專利名稱：搗固車光電測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鐵路養(yǎng)護(hù)中軌道參數(shù)測量裝置，特別是一種搗固車光電測 量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著鐵路六次大提速后，鐵路線路質(zhì)量的要求大大提高，靠人工檢測和維護(hù)線 路質(zhì)量已經(jīng)不可能。必須采用大型養(yǎng)路機(jī)械一搗固車對(duì)線路進(jìn)行自動(dòng)檢測和維護(hù)，搗固 車是能夠同時(shí)檢測與修復(fù)鐵軌線路參數(shù)的專用車輛，其核心是對(duì)鐵軌線路參數(shù)的測量， 其 測量的精度直接關(guān)系到搗固車的性能和搗固作業(yè)質(zhì)量。搗固車對(duì)軌道參數(shù)的測量方法 通常是采用傳統(tǒng)的鋼絲弦測法，該方法是在搗固車從前到后依次設(shè)置檢測小車D、C、B 和A，在前、后檢測小車D和A之間張緊一根鋼絲作為弦線，在B、C檢測小車上裝有 位移傳感器，用來測量鋼絲至鐵軌的距離，弦線位于軌道中心線上，故搗固車在圓曲線 上時(shí)，就能測出C、B兩檢測小車在圓曲線上兩點(diǎn)間的矢距。但是，這樣的鋼絲弦測法 由于受到鋼絲本身的質(zhì)量與張力等因素的限制，存在測量精度低，鋼絲易磨損，抗振動(dòng) 環(huán)境差，維護(hù)較困難等缺點(diǎn)，已不能適應(yīng)高速鐵路的發(fā)展要求。為了解決傳統(tǒng)的鋼絲弦測法存在的問題，目前已有在搗固車上設(shè)置光電測試裝 置來檢測鐵軌線路參數(shù)的方法，如申請(qǐng)?zhí)枮?00810052352.6、申請(qǐng)人為天津市開希機(jī)器 視覺技術(shù)有限公司、名稱為用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置及其檢測方法的發(fā) 明專利申請(qǐng)，公開了一種光電測試裝置，由固態(tài)光電接收裝置和照明光源組成，作業(yè)區(qū) 設(shè)有前、中、后、終點(diǎn)四部測量小車，中部測量小車安裝有固態(tài)光電接收裝置，前部測 量小車中部、后部測量小車左右兩側(cè)及終點(diǎn)測量小車中部作為四個(gè)測量位均安裝照明光 源，固態(tài)光電接收裝置由四個(gè)光學(xué)成像透鏡組、四個(gè)CCD電荷耦合器件和相應(yīng)的處理電 路板組成，且每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光電系統(tǒng)，前光電系統(tǒng)接收 前部測量位的照明光源發(fā)出的光線，后光電系統(tǒng)接收后部測量位左右兩個(gè)照明光源(及 終點(diǎn)測量位照明光源)發(fā)出的光線，兩個(gè)光電系統(tǒng)分別將成像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送至計(jì)算機(jī) 處理，最終計(jì)算出線路的方向、線路的縱平和作業(yè)后線路的超高等參數(shù)。但是搗固車 在工作過程中總會(huì)發(fā)生振動(dòng)而導(dǎo)致固態(tài)光電接收裝置隨之發(fā)生振動(dòng)，由于固態(tài)光電接收 裝置是前后兩個(gè)獨(dú)立的光電系統(tǒng)分別接收前部和后部設(shè)置的照明光源的信號(hào)，并分別將 各自得到的圖像數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)處理，如當(dāng)某測量位因?yàn)殡S搗固車振動(dòng)而發(fā)生位置偏移 時(shí)，即此處的照明光源當(dāng)前位置相比原有位置存在偏差(如左右偏差或上下偏差)，這 樣光電系統(tǒng)拍攝得到的照明光源的成像位置會(huì)發(fā)生改變，將圖像數(shù)據(jù)輸送至計(jì)算機(jī)處理 后，導(dǎo)致計(jì)算得出的線路的方向、線路的縱平和作業(yè)后線路的超高等參數(shù)都會(huì)存在很大 誤差，故降低了測量精度，無法滿足搗固車現(xiàn)場要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)在檢測與修復(fù)鐵軌線路參數(shù)時(shí)搗固車采用傳統(tǒng)的鋼絲弦測法存在測量精度低，鋼絲易磨損，抗振動(dòng)環(huán)境差，維護(hù)較困難，而現(xiàn)有的在搗固車上設(shè)置光 電測試裝置來檢測鐵軌線路參數(shù)的方法，由于振動(dòng)引發(fā)測量位偏移而導(dǎo)致測量參數(shù)有誤 差從而降低測量精度問題，提供一種新型搗固車光電測量系統(tǒng)，能夠更好地適應(yīng)搗固車 現(xiàn)場要求，提高測量精度。本實(shí)用新型的技 術(shù)方案如下一種搗固車光電測量系統(tǒng)，包括前、中、后三部測量小車，還包括光學(xué)成像透 鏡、CCD相機(jī)和照明光源，所述光學(xué)成像透鏡和CCD相機(jī)均設(shè)置于中部測量小車中，所 述照明光源為三個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源，分別設(shè)置于前部測量小車的前方及后部測量小車后方的 左右兩側(cè)；所述CCD相機(jī)呈2*2前后并排排列，每臺(tái)CCD相機(jī)前端均設(shè)置有一個(gè)光學(xué)成 像透鏡，前排CCD相機(jī)采集前部測量小車的前方的照明光源的信號(hào)，后排CCD相機(jī)采集 后部測量小車后方的左右兩側(cè)的照明光源的信號(hào)，其特征在于，還包括嵌入式處理平臺(tái) 和信號(hào)電纜，所述CCD相機(jī)均通過信號(hào)電纜與嵌入式處理平臺(tái)相連，所述信號(hào)線纜中含 有保證四臺(tái)CCD相機(jī)在同一時(shí)刻開始拍攝圖像的同步信號(hào)線，所述嵌入式處理平臺(tái)通過 信號(hào)線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖信號(hào)，所述四臺(tái)CCD相機(jī)將同步拍攝的照明光源對(duì) 應(yīng)的光學(xué)成像透鏡成像后的圖像數(shù)據(jù)一起發(fā)送到嵌入式處理平臺(tái)中進(jìn)行耦合分析，計(jì)算 出鐵軌線路的幾何位置。所述計(jì)算鐵軌線路的幾何位置包括計(jì)算各照明光源相對(duì)中部測量小車的位置， 組合各照明光源間的相對(duì)位置變化，對(duì)計(jì)算出的照明光源位置進(jìn)行補(bǔ)償修正，從而計(jì)算 出軌道的曲率和高度差以得到鐵軌線路參數(shù)，所述鐵軌線路參數(shù)包括線路的方向、線路 的縱平和作業(yè)后線路的超高。還包括終部測量小車，所述照明光源還包括設(shè)置于終部測量小車的后方的第四 個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源，后排CCD相機(jī)還同步采集該第四個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源的信號(hào)。所述照明光源為激光光源。所述CCD相機(jī)采用數(shù)字輸出式線陣CCD相機(jī)。所述CCD相機(jī)具有可根據(jù)外部命令控制拍攝時(shí)刻的外觸發(fā)模式。所述光學(xué)成像透鏡包括標(biāo)準(zhǔn)成像鏡頭和柱透鏡，所述柱透鏡先將接收到的照明 光源的光錐面匯聚成一條線，標(biāo)準(zhǔn)成像鏡頭再將線聚焦到并排排列且相互傾斜45度的 CCD相機(jī)的靶面上。還包括獨(dú)立的用于實(shí)現(xiàn)與火車主電源隔離和濾波的二次電源模塊。還包括前后電子擺，前電子擺與前部測量小車的前方的照明光源在同一位置， 后電子擺與后部測量小車后方的左右兩側(cè)的照明光源的中間，嵌入式處理平臺(tái)通過信號(hào) 線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖信號(hào)的同時(shí)，同步采集前后電子擺的數(shù)據(jù)和測量小車位 移數(shù)據(jù)，組合所有的數(shù)據(jù)計(jì)算照明光源所在位置的軌道參數(shù)，并通過太網(wǎng)接口向搗固車 主控系統(tǒng)發(fā)送計(jì)算結(jié)果。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下本實(shí)用新型涉及的搗固車光電測量系統(tǒng)，包括光學(xué)成像透鏡、CCD相機(jī)、照明 光源、嵌入式處理平臺(tái)和信號(hào)電纜，嵌入式處理平臺(tái)通過信號(hào)線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī) 同步采圖信號(hào)，四臺(tái)CCD相機(jī)同步拍攝各自對(duì)應(yīng)的照明光源經(jīng)光學(xué)成像透鏡成像后的圖 像，并將圖像結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送到嵌入式處理平臺(tái)中耦合在一起分析，即在計(jì)算某測量位的相對(duì)位置時(shí)，也會(huì)受到所有已采集到的其它測量位的參與，故在計(jì)算時(shí)能夠抵消由于振 動(dòng)引發(fā)的測量位偏移，減少測量參數(shù)的誤差，可以更好地適應(yīng)鐵路搗固車現(xiàn)場要求，由 于該系統(tǒng)并非將前后兩個(gè)獨(dú)立的光電系統(tǒng)發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)單獨(dú)分析，故即使搗固車在工 作過程中會(huì)發(fā)生振動(dòng)，該系統(tǒng)能夠精確計(jì)算得出的線路的方向、線路的縱平和作業(yè)后線 路的超高等參數(shù)。采用光電原理測量軌道縱平和橫平參數(shù)，可替代原鋼絲弦線的軌道參 數(shù)測量裝置，避免了傳統(tǒng)的鋼絲弦測法存在測量精度低，鋼絲易磨損，抗振動(dòng)環(huán)境差， 維護(hù)較困難的問題，又避免了采用每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光電系 統(tǒng)測量造成的測量精度低的問題，本實(shí)用新型的該系統(tǒng)提高了測量精度，可以滿足搗固 車現(xiàn)場要求。設(shè)置第四個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源，使得該系統(tǒng)能夠進(jìn)行四點(diǎn)法測量，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)三 點(diǎn)法和四點(diǎn)法轉(zhuǎn)換。設(shè)置獨(dú)立的二次電源模塊，實(shí)現(xiàn)與火車主電源隔離和濾波。降低主電源由于發(fā) 動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化引起的電源波動(dòng)和電磁干擾，可以保護(hù)測量系統(tǒng)內(nèi)各電氣模塊。

圖1為本實(shí)用新型搗固車光電測量系統(tǒng)實(shí)施例一俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型搗固車光電測量系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示的搗固車光電測量系統(tǒng)的工作流程圖。圖4為BD段鐵軌正矢r計(jì)算原理圖。圖5為中部測量小車超高h(yuǎn)計(jì)算原理圖。圖中各標(biāo)號(hào)列示如下1-鐵軌；2-終部測量小車；3-后部測量小車；4-中部測量小車；5-前部測量 小車；6-測量模組；7-CCD相機(jī)；8-CCD相機(jī)；9-CCD相機(jī)；10-CCD相機(jī)；11-鏡 頭；12-鏡頭；13-鏡頭；14-鏡頭；15-嵌入式處理平臺(tái)；16-信號(hào)電纜；17-以太網(wǎng) 口； 18-前電子擺；19-后電子擺。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。圖1為本實(shí)用新型搗固車光電測量系統(tǒng)實(shí)施例一俯視結(jié)構(gòu)示意圖，包括隨搗固 車在鐵軌1上一起運(yùn)動(dòng)的四個(gè)測量小車，即終部測量小車2、后部測量小車3、中部測量 小車4及前部測量小車5，在測量小車2、3、5上依次設(shè)置四個(gè)測量點(diǎn)A、Bi、B2、D， 在測量點(diǎn)處分別設(shè)置有照明光源，該光源為遠(yuǎn)程點(diǎn)光源，照明光源提供用于測量的高亮 度可控光源，是測量的基準(zhǔn)點(diǎn)，可采用光點(diǎn)小、亮度高的激光光源，其中照明光源A和 D位于鐵軌斷面的中線上，照明光源Bl和B2以鐵軌中線左右對(duì)稱，間隔600毫米放置。 A、Bl和B2位于搗固車測量小車后方，D位于搗固車測量小車前方。此外，照明光源 可通過嵌入式處理平臺(tái)15遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)法(Bi、B2、D)和四點(diǎn)法(A、Bi、B2、 D)轉(zhuǎn)換。測量模組6設(shè)置在中部測量小車4上，用于收集照明光源發(fā)出的光線角度，計(jì) 算出照明光源相對(duì)于測量點(diǎn)的位置信息，是測量的核心部件。測量模組6包括光學(xué)成像透鏡、CCD相機(jī)和嵌入式處理平臺(tái)，其中，光學(xué)成像透鏡和CCD相機(jī)均設(shè)置有四個(gè)，每 臺(tái)CCD相機(jī)前端均設(shè)置有一個(gè)光學(xué)成像透鏡，四個(gè)CCD相機(jī)呈2*2陣列前后并排排列， 前排兩臺(tái)CCD相機(jī)采集前部測量小車5的前方的照明光源(即D處)的信號(hào)，后排兩臺(tái) CCD相機(jī)采集后部測量小車3后方的左右兩側(cè)(即Bl和B2處)的照明光源的信號(hào)，四 臺(tái)CCD相機(jī)在嵌入式處理平臺(tái)的控制下同步拍攝照明光源對(duì)應(yīng)的光學(xué)成像透鏡成像后的 圖像，并各自得到的圖像數(shù)據(jù)一起發(fā)送到嵌入式處理平臺(tái)中進(jìn)行耦合分析，計(jì)算出照明 光源的精確位置，從而計(jì)算出軌道的曲率和高度差以得到鐵軌線路的方向、縱平和作業(yè) 后線路的超高等鐵軌線路參數(shù)，可以更好地適應(yīng)鐵路搗固車現(xiàn)場要求，提高測量精度。圖2為本實(shí)用新型搗固車光電測量系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，該測量系統(tǒng)包 括四個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)照明光源A、Bi、B2、D，設(shè)置在中部測量小車4上的測量模組6可隨搗 固車一起運(yùn)動(dòng)，也可以相對(duì)搗固車前后移動(dòng)，包括四臺(tái)帶鏡頭的CCD相機(jī)、嵌入式處理 平臺(tái)15、信號(hào)線纜16、以太網(wǎng)接口 17，其中，四臺(tái)帶鏡頭的CCD相機(jī)為CCD相機(jī)7-10 及各自對(duì)應(yīng)的鏡頭11-14，該CCD相機(jī)優(yōu)選采用數(shù)字輸出式線陣CCD相機(jī)，圖像數(shù)據(jù)通 過高速通道輸入嵌入式處理平臺(tái)處理，CCD相機(jī)具有外觸發(fā)模式，可根據(jù)外部命令控制 拍攝時(shí)刻。使用相互傾斜45度放置的CCD相機(jī)7、8拍攝照明光源D，另兩臺(tái)CCD相 機(jī)9、10也是相互傾斜45度放置用于拍攝照明光源A、Bi、B2，通過四臺(tái)線陣CCD相 機(jī)實(shí)時(shí)采集由照明光源D、B和A生成的圖像，計(jì)算A、Bi、B2、D相對(duì)于中部測量小 車(或C處)的精確位置，進(jìn)而計(jì)算出C處位置軌道的曲率、高度差等重要參數(shù)。在計(jì) 算某測量位的相對(duì)位置時(shí)，也會(huì)受 到所有已采集到的其它測量位的參與假設(shè)由于搗固 車的振動(dòng)D點(diǎn)發(fā)生偏移，如高度方向存在向下偏差時(shí)，此時(shí)A、Bi、B2點(diǎn)高度方向相應(yīng) 抬高，則在計(jì)算時(shí)會(huì)通過對(duì)A、Bi、B2高度方向的位置差來修正D點(diǎn)高度方向的偏差， 故在計(jì)算時(shí)能夠抵消由于振動(dòng)引發(fā)的測量位偏移，減少測量參數(shù)的誤差，可以更好地適 應(yīng)鐵路搗固車現(xiàn)場要求。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集，照明光源可以通過光學(xué)成像透鏡如柱透 鏡配合線陣CCD相機(jī)采樣，通過兩個(gè)分別與水平面左右傾斜45°的柱面鏡將照明光源成 像為左右傾斜45°的光條紋，而兩個(gè)線陣CCD相機(jī)與柱面鏡方向(光條紋方向)垂直布 置，成像鏡頭再將線聚焦到并排排列且相互傾斜45度的CCD相機(jī)的靶面上。根據(jù)兩個(gè) 方向的光條紋與對(duì)應(yīng)線陣CCD的交點(diǎn)，結(jié)合視覺系統(tǒng)參數(shù)，可以計(jì)算出被觀測照明光源 的位置。圖1中所示A、C、D之間相對(duì)位置不變，AB從12.615 11.415米變化，BC 從5.88 7.08米變化，其中B為Bl與B2連線的中點(diǎn)；測量范圍士450mmX 士450mm ； 測量精度D、B點(diǎn)均為0.2mm。圖2中所示實(shí)施例，該測量系統(tǒng)中還設(shè)置有獨(dú)立的二次 電源模塊，實(shí)現(xiàn)與火車主電源隔離和濾波。降低主電源由于發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化引起的電源 波動(dòng)和電磁干擾，可以保護(hù)測量系統(tǒng)內(nèi)各電氣模塊。還包括前后電子擺，前電子擺18與 D點(diǎn)在同一位置，后電子擺19與設(shè)置在Bl和B2中間。嵌入式處理平臺(tái)15是測量系統(tǒng) 的控制核心，它通過信號(hào)線纜16發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖信號(hào)，同時(shí)同步采集前后電 子擺18、19的數(shù)據(jù)和各測量小車位移數(shù)據(jù)，組合所有的數(shù)據(jù)計(jì)算測量裝置所在位置的軌 道參數(shù)，并通過太網(wǎng)接口 17向搗固車主控系統(tǒng)發(fā)送計(jì)算結(jié)果。實(shí)施例二所示的搗固車光電測量系統(tǒng)的工作流程圖如圖3所示，具體步驟如 下[0032](1)通過以太網(wǎng)接口接收搗固車主控系統(tǒng)發(fā)出的指令，完成對(duì)CCD相機(jī)、照明 光源、二次電源模塊配置，以及軌道參數(shù)初始化等工作，準(zhǔn)備好進(jìn)行圖像采集和處理。(2)嵌入式處 理平臺(tái)發(fā)出同步工作命令，四臺(tái)CCD相機(jī)同步采集各照明光源圖 像；同時(shí)采集前后電子擺和各測量小車位置數(shù)據(jù)。(3)組合CCD相機(jī)7和CCD相機(jī)8的圖像，計(jì)算照明光源D在鐵軌斷面上相對(duì) 中部測量小車4位置；組合CCD相機(jī)9和CCD相機(jī)10圖像，計(jì)算照明光源Bi、B2， 以及A(四點(diǎn)法時(shí))在鐵軌斷面上相對(duì)中部測量小車4位置；組合四個(gè)照明光源間的相對(duì) 位置變化，計(jì)算中部測量小車的姿態(tài)變化，對(duì)計(jì)算出的照明光源位置進(jìn)行補(bǔ)償修正。(4)通過前后電子擺的數(shù)據(jù)獲得軌道斷面與當(dāng)?shù)卮咕€的夾角。(5)由于光源間相對(duì)位置是固定的，根據(jù)中部測量小車4的位置，可以計(jì)算出中 部測量小車4與各照明光源的距離。組合四個(gè)光源在鐵軌斷面上相對(duì)中部測量小車4的 位置，可以計(jì)算出中部測量小車4所在位置處鐵軌的正矢。(6)根據(jù)電子擺指示的角度，組合照明光源Bl和B2高度差，以及中測量小車4 與照明光源Bi、B2小車距離，可以計(jì)算出中測量小車4位置兩側(cè)鐵軌的超高。(7)將計(jì)算得到的正矢和超高，通過以太網(wǎng)發(fā)送到搗固車主控系統(tǒng)。圖4為BD段鐵軌正矢r計(jì)算原理圖。通過CCD相機(jī)9和10拍攝的圖像分別計(jì) 算出照明光源Bl和B2相對(duì)C處CCD相機(jī)9和10的位置在水平上投影，求平均后獲得 后部測量小車鐵軌中心處與中部測量小車鐵軌中心在水平方向位置差Rb ；通過CCD相機(jī) 7和8拍攝的圖像計(jì)算出照明光源D相對(duì)C處CCD相機(jī)7和8的位置在水平方向投影， 得到前部測量小車鐵軌中心處與中部測量小車鐵軌中心在水平方向位置差Rd;中部測量小車的C處正矢(矢距)r = (Rb-Rd) *Ldc/ (Ldc+Lbc) +Rd圖5為中部測量小車超高h(yuǎn)計(jì)算原理圖。假設(shè)電子擺測量的后測量小車傾斜角 為Θ，L12為照明光源Bl和B2的安裝間距，Lr為鐵軌軌距，H12為Bl和B2相對(duì)中 部測量小車C處測量得到的高度差。中部測量小車C處超高h(yuǎn) = Lr* (tg θ +H12/L12)本實(shí)用新型的光電測量系統(tǒng)可以克服鋼絲磨損后產(chǎn)生系統(tǒng)測量誤差的缺點(diǎn)，提 供高精度、高速度的鐵軌參數(shù)測量結(jié)果。由于測量速度快，可以利用多次測量結(jié)果進(jìn)行 分析和處理后再給出最終測量值，提高測量結(jié)果對(duì)環(huán)境振動(dòng)的抗干擾能力。優(yōu)選地，將四臺(tái)帶鏡頭的CCD相機(jī)、嵌入式處理平臺(tái)、信號(hào)線纜、以太網(wǎng)口等 統(tǒng)一密閉封裝到一個(gè)箱體中，可滿足火車車體外部安裝要求。每個(gè)照明光源都單獨(dú)密閉 封裝，可滿足火車車體外部安裝要求。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā) 明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本 發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng) 造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其 改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種搗固車光電測量系統(tǒng)，包括前、中、后三部測量小車，還包括光學(xué)成像透 鏡、CCD相機(jī)和照明光源，所述光學(xué)成像透鏡和CCD相機(jī)均設(shè)置于中部測量小車中，所 述照明光源為三個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源，分別設(shè)置于前部測量小車的前方及后部測量小車后方的 左右兩側(cè)；所述CCD相機(jī)呈2*2前后并排排列，每臺(tái)CCD相機(jī)前端均設(shè)置有一個(gè)光學(xué)成 像透鏡，前排CCD相機(jī)采集前部測量小車的前方的照明光源的信號(hào)，后排CCD相機(jī)采集 后部測量小車后方的左右兩側(cè)的照明光源的信號(hào)，其特征在于，還包括嵌入式處理平臺(tái) 和信號(hào)電纜，所述CCD相機(jī)均通過信號(hào)電纜與嵌入式處理平臺(tái)相連，所述信號(hào)線纜中含 有保證四臺(tái)CCD相機(jī)在同一時(shí)刻開始拍攝圖像的同步信號(hào)線，所述嵌入式處理平臺(tái)通過 信號(hào)線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖信號(hào)，所述四臺(tái)CCD相機(jī)將同步拍攝的照明光源對(duì) 應(yīng)的光學(xué)成像透鏡成像后的圖像數(shù)據(jù)一起發(fā)送到嵌入式處理平臺(tái)中進(jìn)行耦合分析，計(jì)算 出鐵軌線路的幾何位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算鐵軌線路的幾 何位置包括計(jì)算各照明光源相對(duì)中部測量小車的位置，組合各照明光源間的相對(duì)位置變 化，對(duì)計(jì)算出的照明光源位置進(jìn)行補(bǔ)償修正，從而計(jì)算出軌道的曲率和高度差以得到鐵 軌線路參數(shù)，所述鐵軌線路參數(shù)包括線路的方向、線路的縱平和作業(yè)后線路的超高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括終部測量小 車，所述照明光源還包括設(shè)置于終部測量小車的后方的第四個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源，后排CCD相 機(jī)還同步采集該第四個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)光源的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光源為激光光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，所述CCD相機(jī)采 用數(shù)字輸出式線陣CCD相機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，所述CCD相機(jī)具有可 根據(jù)外部命令控制拍攝時(shí)刻的外觸發(fā)模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像透鏡包括 標(biāo)準(zhǔn)成像鏡頭和柱透鏡，所述柱透鏡先將接收到的照明光源的光錐面匯聚成一條線，標(biāo) 準(zhǔn)成像鏡頭再將線聚焦到并排排列且相互傾斜45度的CCD相機(jī)的靶面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括獨(dú)立的用于實(shí)現(xiàn) 與火車主電源隔離和濾波的二次電源模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搗固車光電測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括前后電子擺，前 電子擺與前部測量小車的前方的照明光源在同一位置，后電子擺與后部測量小車后方的 左右兩側(cè)的照明光源的中間，嵌入式處理平臺(tái)通過信號(hào)線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖 信號(hào)的同時(shí)，同步采集前后電子擺的數(shù)據(jù)和測量小車位移數(shù)據(jù)，組合所有的數(shù)據(jù)計(jì)算照 明光源所在位置的軌道參數(shù)，并通過太網(wǎng)接口向搗固車主控系統(tǒng)發(fā)送計(jì)算結(jié)果。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種搗固車光電測量系統(tǒng)，包括前、中、后三部測量小車，光學(xué)成像透鏡、CCD相機(jī)和照明光源，還包括嵌入式處理平臺(tái)和信號(hào)電纜，CCD相機(jī)均通過信號(hào)電纜與嵌入式處理平臺(tái)相連，信號(hào)線纜中含有保證四臺(tái)CCD相機(jī)在同一時(shí)刻開始拍攝圖像的同步信號(hào)線，嵌入式處理平臺(tái)通過信號(hào)線纜發(fā)出四臺(tái)CCD相機(jī)同步采圖信號(hào)，四臺(tái)CCD相機(jī)將同步拍攝的照明光源對(duì)應(yīng)的光學(xué)成像透鏡成像后的圖像數(shù)據(jù)一起發(fā)送到嵌入式處理平臺(tái)中進(jìn)行耦合分析，計(jì)算出鐵軌線路的幾何位置。該搗固車光電測量系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)搗固車現(xiàn)場要求，提高測量精度。
文檔編號(hào)E01B27/20GK201794010SQ201020534729
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者劉學(xué)海, 盧明舫, 張勇, 金剛 申請(qǐng)人:北京凌云光視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司, 襄樊金鷹軌道車輛有限責(zé)任公司