[发明专利]电力机车受电弓在线磨损检测方法与系统

说明书

技术领域

本发明是一种用于测量电力机车受电弓磨损情况的监测方法与系统，尤其是一种基于结构光双目立体视觉的受电弓在线磨损检测方法与系统。

背景技术

电力机车受电弓是电气化铁路电力机车从接触网上受取电流的装置，其滑板条与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流供机车使用。受电弓状态的好坏直接影响到列车的安全运行，受电弓滑板的过度磨耗不仅影响电力机车的正常供电，由此产生的电弧放电还会进一步加剧受电弓滑板和接触网的磨耗。随着高速铁路的飞速发展，对受电弓的可靠运行提出了更高的要求，实现对受电弓磨损状态的智能检测具有重大意义。

目前国内外受电弓磨损状态的检测方法主要包括车载设备检测和在线定点式检测两种方式。车载式检测装置有一定的局限性，在实际运作中的投资规模大，成本高。在线定点式检测方式，国内外有基于超声波传感器的检测、基于激光测距的检测、基于图像的检测等多种实现方法。这些方法中，有的系统结构复杂，可靠性不高；有的系统只能获取受电弓前侧面的状况，不能全面反映受电弓磨损。随着我国高速铁路建设的不断发展，对受电弓运行质量的要求越来越高，研发一种新型在线受电弓磨损状态自动检测系统已成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是：提出一种电力机车受电弓磨损状态的在线自动检测方法与检测系统。尤其是利用线激光器发出的激光线检测对象进行检测，该系统能对行进中的电力机车受电弓外形进行非接触式的检测，具有精度高、检测效率高和投资规模小等突出优势。可以使用两个数码相机进行三维成像，在此基础上再加上线结构激光的约束条件，可以实现物体外表面的精密三维立体成像。

本发明的技术方案是：本发明的电力机车受电弓在线磨损检测方法，该受电弓在线磨损实时检测系统包括激光投射模块，图像获取模块、光纤触发信号转换和传输模块；此外，在线检测设备还包括第一立柱、第二立柱和第三立柱；激光投射模块由两个线激光阵列组成，每个线激光阵列包含若干个线激光器，线激光器发出的激光线平行投射到受电弓上，相邻两条线激光光斑之间的间距保持在毫米量级以保证系统精度；第一立柱、第二立柱和第三立柱等间距排列，第一线激光器阵列、第一数码相机和第二数码相机安装在第一立柱，红外触发器安装在第二立柱，第二线激光器阵列、第三数码相机和第四数码相机安装在第三立柱。

并且红外触发器安装在第二立柱的位置（可在受电弓上方或在二轨道的中心线下方）；第一线激光器阵列安装在轨道中心轴线受电弓上方并以俯角20-30度向后对准轨道中心，第一数码相机、第二数码相机安装在轨道中心轴线两侧距轨道中心轴线并在受电弓上方50-70厘米处，并且以俯角20-30度向后对准轨道中心对受电弓进行拍摄；第二线激光器阵列在轨道中心轴线并在受电弓上方并以俯角20-30度向前对准轨道中心，第三数码相机、第四数码相机安装在轨道中心轴线两侧距轨道中心轴线并在受电弓上方50-70厘米处，并且以俯角20-30度向前对准轨道中心对受电弓进行拍摄；

红外触发器负责对工业相机的照相触发进行控制；光纤触发信号转换和传输模块包括一个电-光信号转换仪和一个光-电信号转换仪，和光纤数据传输线。

所述磨损在线测量过程为：当高速列车的受电弓通过所述在线监测点设备时，红外触发器（101）被触发并发出触发电信号，所述线激光器阵列（201）被触发后将线激光投影在受电弓石墨条301上，然后由所述位于立柱1上的数码相机（401、402），以共同视场拍摄受电弓石墨条301。线激光器阵列（202）被触发后将线激光投影在受电弓石墨条302上，位于立柱3上的数码相机（403、404），以共同视场拍摄受电弓石墨条302。最后，数码相机（401、402、403、404）把获取的图像信息通过以太网传输到所述检测中心设备；所述受电弓图像数据处理的处理方法为：对受电弓石墨条采用相同的方法进行单独处理，首先从由所述数码相机获取的图像信息中把激光线条从背景中提取出来；然后再按照提取出来的激光线条的转折情况把激光线条划分成投影在受电弓上表面部分线条和投影在受电弓侧面部分线条（受电弓石墨条301的激光线条投影在上表面和前侧面，受电弓石墨条302的激光线条投影在上表面和后侧面），其中，受电弓侧面部分线条的长度可认为是该激光线投影处受电弓的平均厚度；此后，对侧面激光线条进行单独处理，利用双目视差成像的原理，精确计算出每条激光线条的长度，该长度即为受电弓厚度；通过设定一定的受电弓磨损标准，与测量结果进行比对，若判断受测受电弓磨损超出标准，则发出报警指示并提示更换受电弓，若受电弓磨损未超出标准，检测过程结束。