[发明专利]一种轨道交通接触轨测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的轨道交通接触轨安装位置测量的装置；该装置基于图像处理，通过识别接触轨在图像中的位置和尺寸信息，测量接触轨的实际安装位置。

背景技术

在轨道交通接触轨的安装和检修作业中，需要使用专用的测量工具，对接触轨在道床上的各项位置信息进行测量,包含接触轨垂直于走行轨顶部平面的垂直高度H，以及接触轨中心距离走行轨中心在走行轨顶部平面方向上的距离L，如图1所示，图中：1是接触轨支架、2是接触轨绝缘罩、3是接触轨、4是接触轨中心线、5是走行轨轨顶面、6是走行轨、7是走行轨中心线。目前，国内现存的测量工具在某些方面存在不足。例如“一种用于轨道交通的接触轨测量道尺”（专利号：CN201605504）以及“接触轨测量安装工具”（专利号：CN201731870U），专利所述测量工具采用机械式钢尺进行测量，由于自身形变及测量过程中的操作误差、读数误差，以至测量结果精度低，而且操作过程费工费时，效率极低，这些不利因素影响安装和日常维修检测的质量和效率。随着计算机测量的普及，出现了新的基于计算机的测量系统，例如“城市轨道交通接触轨检测系统及其检测方法”（专利号：CN102897192U）以及“城市轨道交通接触轨检测装置”（专利号：CN202080298U）、“地铁第三轨车载在线检测装置”（专利号：CN201261472Y）、“一种城市轨道检测装置”（专利号：CN202974192U），上述专利中采用安装于车架侧面图形传感器采集接触轨图像，使用计算机采集处理，这种处理方式，由于摄像头安装位置较远，图像复杂程度高，使得提取图像特征难度增加，导致处理精度无法保证；同时上述系统中所使用的基于激光测距或者图像识别的偏移补偿模块，容易受走行轨内侧表面清洁度的影响。在现场考察后发现，列出的行走轮不一定能够接触到走行轨内侧面，因而施工时残留的泥土等杂物会长久保留，这些因素都将导致基于激光测距的方案可靠性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：是针对现有的测量方式的低效和低精度，提出一种基于图像处理的结构简单，使用方便，省时省力、精度高的轨道交通接触轨测量装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种轨道交通接触轨测量装置，其特征在于：它包括测量基准车架、图像采集及处理系统，测量基准车架包括测量行走轮、测量车体框架、弹性压紧轮，弹性压紧轮中的弹性压紧装置使测量行走轮的两个轮子始终紧贴在左右走行轨内侧，为测量水平距离L提供基准，测量车体框架用于保证测量行走轮、弹性压紧轮中的轮子压在走行轨顶面，为测量垂直高度H提供基准；图像采集和处理系统包括测量摄像机、面光源或一字激光光源、测量悬臂、测量计算机，测量悬臂用于保证测量摄像机相对于测量车架固定不动，同时测量摄像机的摄像头处于接触轨正下方，使用面光源照亮接触轨边沿或者使用一字激光器形成线光斑，测量计算机处理由测量摄像头采集回来的图像数据得到测量数据,并计算得出水平距离L及垂直高度H。

一种轨道交通接触轨测量方法，其特征在于包括以下测量步骤：

1）仅使用一个测量摄像机，将测量摄像机的摄像头置于接触轨正下方，使用面光源照亮接触轨边沿或者使用一字激光器形成线光斑，测量摄像头所成图像中，形成包含接触轨边沿或激光光斑的图像区域；

2）首先锁定接触轨左侧边沿识别区域和右侧边沿识别区域，在这两个区域中使用边沿提取算法，得到左侧接触轨边沿直线、右侧接触轨边沿直线，选择所选区域中心所在的纵坐标，可计算出该纵坐标下左侧接触轨边沿所在点A的坐标（X_A，Y_A）,和右侧接触轨边沿所在点B的坐标（X_B，Y_B）,则可以得到识别中心C的坐标（X_C，Y_C）,同时得到接触轨在图像中的宽度LEN₁，单位为pixel,即为(X_B-X_A)；

3）水平间距L、垂直高度H，可由以下方式求出：

水平间距L:L=L₀+α*（X₀-X_C）;

垂直间距H:H=H₀+H₁*LEN₀*β/LEN₁;

L₀—测量摄像头CCD传感器的中心距离走行轨内侧的距离，

X₀—接触轨在标准水平位置时，其中心在图像中的实际水平位置，