一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，包括：用于采集接触线图像信息的两台线阵相机，ARM微处理器，用于获取列车地理位置的GPS接收天线，用于显示接触线几何参数和列车地理位置的LCD显示器，SD存储卡，内存和PC机。与现有技术相比，本实用新型设计新颖，选用基于双目视觉技术的非接触检测技术，利用ARM嵌入式高速处理器技术，实现低速动态测量。具有响应速度快、测量速度高、结构简单、价格低廉等优点。
【专利说明】
一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种检测系统，尤其一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置。【背景技术】
[0002]铁路是我国国民经济发展的基础，具有不可替代的特殊地位和重要作用。电气化铁路具有高效、重载和对环境污染小等优点，是铁路向高速化现代化发展的重要途径，也是新线路建设的首选。接触导线作为电气化铁路的重要组成部分，其位置过高或过低，都会影响受电弓的在电气化铁路中，电力机车通过受电弓从接触网获取电能，实现电力牵引。接触导线起着为电力机车供电的作用，它的几何参数直接影响着机车的受流质量。因此，电气化铁路对接触导线几何参数的检测尤为重视。
[0003]受流质量和设备磨损，严重时会出现“刮弓”事故而造成重大损失。因此，接触导线高度测量具有重大的意义。目前在大面积接触线高度的周期性检测中，弓网检修人员采用相位式激光测距机居多，这种设备采用机械式扫描，对准测量效率低，每个测量点需要几分钟时间，费时费力。针对这种情况，研究高效、实时的电力接触导线测高仪就成为一个迫切的问题。【实用新型内容】
[0004]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，将ARM嵌入式系统应用到低速动态接触导线高度测量方案中，同时结合基于双目立体视觉的图像处理技术，并在此基础上完成高效便捷嵌入式双目视觉技术接触线检测装置的设计、开发工作。工作时，将此仪器放置于列车顶部即可。本系统把光学、精密机械、光电转换、电子技术和微处理器等结合起来，实现了仪器的数字化、图像化、 实时化、智能化和自动化。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]—种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于，包括:用于采集接触线图像信息的两台线阵相机，ARM微处理器，用于获取列车地理位置的GPS接收天线，用于显示接触线几何参数和列车地理位置的IXD显示器，SD存储卡，内存和PC机。
[0007]作为优选方案，所述线阵相机为上海方诚光科技有限公司的FC-1U320C-6型工业相机。
[0008]作为优选方案，所述线阵相机的摄像头为富士能HF25HA-1B定焦镜头。
[0009]两个线阵相机的摄像头均通过USB数据线连接ARM处理器。
[0010]作为优选方案，所述ARM9处理器为三星公司生产的S3C2410X型处理器。[〇〇11]作为优选方案，所述GPS接收天线为ZYGPSDA-30型。[〇〇12] 作为优选方案，所述LCD显示器型号为LRH9J515XA STN/BW。所述内存为Nand-flash内存。
[0013]作为优选方案，所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于: 还包括用于适应夜间环境的照明装置，所述照明装置为808nm半导体激光器。[〇〇14] 作为优选方案，所述SD卡为两片16位SDRAM并联构成32位SDRAM存储系统，共64GB 存储空间，来满足图像采集中各种程序运行。
[0015]有益效果:本实用新型提供的一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置， 具有以下优点:本检测系统完成放弃了已有的接触式检测手段，采用了最新的机器视觉双目测量技术对高速运行的列车进行真正的状态修正。本系统采用了高速线阵摄像机，构成双目测量系统，将目前成熟的交汇测量技术灵活的应用到接触网磨耗测量中。为接触网检测技术提出了新的检测技术，实现了非接触式测量在接触网测量技术中的新应用。本系统采用作为存储工具的SD存储卡和内存，配合ARM微处理器进行视差图的处理，保证ARM微处理器的稳定运行，同时提高了设备的防震性，使用寿命也大大增加。本系统响应速度快， 能实现接触导线高度实时检测，适应性强。本系统体积小、功耗低、成本低，可广泛推广。【附图说明】[〇〇16]图1为本实用新型的结构示意图。【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
[0018]如图1所示，一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，包括用于采集接触线图像的线阵双目摄像头装置、用于照明的补偿灯、ARM处理器、SD存储卡、内存、用于显示接触线磨损情况的的LCD显示器和用于获取地理位置的GPS接收天线。
[0019]本系统采用2台线阵相机，相机的分辨率为4K，最大扫描速度为18.5K，即每秒获取 18500帧图像。两台相机分别倾斜安装于车厢的平台两侧，相对于车厢的中心线对称布置， 相机主光轴平面与车顶平台平面的夹角为60度。两个摄像头分别通过USB数据线连接ARM微处理器的USB接口。
[0020]ARM处理器的SD存储卡接口连接SD存储卡，NAND-flash接口连接内存，LCD接口连接LCD显示器，以太网接口通过网线连接PC机。GPS解码单元通过串口与ARM微处理器相连。
[0021]工作原理:
[0022]1)在视场内布置两台线阵CCD摄像机，其分辨率为4K，分别定义为[〇〇23] CCD1和CCD2。两台成像系统分布于接触线移动范围的两侧，两相机的位置形成一个光幕靶。根据交汇测量原理，为了获得最高的测量精度，应使两台线阵CCD相机的光轴成正交布置，即当两CCD摄像机与安装平台的仰角为45°时，两相机的光轴正交。
[0024]2)由于光源直接影响图像清晰度、细节分辨力和图像对比度等，所以在两台线阵摄像机之间安装光源亮度高，功率大，单色性好的激光补偿灯，考虑到图像传感器的光谱响应灵敏区域在450nm?900nm，采用红外光源可以消除白天由太阳光引起的杂光干扰，使得白天夜晚测得的数据一致。本系统选用808nm半导体激光器。
[0025]3)为了对同一个点的图像的两个面进行同时拍摄图像，所以两个线阵相机需要运行同步，两个线阵CCD对应采集一个点在精度上可以用两个相机的物理位置来保证，两相机都运行于外触发模式，用一个光电式的速度传感器的输出脉冲同时接入两相机的外部触发端，列车专用的光电式速度传感器在车轮滚动一周输出200个脉冲。这样能够保证两个相机对接触线的同一个点，同一时间采集两幅图像，可以保证在后续进行图像分析计算时的误差最小。该方案还有一个优点即两个相机传输图像所需要的带宽最小。
[0026]4)对接触线磨耗的检测值需要实时与位置信息进行匹配，以清晰明了地确定检测数值的位置，对接触网检测值位置信息的识别通过GPS获取，在数据服务器中一边通过网络接口获取接触网图像并实时计算接触网的各项几何参数，一边通过串口实时获取从GPS解码单元发送来的地理位置数据，并通过数据库中的支柱号和实际公里标与GPS的位置信息相对应，在检测界面上形成容易识别的以支柱号或者公里标为横坐标，以实际的接触网检测数据位纵坐标的实时曲线图。
[0027]5)在ARM嵌入式平台上利用双目立体视觉技术对双目摄像头装置实时采集到的图像进行处理并且计算损耗数据，其中，内存用来获得电车的接触线图像，SD存储卡用来存储获得的接触线图像，IXD显示器用来显示程序运行结果。[〇〇28]6)系统实时接收图像，进行处理，主要分为图像预处理、接触线粗定位、边缘处理、接触线匹配、三角计算得出结果。然后对分析的结果进行实时显示，预警。有助于及时发现接触线故障，及时检修。
[0029]本实用新型实现了导线高度的低速动态检测，克服了接触式检测及检测车检测的局限，测量精度高、效率高、响应速度快、功耗低、体积小、成本低、可广泛推广。
[0030]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于，包括:用于采集接触 线图像信息的两台线阵相机，ARM微处理器，用于获取列车地理位置的GPS接收天线，用于显 示接触线几何参数和列车地理位置的IXD显示器，SD存储卡，内存和PC机。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述线阵相机为FC-1U320C-6型工业相机。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述线阵相机的摄像头为HF25HA-1B定焦镜头。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:两 个线阵相机的摄像头均通过USB数据线连接ARM处理器。5.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述ARM微处理器为S3C2410X型处理器。6.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述GPS接收天线为ZYGPSDA-30型。7.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述LCD显示器型号为LRH9J515XA STN/BW。8.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:所 述内存为Nand-f lash内存。9.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于:还 包括用于适应夜间环境的照明装置，所述照明装置为808nm半导体激光器。10.根据权利要求1所述的基于嵌入式双目视觉技术的接触线检测装置，其特征在于: 所述SD存储卡为两片16位SDRAM并联构成32位SDRAM存储系统，共64GB存储空间。
【文档编号】G01B11/27GK205642314SQ201620430328
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】李昌利, 胡丽娜
【申请人】河海大学