用于检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一实施例的基于受电弓检测电动铁道车辆的振动信息的方法，包括如下步骤：确定受电弓模板；将受电弓模板和用相机获得的输入图像进行比较以检测受电弓；以及基于通过输入图像的各帧和受电弓模板的比较而检测出的受电弓位置变化来检测受电弓的振动信息。

Method and device for detecting vibration information of electric railway vehicles

According to the method of vibration information of pantograph detection of electric railway vehicle based on one embodiment of the invention, which comprises the following steps: determining the pantograph template; compared to detect pantograph input image of pantograph template and acquired with the camera; and each frame through the input image and based on the pantograph template and detect the pantograph position change to detect the vibration information of the pantograph.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置
本专利技术涉及用于基于受电弓检测电动铁道车辆的振动信息的方法和装置。
技术介绍
通常，受电弓是电动铁道车辆的核心设备，其与接触线接触以向车辆提供电能。受电弓在行驶中与供给电能的接触线机械接触，因而产生磨损和振动，在不接触时产生电能被放电的电弧放电现象。尤其是，异常振动由诸如受电弓异常或超速、线路异常等各种原因引起，导致受电弓和接触线不接触，从而产生电弧放电现象。此外，异常振动会使接触线疲劳，由此导致与接触线路相关联的部件疲劳，从而造成接触线路及相关部件的损坏。接触线是用于向铁道车体稳定地供电的设施，需要检测由车辆或外部因素引起的接触线的变型和破损以根据电动铁道设施的规定维持最佳状态。接触线与轨道中心面的水平距离称为拉出值，若接触线的拉出值太大，则集电装置从接触线脱离，从而引起事故。因此，接触线的拉出值被规定以具有一定限制，通常接触线的拉出值要求与垂直于轨道的中心面相距250mm以内。通常，即使在接触线是直线的情况下，为了使受电弓的磨损均匀，需要集电装置分散在有效面上而进行集电，因此针对该设施设置与轨道中心的左右拉出值。这种接触线由与电动车辆直接接触的接触线和支撑该接触线的支撑件、输电线和回线等构成。接触线为向电动车辆供给电力的部分，在其上总是有高压电流流动，因此其性能必须优异。表示在电动铁道上列车和接触线之间的接触点的对齐状态的动态拉出值作为能够判断列车是否被稳定地供给电流的基准之一，是用于判断列车的安全性能的重要基准之一。作为与此相关联的现有技术文献，韩国专利公开第2014-0111712号(受电弓测量方法和受电弓测量装置)公开了从线传感器获取设置在受电弓上的标记的图像，从所获取的图像生成施工图像，通过图像处理测量受电弓的位置，以估算接触线的高度位置的方法。然而，现有的基于图像处理的受电弓测量方法仅使用激光传感器测量受电弓的位置，因此无法获得接触线的动态拉出值。而且，作为感测异常振动的现有方法，一种是将加速度计等用于感测振动的传感器附着到受电弓上并使其绝缘，通过传感器进行测量来检测受电弓的振动的方法。然而，由于受电弓向车辆输送电能，因此始终带着高电压、大电流，因此难以安装用于振动感测的传感器。此外，作为检测受电弓和接触线的接触位置的方法，一种是以能够检测受电弓和接触线的接触位置的方式将录像机安装在车辆上部以用肉眼进行确认的方法。然而，由于是用肉眼判断，因此，难以推导出准确的定量值。关于该监测受电弓和接触线的接触状态的方法，作为现有技术文献的韩国授权专利第1058179号(专利技术名称：受电弓缺陷监测系统)公开了将在通过相机获得的图像中去除噪声而得的受电弓的当前图像与基准图像比较以判断是否有缺陷的技术。此外，作为现有技术文献的日本授权专利第5534058号(专利技术名称：磨损测量装置及其方法)公开了考虑受电弓的倾斜角度而能够获得接触线的磨损测量值的磨损测量装置及其方法。
技术实现思路
技术问题为了解决上述问题，本专利技术旨在提供使用能够获取连续图像的一般相机在不受亮度条件影响的情况下检测受电弓的位置和接触线的位置以提高动态拉出值测量准确度的方法。此外，本专利技术的目的在于提供将所拍摄的图像与受电弓模板进行比较以检测受电弓，且利用图像处理技术检测电动铁道车辆的受电弓振动的方法和装置。然而，本专利技术的实施例想要实现的技术问题并不限于上述技术问题，还可以存在其他技术问题。技术方案为了实现上述技术问题，根据本专利技术的一实施例的基于受电弓检测电动铁道车辆的振动信息的方法包括如下步骤：确定受电弓模板；将受电弓模板和用相机获得的输入图像进行比较以检测受电弓；以及基于通过输入图像的各帧和受电弓模板的比较而检测出的受电弓位置变化来检测受电弓的振动信息。此外，根据本专利技术的一实施例的基于受电弓检测电动铁道车辆的振动信息的装置包括：通信模块，其接收受电弓的拍摄图像；存储器，其存储受电弓的振动检测程序；以及处理器，其执行受电弓的振动检测程序，处理器执行程序以确定受电弓模板，将受电弓模板与用相机获得的输入图像进行比较以检测受电弓，且基于通过输入图像的各帧和受电弓模板的比较而检测出的受电弓位置变化来检测受电弓的振动信息。有益效果根据上述本专利技术的技术方案中的任一者，具有准确地检测动态拉出值而不需要均匀地调整图像的亮度的另外的照明装置的优点。此外，具有利用用于缩小受电弓的检测区域的标记以减小计算量的优点。此外，在本专利技术的一实施例的情况下，通过在现有的视频监测方法中使用图像处理技术检测受电弓振动，能够降低附加设备安装成本，因此具有非常高的经济可行性。而且，在本专利技术的一实施例的情况下，根据固有频率，受电弓的滑板异常、线路异常或由接触线的张力变化引起的异常等不同，因此可以判定电动铁道车辆行驶期间的异常原因，且在行驶后根据需要可容易地检查可疑部分。附图说明图1a是根据本专利技术的第一实施例的不受亮度变化影响的接触线动态拉出值检测方法的框图。图1b是示出构成图1a中的步骤S10的详细步骤的框图。图2是根据本专利技术的第一实施例的接触线动态拉出值检测装置。图3是示出根据本专利技术的第一实施例的计算特征向量的过程和以特征向量为基准将基准图像分为不同类别的步骤。图4是根据本专利技术的第一实施例的被分为不同类别的基准图像的示意图。图5是根据本专利技术的第一实施例的更新所划分的类别并进行重置的过程的示意图。图6示出根据本专利技术的第一实施例的所获得的特征向量按各类别不同的情况。图7是根据本专利技术的第一实施例的检测部从受电弓模板检测受电弓的示意图。图8是根据本专利技术的第一实施例的通过融合霍夫变换和二值化来检测接触线的状况。图9a示出根据本专利技术的第一实施例的正确地检测出的受电弓图像。图9b示出根据本专利技术的第一实施例的不正确地检测出的受电弓图像。图10a示出根据本专利技术的第一实施例的利用附着标记检测接触面和中心点的过程。图10b示出根据本专利技术的第一实施例的附着标记。图11是根据本专利技术的第二实施例的电动铁道车辆的受电弓的振动检测装置的结构图。图12是用于说明根据本专利技术的第二实施例的按各图像帧检测受电弓的方法的图。图13是用于说明根据本专利技术的第二实施例的在检测出的受电弓中测量水平线和滑板之间的角度的方法的图。图14是用于说明根据本专利技术的第二实施例的基于角度计算受电弓的振动频率的方法的图。图15a和图15b是用于说明根据本专利技术的第二实施例的基于角度大小计算受电弓的振动强度的方法的图。图16是用于说明根据本专利技术的第二实施例的测量水平线和滑板的左侧位移和右侧位移的方法的图。图17是用于说明根据本专利技术的第二实施例的基于左侧位移和右侧位移的平均值计算频率的方法的图。图18是用于说明根据本专利技术的第二实施例的电动铁道车辆的受电弓的振动检测方法的流程图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明以使本领域的普通技术人员能够容易地实施。然而，本专利技术可以以各种不同的形式实现，并不限于在本文中描述的实施例。而且，为清楚地说明本专利技术在附图中省略与说明无关的部分，在整个说明书中针对相似的部分赋予相似的附图标记。在整个说明书中，当某一部分“连接”至另一部分时，不仅包括“直接连接”的情况，还包括在其间插入其他元件而“电连接”的情况。此外，当某一部分“包括”某一构成要素时指的是，在没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测电动铁道车辆的振动信息的方法，包括如下步骤：确定受电弓模板；将所述受电弓模板和用相机获得的输入图像进行比较以检测受电弓；以及基于通过所述输入图像的各帧和所述受电弓模板的比较而检测出的受电弓位置变化来检测所述受电弓的振动信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 KR 10-2015-0084395;2016.01.20 KR 10-2011.一种检测电动铁道车辆的振动信息的方法，包括如下步骤：确定受电弓模板；将所述受电弓模板和用相机获得的输入图像进行比较以检测受电弓；以及基于通过所述输入图像的各帧和所述受电弓模板的比较而检测出的受电弓位置变化来检测所述受电弓的振动信息。2.根据权利要求1所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，确定所述受电弓模板的步骤包括如下步骤：在不同的亮度条件下获得基准图像并与所述亮度条件匹配以设置所述基准图像；以及在所设置的基准图像中确定出表示待与所述输入图像比较以进行对比的基准图像的受电弓模板，检测所述受电弓的步骤包括以下步骤：从所述受电弓模板检测所述受电弓和所述接触线，检测所述受电弓的振动信息的步骤包括如下步骤：计算所述接触线和所述受电弓的动态拉出值。3.根据权利要求2所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，设置所述基准图像的步骤包括如下步骤：按诸如正常情况、背景干扰情况、电弧放电情况、隧道情况的不同类别分别收集所述基准图像。4.根据权利要求3所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，包括：在由于所述输入图像的差异而需要更新所述类别的情况下，将所述输入图像的受电弓区域和类别的平均亮度进行比较以对作为检测所述输入图像中的受电弓的基准的受电弓模板进行重置。5.根据权利要求2-4中任一项所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，确定所述受电弓模板的步骤包括如下步骤：将所述输入图像的各区域的亮度、方差、相关性特征数值化以计算所述输入图像的特征向量；以及将所述输入图像的特征向量和所述受电弓模板的特征向量进行比较以找到与所述输入图像的特征向量相同或最相似的所述受电弓模板的特征向量，以确定目标类别和目标受电弓模板。6.根据权利要求2-4中任一项所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，检测所述受电弓和所述接触线的步骤包括如下步骤，以检测所述接触线：同时进行图像的二值化和霍夫变换以对所述输入图像进行数字化；以及设置所述接触线的亮度、高度、宽度、面积和角度并将经所述二值化的值与所述受电弓模板进行比较。7.根据权利要求6所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，在检测所述受电弓和所述接触线的步骤中，使用提取所述输入图像的亮度值以与所述受电弓模板进行比较的模板匹配技术，以检测所述受电弓。8.根据权利要求2-4中任一项所述的检测电动铁道车辆的振动信息的方法，其中，计算所述动态拉出值的步骤包括如下步骤：检测与所述接触线和所述受电弓产生接触的水平面相对应的接触面；从所述接触面检测所述受电弓的中心点；以及获得所述接触线和所述接触面的交点，其中，计算所述交点自所述中心点的动态拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴暎，李基源，赵容铉，权三荣，朴哲民，
申请(专利权)人：韩国铁道技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR