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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的軌距參數(shù)檢測(cè)儀
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 國(guó)內(nèi)廣泛采用的第四代軌檢車采用光電傳感和伺服機(jī)構(gòu)對(duì)軌距進(jìn)行測(cè)量，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)導(dǎo)致伺服機(jī)構(gòu)容易損壞。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的完善，使得此基于圖像測(cè)量軌距的研究得以迅速發(fā)展，以增加鋼軌測(cè)量系統(tǒng)的精度并降低成本（該產(chǎn)品檢測(cè)精度≤0.5mm）。
- 詳細(xì)介紹：
- 首先，采用4個(gè)高速CCD攝像機(jī)和2個(gè)激光結(jié)構(gòu)光源組成軌道檢測(cè)系統(tǒng)，使激光照射在鋼軌上，利用CCD攝像機(jī)獲取鋼軌斷面輪廓圖； 其次，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)（在RBG顏色空間通過(guò)提取R分量并結(jié)合圖像差影法，提取出軌道斷面輪廓圖及軌距測(cè)量匹配點(diǎn)），得到兩側(cè)鋼軌輪廓圖，計(jì)算軌距測(cè)量點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的位置； 最后，根據(jù)空間中兩點(diǎn)距離計(jì)算出軌距參數(shù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的 國(guó)內(nèi)廣泛采用的第四代軌檢車采用光電傳感和伺服機(jī)構(gòu)對(duì)軌距進(jìn)行測(cè)量，缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)導(dǎo)致伺服機(jī)構(gòu)容易損壞。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的完善，使得此基于圖像測(cè)量軌距的研究得以迅速發(fā)展，以增加鋼軌測(cè)量系統(tǒng)的精度并降低成本（該產(chǎn)品檢測(cè)精度≤0.5mm）。 基本思路 首先，采用4個(gè)高速CCD攝像機(jī)和2個(gè)激光結(jié)構(gòu)光源組成軌道檢測(cè)系統(tǒng)，使激光照射在鋼軌上，利用CCD攝像機(jī)獲取鋼軌斷面輪廓圖 其次，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)（在RBG顏色空間通過(guò)提取R分量并結(jié)合圖像差影法，提取出軌道斷面輪廓圖及軌距測(cè)量匹配點(diǎn)），得到兩側(cè)鋼軌輪廓圖，計(jì)算軌距測(cè)量點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的位置 最后，根據(jù)空間中兩點(diǎn)距離計(jì)算出軌距參數(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn) 1.在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的動(dòng)態(tài)非接觸測(cè)量系統(tǒng)（國(guó)內(nèi)目前廣泛使用的GJ-4型軌檢車主要采用光電傳感和伺服機(jī)構(gòu)對(duì)軌距進(jìn)行測(cè)量） 2.研究出基于定標(biāo)方程與線性方程組結(jié)合的檢測(cè)點(diǎn)定位方法，打破了傳統(tǒng)的基于相似度的搜索匹配方法，使得匹配點(diǎn)的定位具有解析解 技術(shù)關(guān)鍵 1、無(wú)公共視場(chǎng)的多像機(jī)多視場(chǎng)的系統(tǒng)定標(biāo)研究 2、運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像的定點(diǎn)采集及定位技術(shù)研究 3、軌距測(cè)量匹配點(diǎn)快速定位算法的研究 4、高速彩色圖像的采集及快速處理算法研究 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、軌距測(cè)量方法及檢測(cè)精度 2、基于機(jī)器視覺(jué)的軌道檢測(cè)系統(tǒng)定標(biāo)方法 3、鋼軌輪廓的圖像處理方法和技術(shù) 4、多相機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)定標(biāo)方法
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的先進(jìn)性 1)該檢測(cè)系統(tǒng)采用兩套激光器照射在鋼軌上，CCD攝像機(jī)捕捉鋼軌圖像； 2)還設(shè)計(jì)了基于棋盤格模板的多相機(jī)機(jī)器視覺(jué)軌道檢測(cè)系統(tǒng)定標(biāo)方法和技術(shù)方案； 3)研究了基于RGB色彩空間、差影和動(dòng)態(tài)迭代的鋼軌斷面輪廓處理方法。 而我國(guó)現(xiàn)有的第4代軌檢車采用光電傳感和伺服機(jī)構(gòu)對(duì)軌距進(jìn)行測(cè)量，其主要缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)導(dǎo)致伺服機(jī)構(gòu)容易損壞。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品2009年07月經(jīng)上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院技術(shù)鑒定； 2.本作品2009年08月經(jīng)華東國(guó)家計(jì)量測(cè)試中心進(jìn)行精度技術(shù)鑒定。 3.本產(chǎn)品2010年12月經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所出具水平檢索報(bào)告： 該項(xiàng)目采用與國(guó)際知名公司同等技術(shù)，研究出基于機(jī)器視覺(jué)的軌距參數(shù)輕型軌道檢測(cè)儀，測(cè)量指標(biāo)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)報(bào)道相當(dāng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 4.本產(chǎn)品2010年12月經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所出具科技查新報(bào)告： 經(jīng)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索分析，出該委托人發(fā)表的論文外，未見(jiàn)與該成果相同的報(bào)道。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 適用范圍： 1、由于該設(shè)計(jì)小巧便攜，可將其直接安裝在處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的軌道車輛中，從而減少檢測(cè)時(shí)間，降低檢測(cè)成本。 2、在不同速度下，對(duì)同一點(diǎn)的軌距測(cè)量誤差小、重復(fù)性高，測(cè)量精度基本不受車輛通過(guò)速度的影響；同時(shí)，測(cè)量精度基本也不受測(cè)量車輛振動(dòng)狀態(tài)的影響，具有較好的穩(wěn)定性。 推廣前景： 1. 隨著我國(guó)客運(yùn)鐵路的不斷提速（120Km/h）及高速鐵路（270Km/h-350Km/h）時(shí)代的到來(lái)，由于路基沉降及鋼軌熱脹冷縮等原因帶來(lái)的軌距微小變化將嚴(yán)重影響列車安全運(yùn)行，因此非常需要一種檢測(cè)精度高，能實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼軌狀態(tài)的檢測(cè)儀。 2. 如果本項(xiàng)目成果能夠得到應(yīng)用，形成軌距、鋼軌斷面輪廓檢測(cè)產(chǎn)品費(fèi)用約200萬(wàn)元，與目前引進(jìn)的軌檢車軌距檢測(cè)設(shè)備相比，成本費(fèi)用至少節(jié)省60％以上。
同類課題研究水平概述
- 經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外均有基于激光攝像技術(shù)的軌距參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，如鐵道科學(xué)研究院以激光攝像式軌距軌向系統(tǒng)替換現(xiàn)有的光電伺服式軌距-軌向系統(tǒng)改造GJ-4型軌檢車軌距-軌向檢測(cè)系統(tǒng)；煙臺(tái)大學(xué)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)鋼軌檢測(cè)系統(tǒng)采用激光近紅外線狀光源，CCD技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)；美國(guó)mermecgroup公司（原imagemap公司）研制的laserail軌道測(cè)量系統(tǒng)采用激光攝像、高速圖像處理技術(shù)取代了光電伺服技術(shù)；莫斯科地鐵系統(tǒng)的非接觸式光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)包含了5個(gè)CCD矩陣攝像機(jī)、4個(gè)線性CCD攝像機(jī)、5個(gè)紅外條形激光器和4個(gè)點(diǎn)狀紅外激光器；法國(guó)國(guó)鐵SNCF軌距的檢測(cè)采用激光三角法，包括旋轉(zhuǎn)激光器和攝像機(jī)等部分。但未見(jiàn)與該成果相同的基于棋盤格模板的多像機(jī)機(jī)器視覺(jué)軌道檢測(cè)系統(tǒng)定標(biāo)方法的報(bào)道。
