基本信息
- 項目名稱：
- 基于機器視覺技術的軌距參數(shù)檢測儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 國內(nèi)廣泛采用的第四代軌檢車采用光電傳感和伺服機構(gòu)對軌距進行測量，缺點是現(xiàn)場振動導致伺服機構(gòu)容易損壞。近幾年來，隨著計算機圖像處理技術的完善，使得此基于圖像測量軌距的研究得以迅速發(fā)展，以增加鋼軌測量系統(tǒng)的精度并降低成本（該產(chǎn)品檢測精度≤0.5mm）。
- 詳細介紹：
- 首先，采用4個高速CCD攝像機和2個激光結(jié)構(gòu)光源組成軌道檢測系統(tǒng)，使激光照射在鋼軌上，利用CCD攝像機獲取鋼軌斷面輪廓圖； 其次，采用數(shù)字圖像處理技術（在RBG顏色空間通過提取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量匹配點），得到兩側(cè)鋼軌輪廓圖，計算軌距測量點在世界坐標系中的位置； 最后，根據(jù)空間中兩點距離計算出軌距參數(shù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的 國內(nèi)廣泛采用的第四代軌檢車采用光電傳感和伺服機構(gòu)對軌距進行測量，缺點是現(xiàn)場振動導致伺服機構(gòu)容易損壞。近幾年來，隨著計算機圖像處理技術的完善，使得此基于圖像測量軌距的研究得以迅速發(fā)展，以增加鋼軌測量系統(tǒng)的精度并降低成本（該產(chǎn)品檢測精度≤0.5mm）。 基本思路 首先，采用4個高速CCD攝像機和2個激光結(jié)構(gòu)光源組成軌道檢測系統(tǒng)，使激光照射在鋼軌上，利用CCD攝像機獲取鋼軌斷面輪廓圖 其次，采用數(shù)字圖像處理技術（在RBG顏色空間通過提取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量匹配點），得到兩側(cè)鋼軌輪廓圖，計算軌距測量點在世界坐標系中的位置 最后，根據(jù)空間中兩點距離計算出軌距參數(shù)。 創(chuàng)新點 1.在國內(nèi)首次實現(xiàn)了一種基于機器視覺的動態(tài)非接觸測量系統(tǒng)（國內(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構(gòu)對軌距進行測量） 2.研究出基于定標方程與線性方程組結(jié)合的檢測點定位方法，打破了傳統(tǒng)的基于相似度的搜索匹配方法，使得匹配點的定位具有解析解 技術關鍵 1、無公共視場的多像機多視場的系統(tǒng)定標研究 2、運動過程中圖像的定點采集及定位技術研究 3、軌距測量匹配點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 主要技術指標： 1、軌距測量方法及檢測精度 2、基于機器視覺的軌道檢測系統(tǒng)定標方法 3、鋼軌輪廓的圖像處理方法和技術 4、多相機視覺系統(tǒng)定標方法
科學性、先進性
- 作品的先進性 1)該檢測系統(tǒng)采用兩套激光器照射在鋼軌上，CCD攝像機捕捉鋼軌圖像； 2)還設計了基于棋盤格模板的多相機機器視覺軌道檢測系統(tǒng)定標方法和技術方案； 3)研究了基于RGB色彩空間、差影和動態(tài)迭代的鋼軌斷面輪廓處理方法。 而我國現(xiàn)有的第4代軌檢車采用光電傳感和伺服機構(gòu)對軌距進行測量，其主要缺點是現(xiàn)場振動導致伺服機構(gòu)容易損壞。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品2009年07月經(jīng)上海市計量測試技術研究院技術鑒定； 2.本作品2009年08月經(jīng)華東國家計量測試中心進行精度技術鑒定。 3.本產(chǎn)品2010年12月經(jīng)上海科學技術情報研究所出具水平檢索報告： 該項目采用與國際知名公司同等技術，研究出基于機器視覺的軌距參數(shù)輕型軌道檢測儀，測量指標與國內(nèi)外相關報道相當，達到國際先進水平。 4.本產(chǎn)品2010年12月經(jīng)上?？茖W技術情報研究所出具科技查新報告： 經(jīng)國內(nèi)外文獻檢索分析，出該委托人發(fā)表的論文外，未見與該成果相同的報道。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 技術合作
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 適用范圍： 1、由于該設計小巧便攜，可將其直接安裝在處于運營狀態(tài)的軌道車輛中，從而減少檢測時間，降低檢測成本。 2、在不同速度下，對同一點的軌距測量誤差小、重復性高，測量精度基本不受車輛通過速度的影響；同時，測量精度基本也不受測量車輛振動狀態(tài)的影響，具有較好的穩(wěn)定性。 推廣前景： 1. 隨著我國客運鐵路的不斷提速（120Km/h）及高速鐵路（270Km/h-350Km/h）時代的到來，由于路基沉降及鋼軌熱脹冷縮等原因帶來的軌距微小變化將嚴重影響列車安全運行，因此非常需要一種檢測精度高，能實時監(jiān)控鋼軌狀態(tài)的檢測儀。 2. 如果本項目成果能夠得到應用，形成軌距、鋼軌斷面輪廓檢測產(chǎn)品費用約200萬元，與目前引進的軌檢車軌距檢測設備相比，成本費用至少節(jié)省60％以上。
同類課題研究水平概述
- 經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外均有基于激光攝像技術的軌距參數(shù)檢測系統(tǒng)，如鐵道科學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-軌向檢測系統(tǒng)；煙臺大學的實時動態(tài)鋼軌檢測系統(tǒng)采用激光近紅外線狀光源，CCD技術及計算機圖像處理技術；美國mermecgroup公司（原imagemap公司）研制的laserail軌道測量系統(tǒng)采用激光攝像、高速圖像處理技術取代了光電伺服技術；莫斯科地鐵系統(tǒng)的非接觸式光學測量系統(tǒng)包含了5個CCD矩陣攝像機、4個線性CCD攝像機、5個紅外條形激光器和4個點狀紅外激光器；法國國鐵SNCF軌距的檢測采用激光三角法，包括旋轉(zhuǎn)激光器和攝像機等部分。但未見與該成果相同的基于棋盤格模板的多像機機器視覺軌道檢測系統(tǒng)定標方法的報道。
