CN103278510B - 一种电气化铁路接触网支持定位装置的可见光成像检测装置 - Google Patents

Abstract

一种对电气化铁路接触网的支持定位装置进行可见光成像检测装置，属于接触网支持定位装置图像采集技术，其特征在于由图像采集阵列单元，图像定位触发装置以及图像存储分析单元组成，前者主要由32个相机和多个LED补光单元组成，其中包括8个支柱或吊柱成像相机，4个全局相机，和20个局部相机，这些相机平均分布在列车顶部的前后左右四个方向上，不但能够抓拍到接触网所在支柱或吊柱所在立柱的位置，而且还能保证装载***的检测车的运行方向无论是上行或者是下行，不论是在隧道内还是隧道外，都能够对接触网支持定位装置的正面和反面进行高清成像。

Description

一种电气化铁路接触网支持定位装置的可见光成像检测装置

技术领域

本发明涉及高铁接触网的安全检测技术，尤其涉及高铁接触网的支持装置、定位装置以及其他附属装置的智能图像监测技术。

背景技术

随着高速铁路运输技术的进一步发展及其广泛应用，高铁接触网作为向机车提供电能的重要设施，其是否处于安全的工作状态也越来越受到关注。为保证接触网处于良好工作状态，以利于电气化铁道的安全运营，应尽早发现并处理接触网故障。实际中接触网故障主要由零部件的松、脱、缺、裂等造成，而目前，一般的处理模式是在天窗作业时人工上线巡检，但由于现场条件有限，以及职工的业务素质不均等因素，以及有可能会出现漏检的情况，造成隐患。现有的接触网检测技术只着重关注接触网拉出值和导高等几何参数的测量，而很少关注到接触网及其支持装置、定位装置以及其他附属装置的故障检测。目前对于接触网支持装置等状态的检测，大多数的处理方法是在天窗作业时间，由人工上线巡检，但由于现场条件的局限性，职工的业务素质不均等因素，不但检测效率低而且还很有可能会造成漏检的情况。专利[1]描述了一种高铁接触网在线巡检装置、巡检方法以及其构成的高铁接触网检测***采用两个高速相机来实现对接触网的检测，其主要涉及的是接触网，而本发明所涉及的接触网及其支持装置、定位装置以及其他附属装置，因此，本发明与专利[1]具有不同的检测对象，根据不同的功能，具有不同的结构。

专利[2]描述了一种电气化铁路接触网激光测量器快速大面积测量接触网各种参数，为电气化铁路接触网铺设和状态检修提供可靠的数据，是一种用于电气化铁路接触网各种参数数据的激光测量设备，与本发明所涉及的对高铁接触网及其支持装置、定位装置以及其他附属装置的智能图像监测技术相交甚远。

[1]一种高铁接触网在线巡检装置、巡检方法以及其构成的高铁接触网检测***，申请号/专利号：201210247022.9，发明设计人：吴晓松;吕永新;吴奇文

[2]电气化铁路接触网激光测量器，申请号/专利号：CN201220017846.2，发明(设计)人:朱立敬;王涛

发明内容

本发明的任务主要是解决以上接触网支持定位装置人工肉眼检测维护效率低下的难题，提出一种电气化铁路接触网的支持定位装置的车载光学成像检测装置。本发明装置使用方便灵活，其可以适应在0～70km/h的速度进行接触网成像检测工作。

技术手段：本发明公开了一种电气化铁路接触网的支持定位装置的可见光成像检测装置,包括图像采集阵列单元和与其相连的图像定位触发装置以及图像存储分析单元；

本发明的特征在于：一种电气化铁路接触网的支持定位装置的可见光成像检测装置，其特征在于：是一种安装于铁路接触网检测车车厢顶部的用于拍摄电气化铁路接触网的支持定位装置的各个零部件的包括松，脱，缺，裂等在内的故障状态的光学图像装置；

所述图像采集阵列单元包括：底座，相机支架以及相机阵列；底座固定在车厢顶上，相机支架固定在所述底座上，呈梯形结构；相机阵列固定在所述支架上在沿着列车前进方向的左右两个位置对应的两个侧面上，所述相机阵列的每一个所述侧面包括：沿着列车前进方向的前向相机组和后向相机组，各自包括一个图像抓拍相机子阵列。图像抓拍相机子阵列包括：接触网支持定位装置图像抓拍相机和隧道外支柱杆号抓拍相机以及隧道内吊柱杆号抓拍相机组，其中支持定位装置抓拍相机组包括：五台接触网支持定位装置局部图像抓拍相机，一台接触网支持定位装置全局图像抓拍相机和六台LED补光灯，每一台所述的LED补光灯分别受控于一台相机，所述接触网支持定位装置抓拍相机组按四行三列的矩阵形式固定在所述的相机支架上，其拍照视野覆盖了整个所述的接触网支持定位装置，其中：

第一行，从左到右依次为：针对第一关键区域的第一局部相机，全局相机和针对第二关键区域的第二局部相机；

第二行，为接触网图像抓拍相机补光的三台LED补光灯；

第三行，从左到右依次为针对第三关键区域的第三局部相机，针对第五关键区域的第五局部相机和针对第四关键区域的第四局部相机；

第四行为其余的三台LED补光灯；

所述五个关键区域覆盖了所述接触网支持定位装置的全部零件，其中包括绝缘子是否闪络破损，在关键区域一和关键区域三；零部件上的开口销是否存在，在关键区域一，二，三，五；双耳套筒是否存在松脱和裂纹，在关键区域二；套管单耳是否存在松脱和裂纹，在关键区域一和关键区域五；承力索支撑底座是否松脱和裂纹以及底座上的平行线是否存在，在关键区域二；防风拉线是否散股，以及防风拉线固定钩是否装反，在关键区域四；五台所述局部相机还抓拍所述接触网支持定位装置上的螺钉是否存在松动的图像；其中全局相机用于抓拍所述整个接触网支持定位装置的图像；杆号和吊柱号抓拍相机组构成所述矩阵的第四列，从上到下依次为，杆号识别相机，杆号识别LED补光灯，吊柱号识别相机和吊柱号识别LED补光灯，上述全部的相机构成了一个4*4的相机矩阵，称为图像抓拍相机子阵列；

图像定位触发装置，与所述的四组相机子阵列中的接触网支持定位装置抓拍相机组中的每一个相机的外部触发端相连，同时每台相机闪光灯驱动端与相应的LED补光灯的触发输入控制端相连；而接收四组相机子阵列中的8个杆号和吊柱号识别相机的实时图像，并产生触发拍摄命令，所述图像定位触发装置依以下步骤向各个相机发送图像抓拍控制指令：

步骤（1）：在静态时设置好各所述支柱号，吊柱号抓拍相机的位置，即对这两种相机进行定标，确定出支吊柱位置在图像中心位置时而全局相机和局部相机都能够清楚完整地拍摄到各自对应位置的接触网支持定位装置的图片；

步骤（2）：在列车行进中，通过支柱号和吊柱号抓拍相机实时获取动态变化的支柱杆号或者吊柱号位置的图像，并送给图像定位触发装置中的控制器分析图像；

步骤（3）：当图像定位触发装置分析出支柱号相机或者吊柱号相机所拍摄的图像到达步骤（1）所定标图像中心位置即抓拍位置时，通过图像定位触发装置给相应的相机阵列发出抓拍指令，当相机接收到图像定位触发装置发出的抓拍指令后，一边进行图像曝光并同时通过闪光灯驱动口发出闪光指令，与所述的LED补光灯接收到闪光指令后进行闪光对所拍摄物体进行打光；

图像存储分析单元主要包括图像存储服务器，图像存储单元接收图像采集阵列单元抓拍相机的图像和工业控制计算机中抓拍到的支柱或吊柱的杆号图。服务器获取接触网支持定位装置的全局图和局部以及支柱吊柱的杆号图后，通过软件算法对每幅图像进行自动分析，并获得检测结果。

本发明具有非接触，速度快的优势，运行过程无需人力干预，能大量地节省人力成本，为后续的图像分析创造了前提条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图3为本发明检测对象的示意图；

图4为本发明图像定位触发装置结构原理示意图；

图5为本发明的图像定位处理流程图。

Claims (1)

1.一种电气化铁路接触网的支持定位装置的可见光成像检测装置，其特征在于：是一种安装于铁路接触网检测车车厢顶部的用于拍摄电气化铁路接触网的支持定位装置的各个零部件的包括松，脱，缺，裂在内的故障状态的光学图像装置，该装置包括：图像采集阵列单元，图像定位触发装置以及图像存储分析单元；

所述图像采集阵列单元包括：底座，相机支架以及相机阵列；底座固定在车厢顶上，相机支架固定在底座上，呈梯形结构；相机阵列固定在所述支架上在沿着列车前进方向的左右两个位置对应的两个侧面上，所述相机阵列的每一个所述侧面包括：沿着列车前进方向的前向相机组和后向相机组，各自包括一个图像抓拍相机子阵列；图像抓拍相机子阵列包括：接触网支持定位装置图像抓拍相机和隧道外支柱杆号抓拍相机以及隧道内吊柱杆号抓拍相机组，其中接触网支持定位装置图像抓拍相机包括：五台接触网支持定位装置局部图像抓拍相机，一台接触网支持定位装置全局图像抓拍相机和六台LED补光灯，每一台所述的LED补光灯分别受控于一台相机，所述接触网支持定位装置图像抓拍相机按四行三列的矩阵形式固定在所述的相机支架上，其拍照视野覆盖了整个所述的接触网支持定位装置，其中：

第一行，从左到右依次为：针对第一关键区域的第一局部相机，全局相机和针对第二关键区域的第二局部相机；

第二行，为接触网支持定位装置图像抓拍相机补光的三台LED补光灯；

第三行，从左到右依次为针对第三关键区域的第三局部相机，针对第五关键区域的第五局部相机和针对第四关键区域的第四局部相机；

第四行为其余的三台LED补光灯；

所述五个关键区域覆盖了所述接触网支持定位装置的全部零件，其中包括绝缘子是否闪络破损，在关键区域一和关键区域三；零部件上的开口销是否存在，在关键区域一，二，三，五；双耳套筒是否存在松脱和裂纹，在关键区域二；套管单耳是否存在松脱和裂纹，在关键区域一和关键区域五；承力索支撑底座是否松脱和裂纹以及底座上的平行线是否存在，在关键区域二；防风拉线是否散股，以及防风拉线固定钩是否装反，在关键区域四；五台所述局部相机还抓拍所述接触网支持定位装置上的螺钉是否存在松动的图像；其中全局相机用于抓拍所述整个接触网支持定位装置的图像；隧道外支柱杆号抓拍相机和隧道内吊柱杆号抓拍相机构成所述矩阵的第四列，从上到下依次为，杆号识别相机，杆号识别LED补光灯，吊柱号识别相机和吊柱号识别LED补光灯，上述全部的相机构成了一个4*4的相机矩阵，称为图像抓拍相机子阵列；

图像定位触发装置，与所述的四组相机子阵列中的接触网支持定位装置抓拍相机组中的每一个相机的外部触发端相连，同时每台相机闪光灯驱动端与相应的LED补光灯的触发输入控制端相连；而接收四组相机子阵列中的8个杆号和吊柱号识别相机的实时图像，并产生触发拍摄命令，所述图像定位触发装置依以下步骤向各个相机发送图像抓拍控制指令：

步骤(1)：在静态时设置好各所述支柱杆号，吊柱号抓拍相机的位置，即对这两种相机进行定标，确定出支吊柱位置在图像中心位置时而全局相机和局部相机都能够清楚完整地拍摄到各自对应位置的接触网支持定位装置的图片；

步骤(2)：在列车行进中，通过支柱号和吊柱号抓拍相机实时获取动态变化的支柱杆号或者吊柱号位置的图像，并送给图像定位触发装置中的控制器分析图像；

步骤(3)：当图像定位触发装置分析出支柱号相机或者吊柱号相机所拍摄的图像到达步骤(1)所定标图像中心位置即抓拍位置时，通过图像定位触发装置给相应的相机阵列发出抓拍指令，当相机接收到图像定位触发装置发出的抓拍指令后，一边进行图像曝光并同时通过闪光灯驱动口发出闪光指令，LED补光灯接收到闪光指令后进行闪光并对所拍摄物体进行打光；

图像存储分析单元主要包括图像存储服务器，图像存储分析单元接收图像采集阵列单元抓拍相机的图像和隧道外支柱杆号抓拍相机以及隧道内吊柱杆号抓拍相机组中抓拍到的支柱或吊柱的杆号图；服务器获取接触网支持定位装置的全局图和局部以及支柱吊柱的杆号图后，通过软件算法对每幅图像进行自动分析，并获得检测结果。