一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，包括：用于采集接觸線圖像信息的兩臺(tái)線陣相機(jī)，ARM微處理器，用于獲取列車(chē)地理位置的GPS接收天線，用于顯示接觸線幾何參數(shù)和列車(chē)地理位置的LCD顯示器，SD存儲(chǔ)卡，內(nèi)存和PC機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎，選用基于雙目視覺(jué)技術(shù)的非接觸檢測(cè)技術(shù)，利用ARM嵌入式高速處理器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低速動(dòng)態(tài)測(cè)量。具有響應(yīng)速度快、測(cè)量速度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，尤其一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鐵路是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，具有不可替代的特殊地位和重要作用。電氣化鐵路具有高效、重載和對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是鐵路向高速化現(xiàn)代化發(fā)展的重要途徑，也是新線路建設(shè)的首選。接觸導(dǎo)線作為電氣化鐵路的重要組成部分，其位置過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)影響受電弓的在電氣化鐵路中，電力機(jī)車(chē)通過(guò)受電弓從接觸網(wǎng)獲取電能，實(shí)現(xiàn)電力牽引。接觸導(dǎo)線起著為電力機(jī)車(chē)供電的作用，它的幾何參數(shù)直接影響著機(jī)車(chē)的受流質(zhì)量。因此，電氣化鐵路對(duì)接觸導(dǎo)線幾何參數(shù)的檢測(cè)尤為重視。
[0003]受流質(zhì)量和設(shè)備磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)“刮弓”事故而造成重大損失。因此，接觸導(dǎo)線高度測(cè)量具有重大的意義。目前在大面積接觸線高度的周期性檢測(cè)中，弓網(wǎng)檢修人員采用相位式激光測(cè)距機(jī)居多，這種設(shè)備采用機(jī)械式掃描，對(duì)準(zhǔn)測(cè)量效率低，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需要幾分鐘時(shí)間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)這種情況，研究高效、實(shí)時(shí)的電力接觸導(dǎo)線測(cè)高儀就成為一個(gè)迫切的問(wèn)題。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，將ARM嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到低速動(dòng)態(tài)接觸導(dǎo)線高度測(cè)量方案中，同時(shí)結(jié)合基于雙目立體視覺(jué)的圖像處理技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上完成高效便捷嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)接觸線檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工作。工作時(shí)，將此儀器放置于列車(chē)頂部即可。本系統(tǒng)把光學(xué)、精密機(jī)械、光電轉(zhuǎn)換、電子技術(shù)和微處理器等結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了儀器的數(shù)字化、圖像化、 實(shí)時(shí)化、智能化和自動(dòng)化。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于，包括:用于采集接觸線圖像信息的兩臺(tái)線陣相機(jī)，ARM微處理器，用于獲取列車(chē)地理位置的GPS接收天線，用于顯示接觸線幾何參數(shù)和列車(chē)地理位置的IXD顯示器，SD存儲(chǔ)卡，內(nèi)存和PC機(jī)。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述線陣相機(jī)為上海方誠(chéng)光科技有限公司的FC-1U320C-6型工業(yè)相機(jī)。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述線陣相機(jī)的攝像頭為富士能HF25HA-1B定焦鏡頭。
[0009]兩個(gè)線陣相機(jī)的攝像頭均通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接ARM處理器。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述ARM9處理器為三星公司生產(chǎn)的S3C2410X型處理器。[〇〇11]作為優(yōu)選方案，所述GPS接收天線為ZYGPSDA-30型。[〇〇12] 作為優(yōu)選方案，所述LCD顯示器型號(hào)為L(zhǎng)RH9J515XA STN/BW。所述內(nèi)存為Nand-flash內(nèi)存。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于: 還包括用于適應(yīng)夜間環(huán)境的照明裝置，所述照明裝置為808nm半導(dǎo)體激光器。[〇〇14] 作為優(yōu)選方案，所述SD卡為兩片16位SDRAM并聯(lián)構(gòu)成32位SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)，共64GB 存儲(chǔ)空間，來(lái)滿(mǎn)足圖像采集中各種程序運(yùn)行。
[0015]有益效果:本實(shí)用新型提供的一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置， 具有以下優(yōu)點(diǎn):本檢測(cè)系統(tǒng)完成放棄了已有的接觸式檢測(cè)手段，采用了最新的機(jī)器視覺(jué)雙目測(cè)量技術(shù)對(duì)高速運(yùn)行的列車(chē)進(jìn)行真正的狀態(tài)修正。本系統(tǒng)采用了高速線陣攝像機(jī)，構(gòu)成雙目測(cè)量系統(tǒng)，將目前成熟的交匯測(cè)量技術(shù)靈活的應(yīng)用到接觸網(wǎng)磨耗測(cè)量中。為接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)提出了新的檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了非接觸式測(cè)量在接觸網(wǎng)測(cè)量技術(shù)中的新應(yīng)用。本系統(tǒng)采用作為存儲(chǔ)工具的SD存儲(chǔ)卡和內(nèi)存，配合ARM微處理器進(jìn)行視差圖的處理，保證ARM微處理器的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)提高了設(shè)備的防震性，使用壽命也大大增加。本系統(tǒng)響應(yīng)速度快， 能實(shí)現(xiàn)接觸導(dǎo)線高度實(shí)時(shí)檢測(cè)，適應(yīng)性強(qiáng)。本系統(tǒng)體積小、功耗低、成本低，可廣泛推廣?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇16]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，包括用于采集接觸線圖像的線陣雙目攝像頭裝置、用于照明的補(bǔ)償燈、ARM處理器、SD存儲(chǔ)卡、內(nèi)存、用于顯示接觸線磨損情況的的LCD顯示器和用于獲取地理位置的GPS接收天線。
[0019]本系統(tǒng)采用2臺(tái)線陣相機(jī)，相機(jī)的分辨率為4K，最大掃描速度為18.5K，即每秒獲取 18500幀圖像。兩臺(tái)相機(jī)分別傾斜安裝于車(chē)廂的平臺(tái)兩側(cè)，相對(duì)于車(chē)廂的中心線對(duì)稱(chēng)布置， 相機(jī)主光軸平面與車(chē)頂平臺(tái)平面的夾角為60度。兩個(gè)攝像頭分別通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接ARM微處理器的USB接口。
[0020]ARM處理器的SD存儲(chǔ)卡接口連接SD存儲(chǔ)卡，NAND-flash接口連接內(nèi)存，LCD接口連接LCD顯示器，以太網(wǎng)接口通過(guò)網(wǎng)線連接PC機(jī)。GPS解碼單元通過(guò)串口與ARM微處理器相連。
[0021]工作原理:
[0022]1)在視場(chǎng)內(nèi)布置兩臺(tái)線陣CCD攝像機(jī)，其分辨率為4K，分別定義為[〇〇23] CCD1和CCD2。兩臺(tái)成像系統(tǒng)分布于接觸線移動(dòng)范圍的兩側(cè)，兩相機(jī)的位置形成一個(gè)光幕靶。根據(jù)交匯測(cè)量原理，為了獲得最高的測(cè)量精度，應(yīng)使兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)的光軸成正交布置，即當(dāng)兩CCD攝像機(jī)與安裝平臺(tái)的仰角為45°時(shí)，兩相機(jī)的光軸正交。
[0024]2)由于光源直接影響圖像清晰度、細(xì)節(jié)分辨力和圖像對(duì)比度等，所以在兩臺(tái)線陣攝像機(jī)之間安裝光源亮度高，功率大，單色性好的激光補(bǔ)償燈，考慮到圖像傳感器的光譜響應(yīng)靈敏區(qū)域在450nm?900nm，采用紅外光源可以消除白天由太陽(yáng)光引起的雜光干擾，使得白天夜晚測(cè)得的數(shù)據(jù)一致。本系統(tǒng)選用808nm半導(dǎo)體激光器。
[0025]3)為了對(duì)同一個(gè)點(diǎn)的圖像的兩個(gè)面進(jìn)行同時(shí)拍攝圖像，所以?xún)蓚€(gè)線陣相機(jī)需要運(yùn)行同步，兩個(gè)線陣CCD對(duì)應(yīng)采集一個(gè)點(diǎn)在精度上可以用兩個(gè)相機(jī)的物理位置來(lái)保證，兩相機(jī)都運(yùn)行于外觸發(fā)模式，用一個(gè)光電式的速度傳感器的輸出脈沖同時(shí)接入兩相機(jī)的外部觸發(fā)端，列車(chē)專(zhuān)用的光電式速度傳感器在車(chē)輪滾動(dòng)一周輸出200個(gè)脈沖。這樣能夠保證兩個(gè)相機(jī)對(duì)接觸線的同一個(gè)點(diǎn)，同一時(shí)間采集兩幅圖像，可以保證在后續(xù)進(jìn)行圖像分析計(jì)算時(shí)的誤差最小。該方案還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)即兩個(gè)相機(jī)傳輸圖像所需要的帶寬最小。
[0026]4)對(duì)接觸線磨耗的檢測(cè)值需要實(shí)時(shí)與位置信息進(jìn)行匹配，以清晰明了地確定檢測(cè)數(shù)值的位置，對(duì)接觸網(wǎng)檢測(cè)值位置信息的識(shí)別通過(guò)GPS獲取，在數(shù)據(jù)服務(wù)器中一邊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口獲取接觸網(wǎng)圖像并實(shí)時(shí)計(jì)算接觸網(wǎng)的各項(xiàng)幾何參數(shù)，一邊通過(guò)串口實(shí)時(shí)獲取從GPS解碼單元發(fā)送來(lái)的地理位置數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的支柱號(hào)和實(shí)際公里標(biāo)與GPS的位置信息相對(duì)應(yīng)，在檢測(cè)界面上形成容易識(shí)別的以支柱號(hào)或者公里標(biāo)為橫坐標(biāo)，以實(shí)際的接觸網(wǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)位縱坐標(biāo)的實(shí)時(shí)曲線圖。
[0027]5)在ARM嵌入式平臺(tái)上利用雙目立體視覺(jué)技術(shù)對(duì)雙目攝像頭裝置實(shí)時(shí)采集到的圖像進(jìn)行處理并且計(jì)算損耗數(shù)據(jù)，其中，內(nèi)存用來(lái)獲得電車(chē)的接觸線圖像，SD存儲(chǔ)卡用來(lái)存儲(chǔ)獲得的接觸線圖像，IXD顯示器用來(lái)顯示程序運(yùn)行結(jié)果。[〇〇28]6)系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收?qǐng)D像，進(jìn)行處理，主要分為圖像預(yù)處理、接觸線粗定位、邊緣處理、接觸線匹配、三角計(jì)算得出結(jié)果。然后對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，預(yù)警。有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸線故障，及時(shí)檢修。
[0029]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線高度的低速動(dòng)態(tài)檢測(cè)，克服了接觸式檢測(cè)及檢測(cè)車(chē)檢測(cè)的局限，測(cè)量精度高、效率高、響應(yīng)速度快、功耗低、體積小、成本低、可廣泛推廣。
[0030]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于，包括:用于采集接觸 線圖像信息的兩臺(tái)線陣相機(jī)，ARM微處理器，用于獲取列車(chē)地理位置的GPS接收天線，用于顯 示接觸線幾何參數(shù)和列車(chē)地理位置的IXD顯示器，SD存儲(chǔ)卡，內(nèi)存和PC機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述線陣相機(jī)為FC-1U320C-6型工業(yè)相機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述線陣相機(jī)的攝像頭為HF25HA-1B定焦鏡頭。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:兩 個(gè)線陣相機(jī)的攝像頭均通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接ARM處理器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述ARM微處理器為S3C2410X型處理器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述GPS接收天線為ZYGPSDA-30型。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述LCD顯示器型號(hào)為L(zhǎng)RH9J515XA STN/BW。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:所 述內(nèi)存為Nand-f lash內(nèi)存。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于:還 包括用于適應(yīng)夜間環(huán)境的照明裝置，所述照明裝置為808nm半導(dǎo)體激光器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺(jué)技術(shù)的接觸線檢測(cè)裝置，其特征在于: 所述SD存儲(chǔ)卡為兩片16位SDRAM并聯(lián)構(gòu)成32位SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)，共64GB存儲(chǔ)空間。
【文檔編號(hào)】G01B11/27GK205642314SQ201620430328
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】李昌利, 胡麗娜
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)