專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于圖像處理的檢測(cè)方法，具體是一種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著列車(chē)速度的不斷提高，研究弓網(wǎng)系統(tǒng)相互作用時(shí)的動(dòng)態(tài)特性越來(lái)越重要?！跋麥绻W(wǎng)事故”被列為鐵路方面的四大攻堅(jiān)戰(zhàn)之一，為了改進(jìn)接觸網(wǎng)的維護(hù)工作，除提高設(shè)備管理水平、增加零部件的使用壽命外，還需增加對(duì)弓網(wǎng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)。在電氣化鐵路發(fā)展初期，對(duì)弓網(wǎng)狀態(tài)的檢測(cè)采用的是人工觀察記錄的方法，一般是在機(jī)車(chē)受電弓上作較明顯的超限記號(hào)，然后在機(jī)車(chē)后的掛車(chē)上通過(guò)目測(cè)得到運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線(xiàn)拉出值及拉弧、火花等情況。同時(shí)人工記錄下故障點(diǎn)的桿號(hào)。這種檢測(cè)方式工作量大、人為因素多，誤差大，是一種落后的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)手段。目前，國(guó)內(nèi)外弓網(wǎng)檢測(cè)主要有3種方式(1)供電段員工現(xiàn)場(chǎng)巡檢；(2)檢測(cè)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；(3) “弓網(wǎng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)”實(shí)時(shí)檢測(cè)。第一種方式由于是靜態(tài)測(cè)量，并不能反映接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，同時(shí)工作效率低，浪費(fèi)大量的人力、物力。第二種方式采用檢測(cè)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)巡檢，雖然能做到動(dòng)態(tài)測(cè)量，但由于檢測(cè)車(chē)其自身結(jié)構(gòu)、軸重、振動(dòng)特性、牽引特性等與實(shí)際電力機(jī)車(chē)有較大區(qū)別，另外受檢測(cè)時(shí)間和行車(chē)計(jì)劃安排的限制，只能定期檢測(cè)，不能滿(mǎn)足鐵路頻繁檢測(cè)的需要。第三種方式“弓網(wǎng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)”直接安裝在電力機(jī)車(chē)上， 可實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄接觸網(wǎng)拉出值、硬點(diǎn)、導(dǎo)高等參數(shù)的超限，并能實(shí)時(shí)監(jiān)視弓網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。該裝置對(duì)檢測(cè)弓網(wǎng)故障起到了較大的作用，但是，由于“弓網(wǎng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)”無(wú)圖像存儲(chǔ)記錄系統(tǒng)，其檢測(cè)結(jié)果只是一些檢測(cè)數(shù)據(jù)而無(wú)現(xiàn)場(chǎng)圖像，造成鐵路系統(tǒng)使用時(shí)很難準(zhǔn)確查找到引起故障的真正原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有鐵路領(lǐng)域弓網(wǎng)檢測(cè)不足提供一種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的方法如下—種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法，通過(guò)安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)乃呐_(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈的不同組合，利用其中兩臺(tái)攝像機(jī)組成的雙目三角形法，獲取受電弓和接觸線(xiàn)工作狀態(tài)圖像，采用一定的圖像處理算法對(duì)受電弓和接觸線(xiàn)圖像進(jìn)行處理，并得到接觸線(xiàn)拉出值和高度，最后取四臺(tái)攝像機(jī)6種組合得到的拉出值和高度的平均值，判斷其是否超限及弓網(wǎng)工作狀態(tài)是否正常。具體方法如下；1.安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)乃呐_(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈的組合方式有三種，第一種方式， 一臺(tái)照明燈和二臺(tái)攝像機(jī)安裝在列車(chē)車(chē)頂中心線(xiàn)位置，另外兩臺(tái)照明燈和攝像機(jī)在同一水平線(xiàn)以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置；第二種方式，四臺(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)、交叉等間距布置；第三種方式，三臺(tái)照明燈以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置，其中兩臺(tái)攝像機(jī)在照明燈的一側(cè)以車(chē)頂中心對(duì)稱(chēng)布置，另外兩臺(tái)攝像機(jī)在照明燈另一側(cè)以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置。2.安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)拿績(jī)膳_(tái)攝像機(jī)與接觸線(xiàn)目標(biāo)組成一個(gè)三角形，利用如下三角形方法求解拉出值與抬升量。即由兩個(gè)攝像機(jī)與接觸線(xiàn)組成一個(gè)三角形，通過(guò)三角形求解的唯一性來(lái)計(jì)算接觸線(xiàn)高度。設(shè)兩臺(tái)攝像機(jī)以機(jī)車(chē)中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置，兩臺(tái)攝像機(jī)透鏡中心點(diǎn)之間的間距為L(zhǎng)，f\ 和f2分別為兩攝像機(jī)的焦距；點(diǎn)C為接觸線(xiàn)原始位置，C1為接觸線(xiàn)抬升位置；Htl為接觸線(xiàn)原始高度，h為接觸線(xiàn)抬升位置到兩攝像機(jī)透鏡中心水平面的距離汍為接觸線(xiàn)抬升位置在攝像機(jī)1焦平面上的投影點(diǎn)到該攝像機(jī)焦平面中心點(diǎn)的距離，d2為接觸線(xiàn)抬升位置在攝像機(jī)2焦平面上的投影到點(diǎn)該攝像機(jī)焦平面中心點(diǎn)的距離；攝像機(jī)1透鏡中心分別至接觸線(xiàn)原始位置和接觸線(xiàn)抬升位置的夾角為α，設(shè)攝像機(jī)2透鏡中心分別至接觸線(xiàn)原始位置和接觸線(xiàn)抬升位置的夾角為β，兩攝像機(jī)主光軸與兩透鏡中心所在水平面的夾角為Θ，接觸線(xiàn)抬升位置在兩透鏡中心所在水平面上的投影到攝像機(jī)1透鏡中心的距離為a。由三角形關(guān)系可得
權(quán)利要求
1. 一種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法，其特征在于，通過(guò)安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)乃呐_(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈的不同組合，利用其中兩攝像機(jī)組成的雙目三角形法，通過(guò)獲取受電弓和接觸線(xiàn)工作狀態(tài)圖像，采用一定的圖像處理算法對(duì)受電弓和接觸線(xiàn)圖像進(jìn)行處理，并得到接觸線(xiàn)拉出值和高度，最后取四臺(tái)攝像機(jī)6種組合得到的拉出值和抬升量的平均值， 判斷其是否超限及弓網(wǎng)工作狀態(tài)是否正常，具體方法如下；1)安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)乃呐_(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈的組合方法有第一種方式，一臺(tái)照明燈和二臺(tái)攝像機(jī)安裝在車(chē)頂中心線(xiàn)位置，另外兩臺(tái)照明燈和攝像機(jī)在同一水平線(xiàn)以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置；第二種方式，四臺(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)、交叉等間距布置；第三種方式，三臺(tái)照明燈以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置，其中兩臺(tái)攝像機(jī)在照明燈的一側(cè)以車(chē)頂中心對(duì)稱(chēng)布置，另外兩臺(tái)攝像機(jī)在照明燈另一側(cè)以車(chē)頂中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置；2)安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)拿績(jī)膳_(tái)攝像機(jī)與接觸線(xiàn)目標(biāo)組成一個(gè)三角形，利用如下三角形方法求解拉出值與抬升量即由兩個(gè)攝像機(jī)與接觸線(xiàn)組成一個(gè)三角形，通過(guò)三角形求解的唯一性來(lái)計(jì)算接觸線(xiàn)高度，設(shè)兩臺(tái)攝像機(jī)以機(jī)車(chē)中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置，兩臺(tái)攝像機(jī)透鏡中心點(diǎn)之間的間距為L(zhǎng)，和f2分別為兩攝像機(jī)的焦距；點(diǎn)C為接觸線(xiàn)原始位置，C1為接觸線(xiàn)抬升位置；Htl為接觸線(xiàn)原始高度，h為接觸線(xiàn)抬升位置到兩攝像機(jī)透鏡中心水平面的距離汍為接觸線(xiàn)抬升位置在攝像機(jī)1焦平面上的投影點(diǎn)到該攝像機(jī)焦平面中心點(diǎn)的距離，d2為接觸線(xiàn)抬升位置在攝像機(jī)2焦平面上的投影到點(diǎn)該攝像機(jī)焦平面中心點(diǎn)的距離；攝像機(jī)1透鏡中心分別至接觸線(xiàn)原始位置和接觸線(xiàn)抬升位置的夾角為α，設(shè)攝像機(jī)2透鏡中心分別至接觸線(xiàn)原始位置和接觸線(xiàn)抬升位置的夾角為β，兩攝像機(jī)主光軸與兩透鏡中心所在水平面的夾角為θ，接觸線(xiàn)抬升位置在兩透鏡中心所在水平面上的投影到攝像機(jī)1透鏡中心的距離為a，由三角形關(guān)系可得 由式⑴和式⑵可推出h和a的表達(dá)式導(dǎo)高Η = h+hQ⑵拉出值- =(8)抬升量Ah = H-Htl (9)從而求得拉出值
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖像處理的弓網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)方法。方法通過(guò)安裝在列車(chē)車(chē)頂?shù)乃呐_(tái)攝像機(jī)及三臺(tái)照明燈的不同組合，利用其中兩攝像機(jī)組成的雙目三角形法，通過(guò)獲取受電弓和接觸線(xiàn)工作狀態(tài)圖像，采用一定的圖像處理算法對(duì)受電弓和接觸線(xiàn)圖像進(jìn)行處理，并得到接觸線(xiàn)拉出值和高度，最后取四臺(tái)攝像機(jī)6種組合得到的拉出值和高度的平均值，判斷其是否超限及弓網(wǎng)工作狀態(tài)是否正常。本發(fā)明作為監(jiān)視受電弓和接觸線(xiàn)工作狀態(tài)、保證機(jī)車(chē)安全運(yùn)行提供了一種新的非接觸式檢測(cè)方法，給維護(hù)、維修和搶修帶來(lái)極大方便和有力的技術(shù)支持。
文檔編號(hào)B61K9/08GK102358324SQ20111016018
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉旗揚(yáng), 彭威, 楊孝平, 苗劍, 賀德強(qiáng) 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)