专利名称：一种轨道标志物动态获取装置和获取方法
技术领域：
本发明属于铁路检测技术，涉及一种对高速铁路标志CP III的动态获取装置和获取方法。
背景技术：
本发明提到的高速铁路无砟轨道标志为CP III点，用于控制高速铁路无砟轨道的铺设线形。这种标志点一般成对出现在无砟轨道两侧，距轨道中心3 細。在正线上，CP III设置在铁路两侧的水泥基桩上，50 60m出现一次。在桥梁或隧道里，CP III设置在铁路两侧的防撞墙上，120m出现一次。由于CP III的位置是已经确定的，获取CP III点与轨道车的相对位置对轨道几何参数的检测和故障定位具有重要意义。目前，多采用全站仪获取CP III点与轨道检测设备的相对位置，具体方法参见天宝手推式轨检仪的产品说明书。该方法属于静态测量，一天只能检测700米左右，工作效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种工作效率高的轨道标志物动态获取装置和获取方法。本发明的技术方案是一种高速铁路标志物CP III的动态获取装置，其特征在于它由一个轨道车、编码器、控制触发器、第一高性能工业线阵相机、第二高性能工业线阵相机、第二激光照明器、第一激光照明器、计算机、相机支架和电源组成；(1)编码器的输出端与控制触发器的输入端连接，控制触发器的输出端分别与第一高性能工业线阵相机、第二高性能工业线阵相机、第一激光照明器和第二激光照明器的控制信号输入端连接，第一高性能工业线阵相机、第二高性能工业线阵相机、第一激光照明器和第二激光照明器均工作于外触发模式；第一高性能工业线阵相机和第二高性能工业线阵相机的输出端分别与计算机相应的输入端连接；(2)相机支架是一个由长方体形状的框架和覆盖框架的上面板、下面板、前面板、 后面板和右面板组成的左面敞开的箱体，上面板是尺寸为的矩形，箱体的高度为c，a = 0. 3 0. 6m，b = 0. 3 0. 6m，c = 2. 3 2. 9m ；相机支架垂直安装在轨道车内，相机支架敞开的左面与轨道车左侧壁内侧贴合，在轨道车的底板上、与相机支架的底面对应的位置有一个矩形安装孔，相机支架的底面穿过上述矩形安装孔伸到轨道车底板的下面；(3)在相机支架内从上至下安装有第一高性能工业线阵相机、第一激光照明器、第二高性能工业线阵相机和第二激光照明器，第一高性能工业线阵相机、第一激光照明器、第二高性能工业线阵相机和第二激光照明器的轴线共面，第一高性能工业线阵相机的理论光心和第二高性能工业线阵相机的理论光心之间的距离d = 2. 0 2. 6m ；第一高性能工业线阵相机和第一激光照明器位于轨道车底板的上面，第一高性能工业线阵相机的理论光心到轨道车底板的距离e = 1. 5 1. 8m，在轨道车左侧壁上与第一高性能工业线阵相机的镜头对应的位置开有一个拍摄窗口，使待获取的高速铁路标志物CP III位于第一高性能工业线阵相机的视角范围内，在轨道车左侧壁上上述拍摄窗口的下面开有一个照明窗口，第一激光照明器射出的光带为第一高性能工业线阵相机提供照明；第二高性能工业线阵相机和第二激光照明器位于轨道车底板的下面，第二高性能工业线阵相机的镜头的朝向与第一高性能工业线阵相机一致，第二激光照明器射出的光带为第二高性能工业线阵相机提供照明。使用如上面所述的装置动态获取铁路标志的方法，其特征在于，获取的步骤如下1、采集线阵图像1. 1、触发检测装置上电后，编码器开始工作，轨道车每前进一个距离L，编码器向控制触发器发送一个触发信号；然后控制触发器将该触发信号分别发送给第一高性能工业线阵相机、第二高性能工业线阵相机、第一激光照明器和第二激光照明器，L的取值范围为 0.0005-0. OOlm ；1. 2、图像获取第一激光照明器和第二激光照明器接收到触发信号后，启动工作， 为第一高性能工业线阵相机和第二高性能工业线阵相机提供照明；第一高性能工业线阵相机和第二高性能工业线阵相机接收到触发信号后，启动工作，将视角范围内的物体在各自相机内成像并发送给计算机；1. 2、图像识别计算机对收到的第一高性能工业线阵相机和第二高性能工业线阵相机的图像进行图像识别，计算出高速铁路标志物CP III在第一高性能工业线阵相机内的成像点偏离相机光心的距离A1以及高速铁路标志物CP III在第二高性能工业线阵相机内的成像点偏离相机光心的距离A2 ；2、坐标转换按下述方法建立坐标系，将相机支架的几何中心点作为原点0，将原点至第一高性能工业线阵相机的理论光心点的连线作为X轴，X轴的正方向朝向第一高性能工业线阵相机的理论光心点，Y轴与第一高性能工业线阵相机和第二高性能工业线阵相机的轴线所在的平面平行，Y轴的正方向朝向轨道车的左侧壁；2. 1、根据八3十算标志物的成像点在X-O-Y坐标系内的坐SP1Oii1, II1)P1 (Iii1, Ii1) = (x^-f^os α j+ Δ jsin α y^-fjsin α j+ Δ jcos α j).................. [1]式中，为第一高性能工业线阵相机的焦距；α ！为第一高性能工业线阵相机的光轴相对于水平轴的夹角A1Ocsl, ysl)为第一高性能工业线阵相机的光心点在X-O-Y坐标系的坐标；2. 2、根据Δ 2计算标志物在X-O-Y坐标系的坐标P2 (m2，n2)p2 (m2, n2) = (xs2_f2cos α 2+Δ 2sin α 2，ys2_f2sin α 2+Δ 2cos α 2)............... [2]式中，f2为第二高性能工业线阵相机的焦距；α 2为第二高性能工业线阵相机的光轴相对于水平轴的夹角；&(xs2，ys2)为第二高性能工业线阵相机的光心在X-O-Y坐标系的坐标；3、计算标志物CP III与轨道车的相对位置
权利要求
1.一种高速铁路标志物CP III的动态获取装置，其特征在于它由一个轨道车、编码器[1]、控制触发器[2]、第一高性能工业线阵相机[3]、第二高性能工业线阵相机[4]、第二激光照明器[5]、第一激光照明器W]、计算机[7]、相机支架[8]和电源组成；(1)编码器[1]的输出端与控制触发器[2]的输入端连接，控制触发器[2]的输出端分别与第一高性能工业线阵相机[3]、第二高性能工业线阵相机W]、第一激光照明器[6]和第二激光照明器[5]的控制信号输入端连接，第一高性能工业线阵相机[3]、第二高性能工业线阵相机W]、第一激光照明器[6]和第二激光照明器[5]均工作于外触发模式；第一高性能工业线阵相机[3]和第二高性能工业线阵相机[4]的输出端分别与计算机[7]相应的输入端连接；(2)相机支架[8]是一个由长方体形状的框架和覆盖框架的上面板、下面板、前面板、 后面板和右面板组成的左面敞开的箱体，上面板是尺寸为的矩形，箱体的高度为c，a = 0. 3 0. 6m，b = 0. 3 0. 6m，c = 2. 3 2. 9m ；相机支架[8]垂直安装在轨道车内，相机支架[8]敞开的左面与轨道车左侧壁内侧贴合，在轨道车的底板上、与相机支架[8]的底面对应的位置有一个矩形安装孔，相机支架[8]的底面穿过上述矩形安装孔伸到轨道车底板的下面；(3)在相机支架[8]内从上至下安装有第一高性能工业线阵相机[3]、第一激光照明器 W]、第二高性能工业线阵相机[4]和第二激光照明器[5]，第一高性能工业线阵相机[3]、 第一激光照明器W]、第二高性能工业线阵相机[4]和第二激光照明器[5]的轴线共面，第一高性能工业线阵相机[3]的理论光心和第二高性能工业线阵相机[4]的理论光心之间的距离d = 2. 0 2. 6m ；第一高性能工业线阵相机[3]和第一激光照明器[6]位于轨道车底板的上面，第一高性能工业线阵相机[3]的理论光心到轨道车底板的距离e = 1. 5 1. 8m, 在轨道车左侧壁上与第一高性能工业线阵相机[3]的镜头对应的位置开有一个拍摄窗口， 使待获取的高速铁路标志物CPIII位于第一高性能工业线阵相机[3]的视角范围内，在轨道车左侧壁上上述拍摄窗口的下面开有一个照明窗口，第一激光照明器[6]射出的光带为第一高性能工业线阵相机[3]提供照明；第二高性能工业线阵相机[4]和第二激光照明器 [5]位于轨道车底板的下面，第二高性能工业线阵相机W]的镜头的朝向与第一高性能工业线阵相机[3] —致，第二激光照明器[6]射出的光带为第二高性能工业线阵相机[3]提供照明。
2.使用如权利要求1所述的装置动态获取铁路标志的方法，其特征在于，获取的步骤如下2.1、采集线阵图像2. 1. 1、触发检测装置上电后，编码器[1]开始工作，轨道车每前进一个距离L，编码器 [1]向控制触发器[2]发送一个触发信号；然后控制触发器[2]将该触发信号分别发送给第一高性能工业线阵相机[3]、第二高性能工业线阵相机W]、第一激光照明器[6]和第二激光照明器[5]，L的取值范围为0. 0005-0. OOlm ；2. 1. 2、图像获取第一激光照明器[6]和第二激光照明器[5]接收到触发信号后，启动工作，为第一高性能工业线阵相机[3]和第二高性能工业线阵相机[4]提供照明；第一高性能工业线阵相机[3]和第二高性能工业线阵相机[4]接收到触发信号后，启动工作，将视角范围内的物体在各自相机内成像并发送给计算机[1]；2. 1. 2、图像识别计算机[1]对收到的第一高性能工业线阵相机[3]和第二高性能工业线阵相机W]的图像进行图像识别，计算出高速铁路标志物CPIII在第一高性能工业线阵相机[3]内的成像点偏离相机光心的距离A1以及高速铁路标志物CPIII在第二高性能工业线阵相机[4]内的成像点偏离相机光心的距离A2 ；2. 2、坐标转换按下述方法建立坐标系，将相机支架[8]的几何中心点作为原点0，将原点至第一高性能工业线阵相机[3]的理论光心点的连线作为X轴，X轴的正方向朝向第一高性能工业线阵相机[3]的理论光心点，Y轴与第一高性能工业线阵相机[3]和第二高性能工业线阵相机W]的轴线所在的平面平行，Y轴的正方向朝向轨道车的左侧壁； 2.2. 1、根据八3十算标志物的成像点在X-O-Y坐标系内的坐SP1On1, Ii1)P1 (Iii1, Ii1) = (Xsl-If1COS α j+ Δ jsin α 1； y^-fjsin α 广 Δ jcos α j)..................[1]式中，为第一高性能工业线阵相机[3]的焦距；α ！为第一高性能工业线阵相机[3] 的光轴相对于水平轴的夹角A1(Xsl^sl)为第一高性能工业线阵相机[3]的光心点在X-O-Y 坐标系的坐标；2. 2. 2、根据Δ 2计算标志物在X-O-Y坐标系的坐标P2 (m2，n2)
全文摘要
本发明属于铁路轨道检测领域，涉及高速铁路无砟轨道标志物CP III的动态获取装置和获取方法。本发明获取装置由轨道车、编码器[1]、控制触发器[2]、第一高性能工业线阵相机[3]、第二高性能工业线阵相机[4]、第二激光照明器[5]、第一激光照明器[6]、计算机[7]、相机支架[8]和电源组成。本发明获取方法的步骤是采集线阵图像，坐标转换，计算标志物CP III与轨道车的相对位置。本发明可以实现CP III与轨道检测设备相对位置的动态获取，缩短了轨道检测工作时间，提高了工作效率。
文档编号B61L1/18GK102211597SQ20111008981
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者宋宏勋, 张军政, 张炳根, 张金红, 李保成, 王建华, 王涛, 陈欢, 韩毅 申请人:中国航空工业第六一八研究所