[发明专利]火车机车摇头角检测装置及方法

权利要求书

1.一种火车机车摇头角检测装置，其特征在于：包括相机(1)以及具有图像采集卡的计算机(2)，所述装置固定在所述机车的转向架(3)上，所述相机(1)设置于所述机车的车轮(4)的左前方，且相机镜头的主光轴(5)与车轮(4)的中心在同一条直线上，并与车轮轮缘平面呈一定夹角，相机镜头的主光轴(5)与车轮中心轴线的水平面在同一高度，用以拍摄机车车轮边缘图像；所述相机(1)拍摄的图像传输给图像采集卡进行采集，图像采集卡采集的图像传输给计算机进行处理，计算机(2)将得到的图像进行处理得出所述机车摇头角；

其中，计算机(2)由图像中椭圆的长短轴b，a的长度和相机到车轮中心点的距离c计算出机车发生摇头时相机主光轴与车轮轮缘面的夹角β，进而得出摇头角；

所述计算机(2)由图像中椭圆的长短轴b，a的长度和相机到车轮中心点的距离c计算出机车发生摇头时相机主光轴与车轮轮缘面的夹角β包括：计算机(2)根据公式计算夹角β。

2.如权利要求1所述的火车机车摇头角检测装置，其特征在于：所述相机(1)为CCD相机。

3.一种火车机车摇头角检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

搭建如权利要求1-2中任意一项所述的检测装置；

测量相机(1)到车轮(4)中心点的距离c以及初始状态时相机主光轴与车轮轮缘面的夹角φ；

对相机(1)采集到的车轮图像进行预处理；

计算机通过边缘检测法提取出图像中车轮轮缘的边缘信息；

通过计算机图像处理软件从得到的边缘信息中提取车轮在运行中有偏转情况的图像信息，进行椭圆检测及特征点的选取处理；

由检测算法计算出图像中椭圆的长短轴长度b和a；

根据相机到车轮中心点的距离以及椭圆的长短轴长度计算出，机车发生摇头时相机主光轴与车轮轮缘面的夹角β；

根据公式计算出摇头角

其中，所述根据相机到车轮中心点的距离以及椭圆的长短轴长度计算出，机车发生摇头时相机主光轴与车轮轮缘面的夹角β包括：根据公式计算夹角β。

4.如权利要求3所述的火车机车摇头角检测方法，其特征在于，所述相机为CCD相机。

5.如权利要求3所述的火车机车摇头角检测方法，其特征在于，所述初始状态时相机(1)主光轴(5)与车轮轮缘面的夹角φ通过测量初始状态时，相机主光轴向水平面的投影线(6)与轨道(7)之间的夹角得出。

6.如权利要求3所述的火车机车摇头角检测方法，其特征在于，所述的对相机采集到的车轮图像进行预处理的方法如下：

对相机采集到的图像进行灰度处理，然后通过滤波方法对图像进行处理。