本发明专利技术提供了一种铁路无缝线路位移测量装置及方法，属于钢轨位移测量技术领域；解决了现有铁路无缝线路位移测量精度低、耗时长、无法统一管理的问题；包括便携式测量装置和位移桩基准台，位移桩基准台固定在铁路电气化杆上，便携式测量装置安装在位移桩基准台上；便携式测量装置包括外壳，外壳的正面设置有液晶触摸屏，位于液晶触摸屏一侧的壳体上设置有电源开关、多功能接口、4G/5G天线，位于液晶触摸屏另一侧的壳体上开设有用于放置摄像头和激光笔的窗口，窗口四周设置有防护壳，防护壳顶部设置有GPS/北斗定位天线，外壳内的底板上设置有电磁感应开关，外壳的底部设置有定位板，定位板上设置有两个定位柱；本发明专利技术应用于铁路钢轨位移测量。钢轨位移测量。钢轨位移测量。
【技术实现步骤摘要】
一种铁路无缝线路位移测量装置及方法
[0001]本专利技术提供了一种铁路无缝线路位移测量装置及方法，属于钢轨位移测量
技术介绍
[0002]无缝线路锁温是无缝线路各项施工的基础，而其锁温主要通过钢轨位移进行分析。无缝线路位移观测是铁路工务专业日常线路养护维修的一项基本工作，是实施线路钢轨应力放散、应力回收、线路防胀、线路防断的重要依据，其观测数值的准确性将直接影响施工作业的精度和线路设备的安全。目前国内外对无缝线路位移的测量，主要是使用普通测量尺、水准仪、经纬仪、激光测量仪器等设备或借助线下埋设的其他测量桩点进行测址，上述测量装备和测量方式，水准仪测量设备或装置造价便宜但测量精度较低，需人工读数人工记录；经纬仪测量设备精度较高但设备成本高且现场操作复杂耗时较长，需人工参与读数人工记录；激光测量设备白天光线较强时无法测量，受光斑影响距离超过5米时测量精度不可控；部分测量设备较为笨重现场使用不方便；部分测量设备需安排人员到轨道上安设设备配合测量，该方式增加了作业人员人身安全风险。
[0003]目前国内市场有类似应用图像识别技术的，但其需要在钢轨上粘贴带刻度的金属标签，钢轨、胶及金属标尺热胀冷缩系数不同，导致时有标尺脱落的情况，不仅带来安全隐患且一旦脱落无法重新找回基准，导致不可逆的后果。
[0004]目前无缝线路无统一、标准的管理系统，尤其是无缝线路区段、位移桩位置信息、历史位移测量值等一些基础台账未统一管理。为实现无缝线路从精确测量到技术台账实时更新，实现智能化、标准化的管理。本专利技术研究的“铁路无缝线路位移测量装置”利用既有电化杆或位移观测桩，实现测量结果自动出值、测量数据自动更新。使得无缝线路管理提高了测量精度，保障了检测效率，减少了人工劳动强度。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决现有铁路无缝线路位移测量精度低、耗时长、无法统一管理的问题，提出了一种铁路无缝线路位移测量装置及方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种铁路无缝线路位移测量装置，包括便携式测量装置和位移桩基准台，所述位移桩基准台固定在铁路电气化杆上，所述便携式测量装置安装在位移桩基准台上；
[0007]所述便携式测量装置包括外壳，所述外壳的正面设置有液晶触摸屏，位于液晶触摸屏一侧的壳体上设置有电源开关、多功能接口、4G/5G天线，位于液晶触摸屏另一侧的壳体上开设有用于放置摄像头和激光笔的窗口，所述窗口四周设置有防护壳，所述防护壳顶部设置有GPS/北斗定位天线，所述外壳内的底板上设置有电磁感应开关，所述外壳的底部设置有定位板，所述定位板上设置有两个定位柱；
[0008]所述外壳的内部底板上固定有底座，所述底座上设置有电机，所述电机的输出轴
上键连接有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上连接有轴承滑块，所述轴承滑块通过连杆与摄像头尾支架相连，所述摄像头尾支架底部连接光电感应开关，所述光电感应开关与电机联锁，所述摄像头尾支架与摄像头固定连接，所述摄像头两侧分别设置有固定在底座上的摄像头底座支架，两个摄像头底座支架上均开设有U型槽，所述摄像头上固定有摄像头中间支架，所述摄像头中间支架的两端分别设置有轴，轴上套有推力球轴承，所述推力球轴承放置在摄像头底座支架上的U型槽中，摄像头底座支架上的U型槽外侧固定有轴承壳；
[0009]所述摄像头中间支架底部固定有激光笔，所述激光笔与摄像头平行设置；
[0010]所述便携式测量装置内还设置有控制电路板、电机控制器，所述控制电路板上集成有中央处理器、存储模块、电源模块、4G/5G模组、GPS/北斗定位模组，所述中央处理器通过导线分别连接存储模块、电源模块、4G/5G模组、GPS/北斗定位模组、摄像头、激光笔、电机控制器、液晶触摸屏、电源开关、多功能接口，所述存储模块中存储有用于实现铁路钢轨位移测量算法的计算机程序，所述中央处理器用于执行上述铁路钢轨位移测量算法的计算机程序。
[0011]所述位移桩基准台包括两个槽钢、两个角钢和固定在槽钢上的放置支架，每个槽钢和角钢之间均通过螺栓固定连接成矩形，将位移桩基准台固定在铁路电气化杆上。
[0012]所述便携式测量装置通过放置支架固定在位移桩基准台上，所述放置支架包括定位平台、中间可旋转支架、实心球和主支架，所述定位平台上开设有对应放置便携式定位装置底部两个定位柱的两个定位孔，所述定位平台上还设置有用于放置磁铁的圆盘，所述磁铁对应放置在便携式测量装置底部的磁感应开关下方；
[0013]所述定位平台安装在中间可旋转支架上，所述实心球安装在主支架上，并嵌在中间可旋转支架的圆孔内，通过多个角度调整螺丝、多个蝶形弹簧和多个平垫片把定位平台和主支架连接在一起，其中每个角度调整螺丝上套有一组蝶形弹簧和平垫片。
[0014]所述铁路钢轨位移测量算法包括图像预处理算法、移检测算法、位移自检算法、逆光矫正算法和亮度增强算法。
[0015]所述位移检测算法通过两幅图片中的色块标记位移计算得到钢轨实际位移量。
[0016]所述位移自检算法根据摄像头的偏移量计算钢轨偏移量，利用钢轨偏移量矫正钢轨实际位移量。
[0017]一种铁路无缝线路位移测量方法，采用铁路无缝线路位移测量装置，包括如下步骤：
[0018]S1：在铁路电气化杆上根据检测要求间隔安装位移桩基准台，在铁路上行和下行的四条钢轨上均喷涂标准色块，且在钢轨外侧的至少一侧设置有标定桩，在标定桩上喷涂标准色块，其中位移桩基准台、钢轨上的标准色块、标定桩、标定桩上的标准色块处于同一竖直平面上；
[0019]将便携式测量装置放置在位移桩基准台上，使便携式测量装置的摄像头与钢轨上的标准色块、标定桩、标定桩上的标准色块位于平行于地面的同一直线上，并通过GPS/北斗定位模组自动获取便携式测量装置的位置信息；
[0020]S2：采用便携式测量装置拍摄一张钢轨基准色块图作为基准图片，并记录拍摄时便携式测量装置与钢轨的角度、焦距、位置信息，将上述信息作为便携式测量装置的基准参数，经过滤波、形态学运算、HSV色域处理和轮廓检测计算出基准图片上标准色块的像素点
并保存，得出像素点与位移的换算关系；
[0021]S3：当需要测量钢轨位移时，将便携式测量装置放置在位移桩基准台上，便携式测量装置根据基准参数自动控制拍图，得到钢轨测量图片，计算钢轨测量图片与基准图片质心点的横向像素差，再根据基准图片得出的横向像素点与位移的换算关系，得到两图片标准色块的实际位移差，即为钢轨横向实际位移量。
[0022]所述步骤S3中得到的钢轨横向实际位移量还通过位移自检算法进行矫正，所述位移自检算法根据摄像头的偏移量造成的拍摄图像上标准色块的偏移量，拍摄标记桩上的标准色块图片与钢轨上测量图片，通过相似三角形定理，计算出由于摄像头偏移造成的钢轨标准色块在图像上的偏移量，根据上述偏移量修正步骤S3中得到的钢轨横向实际位移量。
[0023]所述便携式测量装置通过4G/5G模组将计算的钢轨实际位移量和便携式测量装置的位置信本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁路无缝线路位移测量装置，其特征在于：包括便携式测量装置和位移桩基准台，所述位移桩基准台固定在铁路电气化杆上，所述便携式测量装置安装在位移桩基准台上；所述便携式测量装置包括外壳，所述外壳的正面设置有液晶触摸屏，位于液晶触摸屏一侧的壳体上设置有电源开关、多功能接口、4G/5G天线，位于液晶触摸屏另一侧的壳体上开设有用于放置摄像头和激光笔的窗口，所述窗口四周设置有防护壳，所述防护壳顶部设置有GPS/北斗定位天线，所述外壳内的底板上设置有电磁感应开关，所述外壳的底部设置有定位板，所述定位板上设置有两个定位柱；所述外壳的内部底板上固定有底座，所述底座上设置有电机，所述电机的输出轴上键连接有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆上连接有轴承滑块，所述轴承滑块通过连杆与摄像头尾支架相连，所述摄像头尾支架底部连接光电感应开关，所述光电感应开关与电机联锁，所述摄像头尾支架与摄像头固定连接，所述摄像头两侧分别设置有固定在底座上的摄像头底座支架，两个摄像头底座支架上均开设有U型槽，所述摄像头上固定有摄像头中间支架，所述摄像头中间支架的两端分别设置有轴，轴上套有推力球轴承，所述推力球轴承放置在摄像头底座支架上的U型槽中，摄像头底座支架上的U型槽外侧固定有轴承壳；所述摄像头中间支架底部固定有激光笔，所述激光笔与摄像头平行设置；所述便携式测量装置内还设置有控制电路板、电机控制器，所述控制电路板上集成有中央处理器、存储模块、电源模块、4G/5G模组、GPS/北斗定位模组，所述中央处理器通过导线分别连接存储模块、电源模块、4G/5G模组、GPS/北斗定位模组、摄像头、激光笔、电机控制器、液晶触摸屏、电源开关、多功能接口，所述存储模块中存储有用于实现铁路钢轨位移测量算法的计算机程序，所述中央处理器用于执行上述铁路钢轨位移测量算法的计算机程序。2.根据权利要求1所述的一种铁路无缝线路位移测量装置，其特征在于：所述位移桩基准台包括两个槽钢、两个角钢和固定在槽钢上的放置支架，每个槽钢和角钢之间均通过螺栓固定连接成矩形，将位移桩基准台固定在铁路电气化杆上。3.根据权利要求2所述的一种铁路无缝线路位移测量装置，其特征在于：所述便携式测量装置通过放置支架固定在位移桩基准台上，所述放置支架包括定位平台、中间可旋转支架、实心球和主支架，所述定位平台上开设有对应放置便携式定位装置底部两个定位柱的两个定位孔，所述定位平台上还设置有用于放置磁铁的圆盘，所述磁铁对应放置在便携式测量装置底部的磁感应开关下方；所述定位平台安装在中间可旋转支架上，所述实心球安装在主支架上，并嵌在中间可旋转支架的圆孔内，通过多个角度调整螺丝、多个蝶形弹簧和多个平垫片把定位平台和主支架连接在一起，其中每个角度调整螺丝上套有一组蝶形弹簧和平垫片。4.根据权利要求1所述的一种铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小红，贾世庆，李强，薛涛，张国全，张斌，袁中华，洪瑞，李世伟，姜军，
申请(专利权)人：山西世恒铁路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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