一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，包括：用于采集接觸線圖像信息的兩臺線陣相機，ARM微處理器，用于獲取列車地理位置的GPS接收天線，用于顯示接觸線幾何參數和列車地理位置的LCD顯示器，SD存儲卡，內存和PC機。與現有技術相比，本實用新型設計新穎，選用基于雙目視覺技術的非接觸檢測技術，利用ARM嵌入式高速處理器技術，實現低速動態測量。具有響應速度快、測量速度高、結構簡單、價格低廉等優點。
【專利說明】
一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種檢測系統，尤其一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]鐵路是我國國民經濟發展的基礎，具有不可替代的特殊地位和重要作用。電氣化鐵路具有高效、重載和對環境污染小等優點，是鐵路向高速化現代化發展的重要途徑，也是新線路建設的首選。接觸導線作為電氣化鐵路的重要組成部分，其位置過高或過低，都會影響受電弓的在電氣化鐵路中，電力機車通過受電弓從接觸網獲取電能，實現電力牽引。接觸導線起著為電力機車供電的作用，它的幾何參數直接影響著機車的受流質量。因此，電氣化鐵路對接觸導線幾何參數的檢測尤為重視。
[0003]受流質量和設備磨損，嚴重時會出現“刮弓”事故而造成重大損失。因此，接觸導線高度測量具有重大的意義。目前在大面積接觸線高度的周期性檢測中，弓網檢修人員采用相位式激光測距機居多，這種設備采用機械式掃描，對準測量效率低，每個測量點需要幾分鐘時間，費時費力。針對這種情況，研究高效、實時的電力接觸導線測高儀就成為一個迫切的問題?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0004]目的:為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，將ARM嵌入式系統應用到低速動態接觸導線高度測量方案中，同時結合基于雙目立體視覺的圖像處理技術，并在此基礎上完成高效便捷嵌入式雙目視覺技術接觸線檢測裝置的設計、開發工作。工作時，將此儀器放置于列車頂部即可。本系統把光學、精密機械、光電轉換、電子技術和微處理器等結合起來，實現了儀器的數字化、圖像化、 實時化、智能化和自動化。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]—種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于，包括:用于采集接觸線圖像信息的兩臺線陣相機，ARM微處理器，用于獲取列車地理位置的GPS接收天線，用于顯示接觸線幾何參數和列車地理位置的IXD顯示器，SD存儲卡，內存和PC機。
[0007]作為優選方案，所述線陣相機為上海方誠光科技有限公司的FC-1U320C-6型工業相機。
[0008]作為優選方案，所述線陣相機的攝像頭為富士能HF25HA-1B定焦鏡頭。
[0009]兩個線陣相機的攝像頭均通過USB數據線連接ARM處理器。
[0010]作為優選方案，所述ARM9處理器為三星公司生產的S3C2410X型處理器。[〇〇11]作為優選方案，所述GPS接收天線為ZYGPSDA-30型。[〇〇12] 作為優選方案，所述LCD顯示器型號為LRH9J515XA STN/BW。所述內存為Nand-flash內存。
[0013]作為優選方案，所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于: 還包括用于適應夜間環境的照明裝置，所述照明裝置為808nm半導體激光器。[〇〇14] 作為優選方案，所述SD卡為兩片16位SDRAM并聯構成32位SDRAM存儲系統，共64GB 存儲空間，來滿足圖像采集中各種程序運行。
[0015]有益效果:本實用新型提供的一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置， 具有以下優點:本檢測系統完成放棄了已有的接觸式檢測手段，采用了最新的機器視覺雙目測量技術對高速運行的列車進行真正的狀態修正。本系統采用了高速線陣攝像機，構成雙目測量系統，將目前成熟的交匯測量技術靈活的應用到接觸網磨耗測量中。為接觸網檢測技術提出了新的檢測技術，實現了非接觸式測量在接觸網測量技術中的新應用。本系統采用作為存儲工具的SD存儲卡和內存，配合ARM微處理器進行視差圖的處理，保證ARM微處理器的穩定運行，同時提高了設備的防震性，使用壽命也大大增加。本系統響應速度快， 能實現接觸導線高度實時檢測，適應性強。本系統體積小、功耗低、成本低，可廣泛推廣?！靖綀D說明】[〇〇16]圖1為本實用新型的結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本實用新型作更進一步的說明。
[0018]如圖1所示，一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，包括用于采集接觸線圖像的線陣雙目攝像頭裝置、用于照明的補償燈、ARM處理器、SD存儲卡、內存、用于顯示接觸線磨損情況的的LCD顯示器和用于獲取地理位置的GPS接收天線。
[0019]本系統采用2臺線陣相機，相機的分辨率為4K，最大掃描速度為18.5K，即每秒獲取 18500幀圖像。兩臺相機分別傾斜安裝于車廂的平臺兩側，相對于車廂的中心線對稱布置， 相機主光軸平面與車頂平臺平面的夾角為60度。兩個攝像頭分別通過USB數據線連接ARM微處理器的USB接口。
[0020]ARM處理器的SD存儲卡接口連接SD存儲卡，NAND-flash接口連接內存，LCD接口連接LCD顯示器，以太網接口通過網線連接PC機。GPS解碼單元通過串口與ARM微處理器相連。
[0021]工作原理:
[0022]1)在視場內布置兩臺線陣CCD攝像機，其分辨率為4K，分別定義為[〇〇23] CCD1和CCD2。兩臺成像系統分布于接觸線移動范圍的兩側，兩相機的位置形成一個光幕靶。根據交匯測量原理，為了獲得最高的測量精度，應使兩臺線陣CCD相機的光軸成正交布置，即當兩CCD攝像機與安裝平臺的仰角為45°時，兩相機的光軸正交。
[0024]2)由于光源直接影響圖像清晰度、細節分辨力和圖像對比度等，所以在兩臺線陣攝像機之間安裝光源亮度高，功率大，單色性好的激光補償燈，考慮到圖像傳感器的光譜響應靈敏區域在450nm?900nm，采用紅外光源可以消除白天由太陽光引起的雜光干擾，使得白天夜晚測得的數據一致。本系統選用808nm半導體激光器。
[0025]3)為了對同一個點的圖像的兩個面進行同時拍攝圖像，所以兩個線陣相機需要運行同步，兩個線陣CCD對應采集一個點在精度上可以用兩個相機的物理位置來保證，兩相機都運行于外觸發模式，用一個光電式的速度傳感器的輸出脈沖同時接入兩相機的外部觸發端，列車專用的光電式速度傳感器在車輪滾動一周輸出200個脈沖。這樣能夠保證兩個相機對接觸線的同一個點，同一時間采集兩幅圖像，可以保證在后續進行圖像分析計算時的誤差最小。該方案還有一個優點即兩個相機傳輸圖像所需要的帶寬最小。
[0026]4)對接觸線磨耗的檢測值需要實時與位置信息進行匹配，以清晰明了地確定檢測數值的位置，對接觸網檢測值位置信息的識別通過GPS獲取，在數據服務器中一邊通過網絡接口獲取接觸網圖像并實時計算接觸網的各項幾何參數，一邊通過串口實時獲取從GPS解碼單元發送來的地理位置數據，并通過數據庫中的支柱號和實際公里標與GPS的位置信息相對應，在檢測界面上形成容易識別的以支柱號或者公里標為橫坐標，以實際的接觸網檢測數據位縱坐標的實時曲線圖。
[0027]5)在ARM嵌入式平臺上利用雙目立體視覺技術對雙目攝像頭裝置實時采集到的圖像進行處理并且計算損耗數據，其中，內存用來獲得電車的接觸線圖像，SD存儲卡用來存儲獲得的接觸線圖像，IXD顯示器用來顯示程序運行結果。[〇〇28]6)系統實時接收圖像，進行處理，主要分為圖像預處理、接觸線粗定位、邊緣處理、接觸線匹配、三角計算得出結果。然后對分析的結果進行實時顯示，預警。有助于及時發現接觸線故障，及時檢修。
[0029]本實用新型實現了導線高度的低速動態檢測，克服了接觸式檢測及檢測車檢測的局限，測量精度高、效率高、響應速度快、功耗低、體積小、成本低、可廣泛推廣。
[0030]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于，包括:用于采集接觸 線圖像信息的兩臺線陣相機，ARM微處理器，用于獲取列車地理位置的GPS接收天線，用于顯 示接觸線幾何參數和列車地理位置的IXD顯示器，SD存儲卡，內存和PC機。2.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述線陣相機為FC-1U320C-6型工業相機。3.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述線陣相機的攝像頭為HF25HA-1B定焦鏡頭。4.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:兩 個線陣相機的攝像頭均通過USB數據線連接ARM處理器。5.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述ARM微處理器為S3C2410X型處理器。6.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述GPS接收天線為ZYGPSDA-30型。7.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述LCD顯示器型號為LRH9J515XA STN/BW。8.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:所 述內存為Nand-f lash內存。9.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于:還 包括用于適應夜間環境的照明裝置，所述照明裝置為808nm半導體激光器。10.根據權利要求1所述的基于嵌入式雙目視覺技術的接觸線檢測裝置，其特征在于: 所述SD存儲卡為兩片16位SDRAM并聯構成32位SDRAM存儲系統，共64GB存儲空間。
【文檔編號】G01B11/27GK205642314SQ201620430328
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】李昌利, 胡麗娜
【申請人】河海大學