一种激光图像法接触网测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开一种激光图像法接触网测量仪，它包括：行进平台、轴编码器、支撑架、测量架、激光器、3D相机和数据处理器。激光器和3D相机固定在测量架上，激光器发射扇形激光面向上，并与行进平台行进方向轴对称；3D相机的镜头朝上并偏向激光器，3D相机视场亦与行进平台行进方向轴对称；轴编码器计量行进路程，并控制激光器激光输出和数据处理器采集存储处理数据。3D相机自动识别出激光光斑，并运用相机图像像素位置与相机本体极坐标的角度关系得出接触网的几何参数。该设备操作简便、安全可靠，可以精确连续测量多条铁路接触线的几何参数。

A Laser Image Catenary Measuring Instrument

The utility model discloses a laser image method catenary measuring instrument, which comprises a traveling platform, a shaft encoder, a support frame, a measuring frame, a laser, a 3D camera and a data processor. Lasers and 3D cameras are fixed on the measuring stand. Lasers emit sector lasers facing up and axially symmetrical with the traveling direction of the platform. The lens of the 3D camera is up-and-down to the laser, and the field of view of the 3D camera is axially symmetrical with the traveling direction of the platform. The axis encoder measures the traveling distance and controls the laser output and the data processor to collect and process data. Laser spot can be recognized automatically by 3D camera, and the geometric parameters of catenary can be obtained by using the angle relationship between the camera image pixel position and the polar coordinates of the camera body. The equipment is easy to operate, safe and reliable, and can accurately and continuously measure the geometric parameters of multiple railway contact lines.

【技术实现步骤摘要】
一种激光图像法接触网测量仪
本技术涉及铁路接触网参数测量
，具体是一种接触网导高、拉出值等几何参数检测和诊断的测量仪器。
技术介绍
目前，铁路接触网几何参数主要采用静态测量，主要有绝缘杆手工测量和激光测距方法。使用上述方法的测量仪均只能一次测量一个位置，这种测量仪测量耗时长、效率低，且几何参数信息与铁路位置均需要人工输入，不利于数据的管理。针对以上技术缺陷，研发一种激光图像法接触网测量仪，可实现连续测量、效率高、测量数据能自动保存和便于管理。
技术实现思路
为了提高铁路接触网几何参数测量效率，克服现有测量方法上耗时长、效率低，且几何参数信息与铁路位置均需要人工输入，不利于数据管理的缺点。本技术专利技术提供一种操作简便、安全可靠，可以精确连续测量激光图像法接触网测量仪。本技术专利技术主要包括：行进平台、轴编码器、支撑架、测量架、激光器、3D相机和数据处理器。所述行进平台、支撑架和测量架组成一个刚性结构，该结构使测量架位于中间，并与行进平台行进方向轴平行；所述激光器和3D相机固定在测量架上，激光器发射扇形激光面向上，并与行进平台行进方向轴对称；所述3D相机的镜头朝上并偏向激光器，3D相机视场亦与行进平台行进方向轴对称；所述轴编码器计量行进路程，并控制激光器激光输出和数据处理器采集存储处理数据。首先，将行进平台水平放置在铁轨上，各组件按结构图安装固定后，接通电源；其次启动数据处理器专用软件，进入采集数据采集存储处理状态，人工推动行进平台，轴编码器触发激光器发出扇形激光，3D相机连续密集采集图像和数据，识别出激光光斑；最后，完成图像和数据采集后，进行数据处理，生成报表，完成铁路接触网的导高、拉出值等几何参数计算测量工作。本技术专利技术根据轴编码器行进路程设计采样间隙，得到密集型的采样间隙，实现了图像采集能识别出多个激光光斑，通过后台数据处理得出接触网导高、拉出值等几何参数。与现有技术相比，本技术专利技术的优点在于：(1)可以同时测量多条接触线的几何参数；(2)既可以连续测量，又可以数据连续存储。附图说明图1、图2、图3分别为本专利技术的结构正视、侧视和俯视示意图，图4为行进平台结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。本技术主要由行进平台1、轴编码器2、支撑架3、测量架4、激光器5、3D相机6和数据处理器7构成。其中，所述行进平台1是一种基于铁路轨道的刚性移动平台，由车体10、车轮11、导正轮12和推杆13。车轮11、导正轮12安装于车体10两侧，车轮11与轨道上表面接触，导正轮12在车体10偏转时与轨道侧面抵触，以导正车体10。行进平台1采用较轻材质加工，推行行走平稳，安装便携。所述轴编码器2安装在行进平台1其中一个车轮上，用于计量行进平台的行程，并控制触发激光器5激光束的发射。所述测量架4通过支撑架3与行进平台1进行刚性连接，支撑架3的几何尺寸由3D相机6视角、分辨率以及接触测量精度而定。所述激光器5和3D相机6安装在测量架4上，设备整体置于铁路轨道上时，测量架4与铁轨平行，并位于中间位置；激光器5发射扇形激光面的对称轴与铁轨平面垂直；3D相机6中心轴与扇形激光面对称轴相交，形成三角关系，三角平面与铁路轨道面垂直，3D相机6镜头中心轴偏向激光器5的角度由3D相机6视角、支撑架3、3D相机6和激光几何尺寸共同决定。所述数据处理器7对3D相机6采集的图像数据直接压缩、显示、存储和实时分析，在推行行进平台1情况下，通过轴编码器2同步触发3D相机6和激光器5，实现接触网图像数据连续采集，同时驱动数据处理器7中现场可编程门阵列(FPGA)实时处理，自动识别出激光光斑，并实现每秒高达400MB速度的图像原始数据的连续存储和实时显示，并通过图像数据处理软件分析计算出接触网的导高和拉出值，并自动诊断出接触网导高、拉出值异常情况。在图像数据处理的软件中，相机参数的确定是关键的环节，其精度及算法的稳定性直接影响测量仪的准确性。在本技术专利技术中，采用相机图像位置与相机本体极坐标的角度几何关系，建立精确的解析三角法数学模型，根据模型由已知接触网激光特征点的图像坐标求解出其空间点三维坐标，即可得出铁路接触网的导高、拉出值等几何参数。本技术根据铁路接触网测量的需要做了一个实例，具体如下：支撑架高1.7m，测量架长1.2m，3D相机像素为800万，激光器垂直朝上，相机朝偏向激光器17度，激光器和相机相距1.2m，该测量仪测量间隔最小距离可到10mm，接触网的导高值测量精度为±3mm，拉出值测量精度为±4mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光图像法接触网测量仪，其特征在于：包括行进平台(1)、轴编码器(2)、支撑架(3)、测量架(4)、激光器(5)、3D相机(6)和数据处理器(7)，所述行进平台(1)是一种基于铁路轨道的刚性移动平台，采用轻质材料加工；所述轴编码器(2)计量行进路程，并控制激光器(5)激光输出和数据处理器(7)采集存储处理数据；所支撑架(3)和测量架(4)组成一个刚性结构，使测量架位于行进平台(1)中间，并与行进平台行进方向轴平行；所示激光器(5)固定在测量架(4)上，激光器(5)发射扇形激光面向上，并与行进平台(1)行进方向轴对称；所述3D相机(6)固定在测量架(4)上，它的镜头朝上并偏向激光器(5)，3D相机视场亦与行进平台行进方向轴对称；所述数据处理器(7)完成图像识别，并根据激光光斑几何位置来计算接触线几何参数。

【技术特征摘要】
1.一种激光图像法接触网测量仪，其特征在于：包括行进平台(1)、轴编码器(2)、支撑架(3)、测量架(4)、激光器(5)、3D相机(6)和数据处理器(7)，所述行进平台(1)是一种基于铁路轨道的刚性移动平台，采用轻质材料加工；所述轴编码器(2)计量行进路程，并控制激光器(5)激光输出和数据处理器(7)采集存储处理数据；所支撑架(3)和测量架(4)组成一个刚性结构，使测量架位于行进平台(1)中间，并与行进平台行进方向轴平行；所示激光器(5)固定在测量架(4)上，激光器(5)发射扇形激光面向上，并与行进平台(1)行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育冰，李占民，邹春华，周振平，安小旭，陈瑞峰，胡闯，曹青，王辉，代国勇，黄秋栓，蒙杰，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11