓（1）包括弓架（101）、底架（102）、弓头（103）和碳滑板（104），所述弓架（101）下端与底架（102）铰接，弓架（101）上端与弓头（103）机械连接，弓头（103）上安装有碳滑板（104）；所述相机模组（2）由若干个相机组成，其中：所述相机模组（2）底部和所述检测臂（3）一端相连，所述检测臂（3）另一端与受电弓（1）的底架（102）一端的中心点连接，底架（102）另一端连接电力机车；所述相机模组（2）与外部图像处理模块相连，所述外部图像处理模块与所述警报装置相连；当外部图像处理模块检测到所述受电弓（1）的碳滑板（104）的最大磨损厚度A超过预设的磨损阈值A ₀时，由警报装置发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种受电弓检测装置，其特征在于，所述碳滑板（104）的最大磨损厚度A为：

其中，d为所述检测臂（3）的长度，N为所述碳滑板（104）最大磨损点的厚度像素值，C是所述相机模组（2）的光学常数。

3.根据权利要求1所述的一种受电弓检测装置，其特征在于，所述受电弓（1）为左右对称结构，以底架（102）中心点为对称轴，分成左、右半弓，底架（102）两边对称分布有弓架（101）、弓头（103）和碳滑板（104），所述相机模组（2）由两个数码相机组成，所述两个数码相机分别固定在所述检测臂（3）的两侧，两个数码相机关于检测臂（3）对称分布；两个数码相机分别采集所述受电弓（1）的左、右半弓的图像，以所述碳滑板（104）最大磨损点厚度较小的半弓的最大磨损厚度，作为所述受电弓（1）的碳滑板（104）的最大磨损厚度A。

4.根据权利要求3所述的一种受电弓检测装置，其特征在于，所述数码相机采用变焦镜头，其视角范围为32°~83°。

5.根据权利要求1所述的一种受电弓检测装置，其特征在于，所述检测臂（3）为可伸缩结构，伸缩长度d的范围为：

其中，L为所述受电弓（1）的长度，n为所述相机的个数。

6.根据权利要求1所述的一种受电弓检测装置，其特征在于，所述相机模组（2）采用有线、无线或集成通信模块中一种或几种；所述外部图像处理模块为智能终端的应用模块，所述相机模组（2）将获取的所述受电弓（1）的碳滑板（104）的图像数字化后发送到所述智能终端的应用模块，计算所述受电弓（1）的碳滑板（104）的最大磨损厚度A。