在铁路轨道上定位感兴趣点或线、在铁路轨道上定位和驱动干预机器的方法技术

本申请是为了在铁路轨道(22)上定位感兴趣点或线(A、B、C、D)，借助于铁路定位系统(12)，包括线性摄像机(26)和里程表(28)，所述铁路定位系统(12)在铁路轨道(22)上沿行进方向(100)前进，所述里程表(28)重复获取线性摄像机(26)在行进方向(100)上相对于铁路轨道(22)的瞬时定位数据，指向铁路轨道(22)的线性摄像机(26)沿着瞬时测量线(50)重复获取瞬时线性光学数据。然后，通过至少处理瞬时线性光学数据和瞬时定位数据，由铁路轨道(22)的表面区域构成位图图像，在位图图像中，识别至少一个具有预定签名的空间索引标记(56)及其相对于铁路轨道(22)的参考轨道(22A)的位置。在位图图像中标识了感兴趣点或线(A、B、C、D)，以及在与空间索引标记(56)和参考线(22A)链接的二维定位参考系统(O、x、y)中确定感兴趣点或线的坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在铁路轨道上定位感兴趣点或线、在铁路轨道上定位和驱动干预机器的方法
本专利技术涉及铁路车辆用于听诊铁路轨道或在铁路轨道上工作的用途，特别是用于其构造、保养、维护、修理、更新或拆除的用途。它还涉及对铁路轨道上的感兴趣点的早期定位，如果合适的话，划定感兴趣区域，以供以后由铁路上运行的机器承载和操纵的干预工具在轨道上进行干预。本专利技术还涉及这种定位的转置，以供以后使用，特别是用于通过听诊设备对轨道进行听诊，或者用于以后通过干预工具对轨道进行干预。
技术介绍
文件US4986189描述了一种用于维护或维修铁路轨道的干预机器，该干预机器包括旨在机器在沿工程的前进方向在铁路轨道上行驶时前进的同时工作的干预工具。为了预测障碍物的存在并实现对工具定位的自动控制，在机器的前部布置了一个测量梁。该测量梁水平且垂直于轨道的方向布置，并且包括对齐的传感器，从而可以检测轨道的横向位置。由摄像头组成的另一个传感器监视轨道上的障碍物。测量梁还配备了里程表。传感器的信号被传输到用于命令工具的电路，该电路的延迟是里程表信号和测量梁与工具之间的预定距离的函数。因此，可以将测量梁布置在距工具一定距离的位置，而不会受到干扰。但是，该操作模式假定精确地知道了测量梁和工具之间的预定距离。就工具定位所需的精度而言，以厘米为单位，有必要提供一个非常刚性的通用底盘来支撑干预工具和测量梁，以创建一个通用的参考系统。还以测量梁相对于轨道的垂直度为准。此外，累积了例如与导轮相对于轨道的中性线的滑动或角度标记相关的里程误差。最后，该系统不管理弯曲的轨道。MasatoUkai和NobuhikoNagahara在第11期WCRR2016撰写的文件“AHigh-PerformanceInspectionandMaintenanceSystemofTrackusingContinuousScanImage”，描述了铁路轨道的早期分析系统，以期通过以后的方式进行干预维修车。该分析系统安装在专用的铁路车辆上，可以以45km/h的最大速度在轨道上循环。该分析系统利用布置在车辆上，跨过轨道的线性摄像机，该线性摄像机耦合至里程表，以使里程表的脉冲与线性摄像机的线性拍摄同步。该系统能够构建铁路轨道的连续位图图像(二维)。对位图图像的分析不是实时进行的，因此可以检测具有预定特征的对象(尤其是障碍物)，以确定可能进行干预的轨道区域和自动进行“禁止”的区域干预是不可能的。为了校正里程表的测量误差，特别是在曲线中，建议通过识别布置在轨道上并且已知其绝对位置的预定标记来有规律地重置里程表的信号。该分析系统使得可以生成干预步骤，该干预步骤稍后可以借助于在铁路轨道上循环的维护车辆所携带的维护机床来执行。但是，维护车辆后来使用测量值，使得维护车辆必须相对于轨道具有其自身的定位装置。此外，不考虑线性摄像机和轨道之间潜在的垂直缺陷。
技术实现思路
本专利技术尤其旨在克服现有技术的缺点，并提出能够在铁路轨道上精确地尽早定位感兴趣点或线的装置，划定合适的区域，以便以后干预由在轨道上运行的干预机器承载和驱动的工具。为此，根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于定位铁路轨道的方法，该方法由铁路定位系统执行。包括至少一个指向铁路轨道的线性摄像机和一个或多个里程表，铁路定位系统沿行进方向在铁路轨道上前进，该定位方法包括以下步骤：-用里程表反复获取沿行进方向的铁路轨道上的铁路定位系统的行进数据，-在线性摄像机指向铁路轨道的情况下，沿瞬时测量线重复获取瞬时线性光学数据，-通过至少处理瞬时线性光学数据以及合适的情况下的行进数据，构造铁路轨道表面区域的位图图像，-通过处理所构造的位图图像，在所构造的位图图像中识别至少一个预定签名的空间索引标记，通过至少处理行进数据，确定空间索引标记的曲线横坐标和空间索引标记相对于铁路轨道参考线的位置，以及-在所构造的位图图像中识别感兴趣点或线，并在链接到空间索引标记和参考线的二维定位参考系统中确定感兴趣点或线的坐标。线性摄像机的优点是对寄生运动，特别是在铁路轨道上前进的定位系统所经受的振动高度不敏感，如果将定位系统固定或固定在铁路轨道上的干预机上，则可能会更加突出。此外，相对于矩阵技术，线性图像的像素的形成时间更短。因此，可以减少长时间曝光和过长的形成时间所引起的等待时间和定位的不确定性。通过将空间索引标记和参考线作为局部参考系统来定义感兴趣点或线的坐标，构造一个数据集，该数据集随后可被配备有识别空间索引标记和参考线的转置系统本身利用。在给定时刻获取的线性光学数据对应于位图图像的一行。由线性光学数据构造位图图像很简单，因为在连续图像之间不会遇到重叠问题，而这是矩阵摄像机采集所固有的。曲线在由线性摄像机的瞬时线性数据构成的位图图像中也得到了“自然”的校正，从而简化了操作员，但仍具有相关性。根据一实施例，瞬时线性光学数据的获取通过进行数据的接收来触发。如果里程表的空间分辨率较高，则有可能在里程表的每个脉冲或什至所有N个脉冲处触发线性光学数据的采集线，N是任何非零整数，这使得对于线性光学数据线的连续采集可以具有恒定的空间步长。根据实施例，以同步方式获取瞬时线性光学数据和行进数据。特别地，如果里程表的空间分辨率低于构造位图图像所需的分辨率，例如，可以观察里程表的两个连续脉冲I-1和I之间的时间间隔T，用该时间间隔除以预定的非零整数N，并在里程表的脉冲I和脉冲I+1之间以恒定的时间间隔T/N触发线性光学数据的采集线。测量线的数量直到脉冲I+1为止，并且由此推导出线性光学数据在脉冲I和I+1之间的行进方向上的空间采集步骤的后验。实际上，在观测范围内，定位系统前进速度的变化很小，并且假设里程表的两个连续脉冲之间的速度恒定，导致位图图像的变形可以忽略不计。更一般而言，无论采用哪种算法，都可以通过例如用于产生脉冲序列的电子卡或专用软件块来触发线性摄像机。根据一实施例，对行进数据和瞬时线性光学数据进行时间戳记，优选根据时间戳记来构造位图图像。因此，有可能确定线性光学数据的两条连续线之间的空间步长(可能是可变的)，从里程表的空间分辨率以及里程表的两个脉冲之间以及线性摄像机的两条测量线之间观察到的时间间隔的知识中获悉。根据实施例，感兴趣点或线构成感兴趣区域的边界，优选地，构成感兴趣区域的四边形的顶点。优选地，定位系统能够在位图图像中识别一方面的轨枕或轨枕的中性线与另一方面的铁路轨或中性线之间的交点，这些交叉点构成了至少一些感兴趣点或线。兴趣点的坐标可以是参考系统中的笛卡尔坐标，该坐标系统以空间索引标记为原点，以X轴为参考线，Y轴为垂直于参考线的轴。在该假设中，坐标包括相对于垂直于参考线测量的参考线的距离和相对于平行于参考线测量的空间分度标记的距离。参考线可以至少由两个点的基准或者由点和转向矢量的基准局部确定，或者由任何其他等效手段确定。根据一实施例，参考线是铁路轨道中的一条轨道的中性线，或者是由铁路轨道中性线构成的线，例如铁路轨道两根轨道之间的中线。实际上，可以例如通过在由瞬时线性数据构成的位图图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定位铁路轨道(22)的方法，所述方法由包括至少一个指向铁路轨道(22)的线性摄像机(26)和一个或多个里程表(28)的铁路轨道定位系统(12)执行，所述铁路定位系统(12)在行进方向(100)上在铁路轨道(22)上前进，该定位方法包括以下步骤：/n-用里程表(28)重复获取铁路定位系统(12)在铁路轨道(22)上沿行进方向(100)的行进数据，/n-指向铁路轨道(22)的线性摄像机(26)反复沿瞬时测量线(50)采集瞬时线性光学数据，/n-通过至少处理所述瞬时线性光学数据，以及适当时处理所述行进数据，构造铁路轨道(22)的表面区域的位图图像，/n-通过处理所构造的位图图像，在所构造的位图图像中识别至少一个预定签名的空间索引标记(56)，并且通过至少处理所述行进数据，确定空间索引标记(56)的曲线横坐标和定位空间索引标记(56)相对于铁路轨道(22)的参考线(122A、122B、222)的位置，/n其特征在于：/n-在所构造的位图图像中识别出感兴趣点或线(A、B、C、D、A’、B’、C’、D’、162、163、164)，并且，在链接到空间索引标记(56)和参考线(122A、122B、222)的二维定位参考系统中，确定感兴趣点或线的坐标。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180206 FR 1850960;20180206 FR 1850961;20180206 F1.一种用于定位铁路轨道(22)的方法，所述方法由包括至少一个指向铁路轨道(22)的线性摄像机(26)和一个或多个里程表(28)的铁路轨道定位系统(12)执行，所述铁路定位系统(12)在行进方向(100)上在铁路轨道(22)上前进，该定位方法包括以下步骤：
-用里程表(28)重复获取铁路定位系统(12)在铁路轨道(22)上沿行进方向(100)的行进数据，
-指向铁路轨道(22)的线性摄像机(26)反复沿瞬时测量线(50)采集瞬时线性光学数据，
-通过至少处理所述瞬时线性光学数据，以及适当时处理所述行进数据，构造铁路轨道(22)的表面区域的位图图像，
-通过处理所构造的位图图像，在所构造的位图图像中识别至少一个预定签名的空间索引标记(56)，并且通过至少处理所述行进数据，确定空间索引标记(56)的曲线横坐标和定位空间索引标记(56)相对于铁路轨道(22)的参考线(122A、122B、222)的位置，
其特征在于：
-在所构造的位图图像中识别出感兴趣点或线(A、B、C、D、A’、B’、C’、D’、162、163、164)，并且，在链接到空间索引标记(56)和参考线(122A、122B、222)的二维定位参考系统中，确定感兴趣点或线的坐标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瞬时线性光学数据的采集是由所述行进数据的接收触发的。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以同步方式获取所述瞬时线性光学数据和所述行进数据。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述行进数据和所述瞬时线性光学数据被加时间戳，所述位图图像优选地构造为所述时间戳的函数。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于感兴趣点或线(A、B、C、D、A’、B’、C’、D’、162、163、164)构成了感兴趣区域的边界，优选构成感兴趣区域的四边形的顶点。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，参考线(122A、122B、222)是铁路轨道(22)的导轨(22A、22B)之一的中性线，或由铁路轨道(22)的导轨(22A、22B)的中性线构成的线。


7.根据前述权利要求中任一项所述的定位方法，其特征在于，所述铁路定位系统(12)的定向装置(52)反复确定所述铁路定位系统(12)相对于参考线(122A、122B、222)的角度定向数据，根据所述定向数据确定感兴趣点或线(A、B、C、D，A′，B′，C′，D′，162、163、164)的坐标。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，定位系统的定向装置(52)包括至少一个第一探测件，用于检测所述定位系统(12)相对于铁路轨道的第一导轨(22A)的定向，铁路轨道的第一导轨(22A)构成第一定向导轨(22A)，并且优选地包括第二探测件，用于检测所述定位系统(12)相对于铁路轨道的第二导轨(22B)的定向，铁路轨道的第二导轨(22B)构成第二定向导轨(22B)。


9.根据权利要求7至8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述定位系统的定向装置(52)包括至少一个第一定向矩阵摄像机(54A)，所述第一定向矩阵摄像机(54A)面对铁路轨道中的第一条导轨，所述第一条导轨构成第一定向导轨(22A)，所述定向装置(52)用第一定向矩阵摄像机进行摄影并进行处理，以检测第一定向导轨道(22A)相对于第一定向矩阵摄像机(54A)的目标的定...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·斯图帕尔，Y·奇诺，
申请(专利权)人：马蒂萨材料工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH