[发明专利]轨道车辆外部轮廓非接触式检测方法

说明书

技术领域

本发明属于铁道车辆安全检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉检测技术的轨道车辆外部轮廓非接触式检测方法。

背景技术

近年来，随着我国高速铁路和城市轨道交通迅速发展，以及人民生活质量的不断提高，加之我国轨道交通装备正在实施的“走出去”战略，都对新造轨道车辆轮廓制造精度提出了更高的要求。目前，根据 GB/T 16904《标准轨距铁路机车车辆限界检查》的规定，对于轨道车辆车体外部轮廓尺寸的测量，我国仍在使用限界规，该种方法费时费力，且检测精度难以得到保证，因此，对于新造轨道车辆车体表面轮廓尺寸的检测问题已成为一个亟待解决的技术难题。限界规分为上部规和下部规，上部规由钢结构框架、中心调节器、叶板及伸缩调整定位装置、双向摆动及中心复位机构、非接触传感器及其封闭安装盒等部件组成，用以检测车体顶部及侧面的尺寸及几何量信息；下部规由三维可调支座、叶板与支承轴承、双向摆动及其中心复位装置等部件组成。测量时被检车辆以小于5km/h的速度通过标准轨距铁路机车车辆检查区段，通过叶板的伸缩量进行测量。限界规检测主要有以下其不足之处：                                               限界规安装调整的过程极为复杂，操作需人工参与，步骤繁琐、效率低下；测量点数有限，测量结果可信度差，无法对测量数据进行自动保存、计算和管理；无法获得整车的外部轮廓；检测时，需在限界规前后各预留一倍车长的检查区段，增加了测量的空间范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对新造轨道车辆外部轮廓检测精度不高、效率低下等问题，基于机器视觉理论和仿射几何原理，提供了一种能够实现轨道车辆外部轮廓测量自动化的，能够对测量数据进行分析、评定和管理的，减少试验人员数量，提高检测水平的轨道车辆外部轮廓非接触式检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：

所述方法包括采用数码相机获取被测车辆外部轮廓的数码照片，对数码照片进行分析计算和处理，绘制出被测车辆的外轮廓图形，与标准的外轮廓图形进行比较，实现对被测车辆外部轮廓几何尺寸进行非接触式的检测；

所述方法还包括以下步骤：

1）设备准备：设置一个龙门架，龙门架内能够通过被测车辆，被测车辆配置步进控制的牵引装置；龙门架的立柱和顶部横梁上安装若干个照明灯光和若干个检测装置；每个照明灯光均面向被测车辆；每个检测装置包括数码相机和线光源，线光源垂直面对被测车辆，数码相机以固定角度倾斜面对被测车辆；线光源的照射区落入数码相机的成像区内；所有线光源的中心线均位于被测车辆的同一横截面内；所有数码相机的成像区相叠加能够完全覆盖被测车辆的同一横截面处的两侧和顶部；各检测装置和牵引装置的控制部分均与中央控制装置电连接，中央控制装置包括微处理器、储存单元、输入接口和输出接口，安装专用软件，程序控制照明灯光、数码相机、线光源和牵引装置，采集、分析处理并保存数据；

2）建立坐标体系：以被测车辆的长度方向为X轴，以被测车辆所在轨道水平面为Y轴，以被测车辆横截面的垂直中心线为Z轴， XYZ坐标体系的O点位于被测车辆的指定端部的横截面内；

3）设置采集点：从XYZ坐标体系的O点开始，对于被测车辆外表面有小尺寸零部件的部位，沿X轴方向的拍摄采集间距为3-10毫米，对于被测车辆的其他部位，沿X轴方向的拍摄采集间距为10-200毫米，最后将M个检测横截面作为M个采集点标注在X轴上，并保存它们编号及其在X轴上的坐标值；

4）获取数码照片：采集点的编号从1开始直到M结束，在某个采集点，照明灯光始终处于工作状态，先后拍摄并保存背景图像和目标图像共两张数码照片：在线光源关闭的状态下获取背景图像，在线光源打开的状态下获取目标图像；获取数码照片选用以下方式之一：

4A、程序控制被测车辆以间歇方式沿X轴行进，在每个采集点处停留并获取数码照片：

4B、程序控制被测车辆以匀速方式沿X轴行进，根据速度和相邻两采集点在X轴上的间距确定获取照片的时间间隔，程序按照时间间隔获取数码照片：

4C、程序控制被测车辆连续沿X轴行进，对于被测车辆外表面有小尺寸零部件的部位，被测车辆行进速度为每秒3-10毫米，对于被测车辆的其他部位，被测车辆行进速度为每秒10-200毫米，根据速度和相邻两采集点在X轴上的间距确定获取照片的时间间隔，程序按照时间间隔获取数码照片：

5）图像处理，采用以下方式之一：