一种自动瞄准的接触网激光检测仪制造技术

本实用新型专利技术属于激光检测技术领域，尤其是涉及一种自动瞄准的接触网激光检测仪，由轨道尺、测量仪组成，轨道尺内含轨距测量传感器，测量仪连接在轨道尺上，测量仪完成影像的自动瞄准和角度距离测量后通过软件解算得到接触网接触线的坐标；图像传感器拍得图像，输送给主控板，主控板将图像显示在显示屏上供操作者手动瞄准；同时主控板根据图像解算出接触线中心偏离图像传感器中心的角度，主控板控制伺服电机转动，使影像光路对准接触线，即完成自动瞄准。本实用新型专利技术具有结构简单、操作方便、智能自动瞄准精度高等有益技术效果。

An automatic aiming laser detector for OCS

【技术实现步骤摘要】
一种自动瞄准的接触网激光检测仪
本技术属于激光检测
，尤其是涉及一种自动瞄准的接触网激光检测仪。
技术介绍
接触网检测仪用于铁路系统中的接触网参数检测。目前公知的电气化铁路接触网几何参数检测设备有三类：(1)接触式绝缘杆，配合刻度尺，采用悬挂测量法，该方法受环境影响大，测量精度差。(2)手持式激光接触网检测仪，由于仪器重量大，工人劳动强度高，瞄准采用光学瞄准，瞄准困难，测量速度慢，自动化程度低。(3)接触网参数检测车，在一个标准的列车车体上，安装测量弓，列车运行中测量弓和接触网线接触，通过测量弓内置的位移传感器测量接触网的拉出值和导高，适用于局内线路不定期检测，不适用于电气化铁路供电段的日常检修维护和施工单位的施工检测。其中的第二类设备中，通常是操作者通过摄像头观察接触线，再用微动手轮转动摄像头瞄准接触线。这种方式需要不断地手工、肉眼调整，费时费力，效率比较低，难以满足快速测量的要求。CN2005201252538公开了一种手推式多功能激光接触网检测仪，其可在轨道上推行，采用摄像头瞄准，同时瞄准光轴和距离测量光轴同轴。静态定点测量时瞄准快捷方便，精度高。在动态连续测量的场合不必瞄准，实现全自动化测量。其摄像头本身产生的十字线显示在液晶显示器上，被测接触网线的图像和十线交叉点重合则表示已经瞄准接触网线。CN2012201182643公开了全自动激光接触网检测仪，通过激光测量仪的运动调整寻找到需要测量的接触网，再通过激光测量仪测量的数据和编码器装置对测量的数据进行计算后得出接触网离铁轨平面的距离。<br>上述公开的方法中，还是需要较多的人工干预才能顺利地完成自动测量。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是：揭示一种自动瞄准的接触网激光检测仪，并通过计算机对摄像头图像进行自动识别，获得接触线的位置数据，再通过伺服电机系统转动摄像头自动瞄准接触线。本技术是采用以下技术方案来实现的。一种自动瞄准的接触网激光检测仪，由轨道尺、测量仪组成，轨道尺内含轨距测量传感器，测量仪连接在轨道尺上，测量仪完成影像的自动瞄准和角度距离测量后通过软件解算得到接触网接触线的坐标；其特征在于：所述测量仪由测量组、显示屏、手轮、主控板、支架、角度测量系统、伺服电机驱动系统、电池、底座连接器组成，测量仪通过底座连接器与轨道尺相连接；测量组、角度测量系统和伺服电机驱动系统同轴安装在支架上，角度测量系统的第一旋转轴、伺服电机驱动系统的第二旋转轴及测量组两侧的第一轴连接在一起形成一根一体轴，测量组可绕该一本轴旋转；所述测量组由影像瞄准系统与激光测距系统组成，影像瞄准系统与激光测距系统平行安装；所述影像瞄准系统由从左至右依次同轴安装的图像传感器、可变光阑、成像透镜、激光发射棱镜组成；图像传感器的中心与成像透镜的中心连线组成影像光路；空中接触线通过成像透镜成像在图像传感器上，可变光阑保证图像传感器在明亮环境与弱光环境下均可成清晰图像；所述伺服驱动系统由伺服电机、高速齿轮、低速齿轮、蜗杆、蜗轮组成；其中高速齿轮与低速齿轮组成一级减速结构，蜗轮与蜗杆组成二级减速结构，工作时伺服电机带动高速齿轮，高速齿轮带动低速齿轮，进而带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮通过伺服电机驱动系统的第二旋转轴与测量组相连，进而带动测量组转动，从而达到伺服电机驱动测量组转动的目的；工作时，图像传感器拍一张图像，输送给主控板，主控板将图像显示在显示屏上供操作者手动瞄准；同时主控板根据图像解算出接触线中心偏离图像传感器中心的角度，主控板控制伺服电机转动，使影像光路对准接触线，即完成自动瞄准；测量组可瞄准任意方向的接触线；操作者也可从通过手轮手动瞄准接触线，测量组同时具有影像瞄准功能及激光测距功能，可测出接触线到测量仪中心的距离L，角度测量系统可出测出接触线偏离测量仪天顶方向的角度θ，从而得到接触线在测量仪坐标系中的极坐标(L，θ)，则接触线偏离轨道尺中心的高度H＝L×cosθ，水平偏出值为D＝L×sinθ。上述所述的一种自动瞄准的接触网激光检测仪，其特征在于所述伺服驱动系统中，低速齿轮、蜗轮都是由双片组成，且两片之间有弹簧进行错齿。上述所述的一种自动瞄准的接触网激光检测仪，其特征在于所述伺服驱动系统的一级减速比为1∶4，二级减速比为1∶184，伺服电机为1/4096细分。上述所述的一种自动瞄准的接触网激光检测仪，其特征在于所述伺服驱动系统的最小分辨为0.43″。上述所述的一种自动瞄准的接触网激光检测仪，其特征在于接触线位置解算方法如下：图像传感器拍到一张灰度图像，灰度值从0～255；主控板接收到图像后对图像做一维灰度值剖面，形成曲线；曲线尖峰即代表接触线中心；首先计算接触线的宽度以判别当前检测到的接触线是否是待测的接触线，排除吊弦、腕臂、定位器等其它物体的干扰；接触线宽度计算公式为：gs为灰度阀值，为灰度值为gs的像素的X坐标的集合，w为图像传感器的像素宽度，L为接触线到测量仪中心的距离，f′为成像透镜的焦距；然后计算接触线中心位置，采用带阀值的权中数计算法，计算公式为：式中，xn为第n个像素的X坐标，gn为第n个像素的灰度值，N为图像传感器在X方向的像素总数；接触线偏离影像中心的角度值计算公式为：式中，f′为成像透镜的焦距；解算出接触线偏离角度后，控制伺服驱动系统转动相应角度即可使接触线影像移到图像传感器中心，即自动瞄准了接触线中心。本技术具有结构简单、操作方便、智能自动瞄准精度高等有益技术效果。附图说明图1为本技术安装状态时的示意图。图2为本技术中的测量仪的正面结构示意图。图3为本技术的内部结构示意图。图4为本技术的伺服驱动系统的结构示意图。图5为本技术的影像瞄准系统的结构示意图。图6为接触线在测量仪坐标系中的极坐标示意图。图7是本技术中图像传感器、主控板、伺服电机、显示屏的连接控制框图。图8为一维灰度值剖面示意图。其中，部件对应的附图标记如下：轨道尺-1、测量仪-2、测量组-3、显示屏-4、手轮-5、支架-6、角度测量系统-7、伺服电机驱动系统-8、底座连接器-9、图像传感器-10、可变光阑-11、成像透镜-12、激光发射棱镜-13、接触线-151、蜗轮-14、蜗杆-15、伺服电机-16、高速齿轮-17、低速齿轮-18、主控板-50、第三旋转轴-60、第一旋转轴-70、第一轴-71、第二旋转轴-72、电池-80、影像瞄准系统-90、激光测距系统-91、图像传感器的中心-100、成像透镜中心-102、接触线位置-103、图像灰度曲线-104。具体实施方式为使本领域技术人员能更准确地理解本申请并实施，现结合说明书附图对于本申请的技术方案作详细的描述。请见图1至图8，一种自动瞄准的接触网激光检测仪，由轨道尺1、测量仪2组成，轨道尺1内含轨距测量传感器，测量仪2连接在轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动瞄准的接触网激光检测仪，由轨道尺、测量仪组成，轨道尺内含轨距测量传感器，测量仪连接在轨道尺上，测量仪完成影像的自动瞄准和角度距离测量后通过软件解算得到接触网接触线的坐标；其特征在于：/n所述测量仪由测量组、显示屏、手轮、主控板、支架、角度测量系统、伺服电机驱动系统、电池、底座连接器组成，测量仪通过底座连接器与轨道尺相连接；测量组、角度测量系统和伺服电机驱动系统同轴安装在支架上，角度测量系统的第一旋转轴、伺服电机驱动系统的第二旋转轴及测量组两侧的第一轴连接在一起形成一根一体轴，测量组可绕该一本轴旋转；所述测量组由影像瞄准系统与激光测距系统组成，影像瞄准系统与激光测距系统平行安装；所述影像瞄准系统由从左至右依次同轴安装的图像传感器、可变光阑、成像透镜、激光发射棱镜组成；图像传感器的中心与成像透镜的中心连线组成影像光路；空中接触线通过成像透镜成像在图像传感器上，可变光阑保证图像传感器在明亮环境与弱光环境下均可成清晰图像；所述伺服驱动系统由伺服电机、高速齿轮、低速齿轮、蜗杆、蜗轮组成；其中高速齿轮与低速齿轮组成一级减速结构，蜗轮与蜗杆组成二级减速结构，工作时伺服电机带动高速齿轮，高速齿轮带动低速齿轮，进而带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮通过伺服电机驱动系统的第二旋转轴与测量组相连，进而带动测量组转动，从而达到伺服电机驱动测量组转动的目的。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自动瞄准的接触网激光检测仪，由轨道尺、测量仪组成，轨道尺内含轨距测量传感器，测量仪连接在轨道尺上，测量仪完成影像的自动瞄准和角度距离测量后通过软件解算得到接触网接触线的坐标；其特征在于：
所述测量仪由测量组、显示屏、手轮、主控板、支架、角度测量系统、伺服电机驱动系统、电池、底座连接器组成，测量仪通过底座连接器与轨道尺相连接；测量组、角度测量系统和伺服电机驱动系统同轴安装在支架上，角度测量系统的第一旋转轴、伺服电机驱动系统的第二旋转轴及测量组两侧的第一轴连接在一起形成一根一体轴，测量组可绕该一本轴旋转；所述测量组由影像瞄准系统与激光测距系统组成，影像瞄准系统与激光测距系统平行安装；所述影像瞄准系统由从左至右依次同轴安装的图像传感器、可变光阑、成像透镜、激光发射棱镜组成；图像传感器的中心与成像透镜的中心连线组成影像光路；空中接触线通过成像透镜成像在图像传感器上，可变光阑保证图像传感器在明亮环境与弱光环境下均可成清晰图像；所述伺服驱动系统由伺服电机、高速齿轮、低速齿轮、蜗杆、蜗轮组成；其中高速齿轮与低速齿轮组成一级减速结构，蜗轮与蜗杆组成二级减速结构，工作时伺服电机带动高速齿轮，高速齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育冰，陈瑞峰，安小旭，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团北京电气化工程有限公司，中铁电气化局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11