一种接触网几何参数检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种接触网几何参数检测装置，包括相机模块(1)、光源模块(2)、同步控制单元(3)和传感器(4)。相机模块采用立体视觉方式测量接触网几何参数，各线阵相机布置于同一平面的不同位置，各线阵相机的视场分别覆盖接触线的空间范围。光源模块的工作方式为同步频闪，相机模块和光源模块由同一个脉冲信号同步触发，实现相机同步曝光和光源同步频闪照明。相机模块和光源模块呈线形布置，LED光源模块形成的光束最强断面与线阵相机成像芯片处于同一平面。本实用新型专利技术的优点是：采用立体视觉方式测量接触网几何参数，检测精度高；采用LED同步频闪照明方式，补光亮度高且均匀，图像质量显著提升，系统功耗大幅降低。

【技术实现步骤摘要】
一种接触网几何参数检测装置
本技术涉及铁路接触网测量
，具体的是一种接触网几何参数检测装置。
技术介绍
接触网是电气化铁路和轨道交通的牵引供电系统的重要设备。电力机车通过受电弓与接触线滑动接触并获得电能。要保证电气化铁路和轨道交通的安全运营、保证弓网的良好接触和可靠取流，除了在接触网设计、施工和运营方面达到一定的规范要求外，还必须定期对接触网进行检测，以便及时发现并消除隐患。拉出值、导高等接触网几何参数是接触网检测的重要项目，需要定期进行检测以确认接触网技术状态。传统的现场人工检测方式检测效率很低，人员上道检测需申请维修天窗时间且安全性不高，尤其无法适应高速铁路的全封闭式管理模式，并且只能对接触网进行静态几何参数测量，无法掌握列车真实运行状态下的接触网技术状态。与现场人工检测方式相比，采用装备了接触网几何参数检测设备的专用车辆进行自动检测的方式具有测量精度和效率高、安全性好、不占用维修天窗、可等速测量以检测列车真实运行状态下的接触网技术状态等无可比拟的优势，代表着接触网检测技术的发展方向。与接触网接触式测量技术相比，非接触式测量技术具有很多优点：既可进行静态测试以对新建接触网工程进行施工质量评估，也可用于动态测试以监控运营接触网设施在真实运行状态下的功能状态；接触网几何参数检测精度高，可准确检测出锚段关节、电分相等接触网转换结构中两支接触线的空间相对位置关系；系统结构简洁，不影响运行中的受电弓动力学性能也不会对接触线产生额外扰动从而影响测量精度；设备位于车顶低压侧，安全性高且远离电磁干扰。现有技术中接触网几何参数的非接触式检测技术主要包括激光扫描测距技术和基于光学成像的视觉测量技术。现有的激光扫描测距技术存在测量速度较低、移动测量精度较低、易受环境和被测材料表面反射率影响等不足，无法满足高速、高分辨率和全天候的测量要求。而现有的采用面扫描摄像机的视觉测量技术受二维图像分辨率、单帧图像数据量大、图像处理速度、易出现逆光等多种因素制约，同样难以满足高速、高分辨率和全天候的测量要求。立体视觉测量是采用多个相机从不同角度获取物体的数字图像，基于视差原理恢复出物体三维几何信息。与面阵相机输出的二维图像不同，线阵相机的一维芯片输出一维图像信息，其具有视场宽、分辨率高、采样频率高、数据量小等无可比拟的优势，基于两个或多个线阵相机的立体视觉测量技术广泛应用于高精度测量领域。基于立体视觉测量技术检测接触网几何参数的关键之一是主动照明光源。通常要求主动照明光源的亮度较高使得拍摄图像具有较好的信噪特性。目前适合线阵相机的照明光源主要有线激光光源、氙气光源和LED光源。线激光光源成本较高，要求线激光平面与线阵相机的线扫平面严格重合，安装精度要求苛刻，而且激光光源存在一定的安全风险；氙气光源具有消耗功率大、体积大、温度高、使用寿命较短等不足；当前采用的LED光源为大功率常亮LED光源，由于相机曝光时间很短，LED光源采用常亮模式会产生较大的电能浪费，同时常亮模式使LED光源芯片长时间处于工作发热状态，热能堆积造成的LED光源芯片结温过高会导致LED光源芯片的实际使用寿命迅速下降。
技术实现思路
为了解决现有接触网几何参数检测装置中主动照明光源存在的使用寿命较短的问题。本技术提供了一种接触网几何参数检测装置，该接触网几何参数检测装置采用了线阵相机曝光与LED频闪照明同步的方式，补光亮度高且均匀，图像质量显著提升，系统功耗大幅降低，大大提高了接触网几何参数检测装置的使用寿命。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种接触网几何参数检测装置，包括：相机模块，能够采集接触网的图像；光源模块，能够为该接触网提供主动照明；同步控制单元，能够控制相机模块周期性地曝光，能够控制光源模块周期性地照明，还能够使相机模块的曝光和光源模块的照明实现同步；传感器，能够测量该接触网几何参数检测装置的进行距离，并将该接触网几何参数检测装置的进行距离信息发送给同步控制单元，同步控制单元能够根据该进行距离信息控制相机模块的曝光频率和光源模块的照明频率。相机模块含有至少两个线阵相机，光源模块含有至少一个LED光源，所有所述线阵相机和LED光源均位于同一个竖直平面内，所有所述线阵相机和LED光源均位于同一条水平线上。相机模块含有四个线阵相机，该四个线阵相机分别为第一线阵相机、第二线阵相机、第三线阵相机和第四线阵相机，光源模块含有三个LED光源，该三个LED光源分别为，第一LED光源、第二LED光源和第三LED光源，所述四个线阵相机和三个LED光源均位于同一个竖直平面内，第一线阵相机、第一LED光源、第二线阵相机、第二LED光源、第三线阵相机、第三LED光源和第四线阵相机沿一条水平线依次间隔排列。传感器为编码器，该编码器设置于列车的车轮，该编码器能够将该车轮的转动圈数发送给同步控制单元，同步控制单元能够根据该转动圈数控制相机模块的曝光频率和光源模块的照明频率。每个所述LED光源形成的光束最强断面与每个所述线阵相机的成像芯片均处于同一个竖直平面内，所有所述线阵相机和LED光源均设置于同一根横梁上。所述线阵相机通过图像采集卡与同步控制单元连接，所述LED光源通过电气驱动模块与同步控制单元连接，电气驱动模块位于列车内。所述LED光源含有光束整形装置，所述LED光源的发射方向朝上，所述光束整形装置能够使所述LED光源发出的光束被水平面所截得到的图形为椭圆形，该椭圆形的短轴平行于该接触网几何参数检测装置的行进方向。所述LED光源为白光LED光源，相机模块含有宽带通滤光片，该宽带通滤光片的波长范围能够覆盖所述白光LED光源的光谱范围，且该宽带通滤光片的波长范围与所述线阵相机的芯片的响应波长范围相对应，该宽带通滤光片能够滤除短波长不可见光和长波长不可见光。所述LED光源为单色LED光源，相机模块含有窄带通滤光片，该窄带通滤光片的波长范围能够覆盖所述单色LED光源的光谱范围，且该单色LED光源的光谱范围和窄带通滤光片的波长范围都在所述线阵相机的芯片的响应波长范围之内，该窄带通滤光片能滤除所述单色LED光源的光谱范围之外的不可见光和可见光。所述LED光源内设有温度传感器，该温度传感器与电气驱动模块连接，当所述LED光源的内部温度超过设定的第一临界值时，电气驱动模块能够通过减小电流输出的方式降低所述LED光源的功率；当所述LED光源的内部温度超过设定的第二临界值时，电气驱动模块能够通过关闭电流输出的方式使所述LED光源停止发光，该第二临界值大于第一临界值。本技术的有益效果是：首先，建立了用于接触网几何参数测量的LED同步频闪照明方法，线阵相机模块和LED光源模块由同一个脉冲信号同步触发，实现相机同步曝光和光源同步频闪照明。这种设计方式有效解决了常亮工作模式的LED光源电能浪费较大的问题，既可以提供线阵相机拍摄时所需的瞬时高亮度照明，又可以大幅降低检测装置的功耗。同步频闪工作方式使LED光源芯片处于瞬时工作发热状态，由于相机曝光时间很短，大部分时间LED光源芯片处于非工作状态，这可以大幅降低热能堆积并且避免LED光源芯片结温过高，从而有效保证了LED光源芯片的实际使用寿命。其次，通过将一个或多个LED光源与线阵相机模块呈线形布置，LED光源模块形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触网几何参数检测装置，其特征在于，所述接触网几何参数检测装置包括：相机模块(1)，能够采集接触网的图像；光源模块(2)，能够为该接触网提供主动照明；同步控制单元(3)，能够控制相机模块(1)周期性地曝光，能够控制光源模块(2)周期性地照明，还能够使相机模块(1)的曝光和光源模块(2)的照明实现同步；传感器(4)，能够测量该接触网几何参数检测装置的进行距离，并将该接触网几何参数检测装置的进行距离信息发送给同步控制单元(3)，同步控制单元(3)能够根据该进行距离信息控制相机模块(1)的曝光频率和光源模块(2)的照明频率。

【技术特征摘要】
1.一种接触网几何参数检测装置，其特征在于，所述接触网几何参数检测装置包括：相机模块(1)，能够采集接触网的图像；光源模块(2)，能够为该接触网提供主动照明；同步控制单元(3)，能够控制相机模块(1)周期性地曝光，能够控制光源模块(2)周期性地照明，还能够使相机模块(1)的曝光和光源模块(2)的照明实现同步；传感器(4)，能够测量该接触网几何参数检测装置的进行距离，并将该接触网几何参数检测装置的进行距离信息发送给同步控制单元(3)，同步控制单元(3)能够根据该进行距离信息控制相机模块(1)的曝光频率和光源模块(2)的照明频率。2.根据权利要求1所述的接触网几何参数检测装置，其特征在于，相机模块(1)含有至少两个线阵相机，光源模块(2)含有至少一个LED光源，所有所述线阵相机和LED光源均位于同一个竖直平面内，所有所述线阵相机和LED光源均位于同一条水平线上。3.根据权利要求1所述的接触网几何参数检测装置，其特征在于，相机模块(1)含有四个线阵相机，该四个线阵相机分别为第一线阵相机(11)、第二线阵相机(12)、第三线阵相机(13)和第四线阵相机(14)，光源模块(2)含有三个LED光源，该三个LED光源分别为，第一LED光源(21)、第二LED光源(22)和第三LED光源(23)，所述四个线阵相机和三个LED光源均位于同一个竖直平面内，第一线阵相机(11)、第一LED光源(21)、第二线阵相机(12)、第二LED光源(22)、第三线阵相机(13)、第三LED光源(23)和第四线阵相机(14)沿一条水平线依次间隔排列。4.根据权利要求1所述的接触网几何参数检测装置，其特征在于，传感器(4)为编码器，该编码器设置于列车的车轮，该编码器能够将该车轮的转动圈数发送给同步控制单元(3)，同步控制单元(3)能够根据该转动圈数控制相机模块(1)的曝光频率和光源模块(2)的照明频率。5.根据权利要求2或3所述的接触网几何参数检测装置，其特征在于，每个所述LED光...

【专利技术属性】
技术研发人员：周威，张文轩，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，中国铁道科学研究院基础设施检测研究所，北京铁科英迈技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11