[发明专利]一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统

权利要求书

1.一种基于双立体靶标的非接触式弓网接触力测量系统，其特征在于，包括：

第一立体靶标，设置于第一碳滑板侧面靠近第一支撑点位置；

第二立体靶标，设置于上臂杆顶管侧面且与在水平方向对应所述第一立体靶标所在位置；

线阵图像采集设备，竖向设置于列车顶棚，用于拍摄包含所述第一立体靶标和所述第二立体靶标的目标图像；

以及根据所述目标图像实现计算弓网接触力的计算终端；

所述计算终端包括：

光条像素提取模块，用于获取所述目标图像，并从所述目标图像中提取所述第一立体靶标对应的第一光条像素和所述第二立体靶标对应的第二光条像素；

第一弹性力计算模块，用于根据所述第一光条像素与第二光条像素的距离差计算第一支撑点位置的第一弹性力；

第二弹性力计算模块，将第一碳滑板等效为以弓网接触点为支点的杠杆，根据杠杆原理由所述第一弹性力计算与所述第一支撑点位置同边的第二支撑点位置的第二弹性力；

弓网接触力输出模块，用于计算所述第一弹性力至第二弹性力的求和值作为弹性力和，并将所述弹性力和加上垂向惯性力和空气动力垂向分力作为弓网接触力结果输出。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述计算终端还包括：

第三弹性力计算模块，根据所述第一光条像素偏离标准位置的距离差计算第三支撑点位置的第三弹性力与所述第一弹性力的前后差值，根据所述前后差值由所述第一弹性力得到第三弹性力，所述第三支撑点位置位于与所述第一支撑点位置同侧的第二碳滑板；

第四弹性力计算模块，将第二碳滑板等效为以弓网接触点为支点的杠杆，根据杠杆原理由所述第三弹性力计算与所述第三支撑点位置同边的第四支撑点位置的第四弹性力；

所述弓网接触力输出模块计算所述第一弹性力至第四弹性力的求和值作为弹性力和。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于：所述第一立体靶标和第二立体靶标均包括交替设置的反光层和吸光层，所述反光层和吸光层均沿横向分布，且所述反光层凸出于所述吸光层所在竖直面；

所述第一立体靶标采用粘接或者锚固等方式固定于第一碳滑板的侧面；所述第二立体靶标采用抱箍的方式固定于上臂杆顶管侧面。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于：所述线阵图像采集设备为一体式线阵图像采集组件，其包括线阵相机和线激光器，所述线阵相机和线激光器均竖向设置且共线。

5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于：所述线阵相机镜头前安装有带通滤光片。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第一弹性力计算模块计算第一弹性力F1＝Δx×k，其中Δx为所述第一光条像素与第二光条像素的距离差，k为标定得到的当前拉出值位置的第一纵向弹簧弹性系数；

弹性系数k的标定过程为：静态模拟接触线在拉出值方向变化，测量每个拉出值位置不同压力情况下的所述第一光条像素与第二光条像素的距离差，得到弹性系数与拉出值的关系。

7.根据权利要求6所述的测量系统，其特征在于：所述第二弹性力计算模块计算第二弹性力其中L为受电弓两个纵向弹簧之间的距离，L’为当前时刻的拉出值。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于：所述第二弹性力计算模块和第四弹性力计算模块均还包括限位校正子模块，所述限位校正子模块的功能具体为：当根据杠杆原理计算出的所述第二弹簧力或第四弹簧力大于临界压力时，输出所述临界压力值为第二弹簧力或第四弹簧力；所述临界压力的确认方式为：在弹性系数k的标定过程中识别弹簧限位点，记录弹簧到达限位点临界状态下的临界压力。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于：所述第三弹性力计算模块计算第三弹性力F3＝F1-2×Δx₂×k₂，其中其中Δx₂为所述第一光条像素至其标准位置的距离差，k₂为标定得到的第一支撑点位置处内部弹簧弹性系数。

10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于：所述第四弹性力计算模块计算第四弹簧力还包括拉出值校正过程，具体为根据当前时刻的拉出值变化趋势做一定量的拉出值偏移得到后碳滑板的拉出值L”，则当前