專利名稱：一種新型軌距測(cè)量車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及軌距測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及到一種可以測(cè)量鐵軌間距的軌距測(cè)量車。
背景技術(shù)：
軌距不平順會(huì)導(dǎo)致車輪掉道或卡軌，及時(shí)軌距尚未擴(kuò)大到會(huì)使車輪掉道的程度， 由于斜度較大的車輪踏面將使鋼軌遭受額外增加的水平推力，因此如果車輪踏面的大坡度段進(jìn)入軌頂內(nèi)側(cè)圓弧以內(nèi)也應(yīng)當(dāng)避免。短距離內(nèi)軌距變化劇烈，表明存在嚴(yán)重的方向不平順，當(dāng)然也會(huì)影響列車安全，因此軌距參數(shù)是軌道監(jiān)測(cè)中必不可少的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。長期以來，對(duì)軌距等不平順參數(shù)的監(jiān)測(cè)都采用手工測(cè)量的方法。然而國際上在70 年代末開始對(duì)鋼軌軌距的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的研究，特別是日本、德國等發(fā)達(dá)國家在80年代前后開始利用計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)進(jìn)行鋼軌監(jiān)測(cè)，但是受制于計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的限制，并沒有很好解決這類問題。我國在90年代開始這個(gè)項(xiàng)目的研究，其中第四代軌檢車采用了光電傳感和伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，其主要缺點(diǎn)是由于現(xiàn)藏震動(dòng)的原因，伺服機(jī)構(gòu)容易損壞。隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，由線光源、圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)幾部分構(gòu)成的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)被研制出來，如何利用機(jī)器視覺技術(shù)達(dá)到提高軌道監(jiān)測(cè)精度， 是業(yè)內(nèi)共同研究的方向。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種新型軌距測(cè)量車，以解決現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量方法，測(cè)量不精確的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案—種新型軌距測(cè)量車，包括車廂，車廂底部設(shè)置有在鐵軌上運(yùn)行的車輪，車廂內(nèi)設(shè)置有座椅、工作臺(tái)和用來驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，車廂內(nèi)還設(shè)置有電控箱、尾部設(shè)置有油箱，車廂尾部下方設(shè)置有一相機(jī)安裝支架，該支架上設(shè)置有背對(duì)的兩組CXD攝像機(jī)，每組包含兩個(gè)間隔開的CCD攝像機(jī)，在兩個(gè)間隔開的CCD攝像機(jī)之間各設(shè)置有一個(gè)扇形激光器，每組CCD攝像機(jī)具有共同的視場(chǎng)，兩組CCD攝像機(jī)沒有共同的視場(chǎng)，分別朝向不同的鐵軌，兩組CXD攝像機(jī)拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述工作臺(tái)上的中央處理器，計(jì)算軌距。依照本實(shí)用新型較佳實(shí)施例所述的新型軌距測(cè)量車，所述的4個(gè)CCD攝像機(jī)構(gòu)成兩組沒有公共視場(chǎng)的雙目系統(tǒng)，通過變換關(guān)系矩陣計(jì)算可以得到2個(gè)攝像機(jī)的位置關(guān)系矩陣，還包括激光雕刻得到的標(biāo)定板，在該標(biāo)定板上選擇空間坐標(biāo)是已知的角點(diǎn)，得到每個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)，進(jìn)行單個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定得到攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)。由于采用了以上的技術(shù)特征，使得本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果第一、本實(shí)用新型提供的新型軌距測(cè)量車，利用兩組背對(duì)式的雙目視覺成像系統(tǒng)，配合世界坐標(biāo)，計(jì)算兩個(gè)鐵軌之間的間距，可以提高精度和準(zhǔn)確性；當(dāng)然，實(shí)施本實(shí)用新型內(nèi)容的任何一個(gè)具體實(shí)施例，并不一定同時(shí)具有以上全部的技術(shù)效果。

圖1是本實(shí)用新型提供的軌距測(cè)量車的示意圖；圖2是本實(shí)用新型中的相機(jī)安裝支架的示意圖。
具體實(shí)施方式
為便于理解，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的新型軌距測(cè)量車，包括車廂10，車廂10底部設(shè)置有在鐵軌上運(yùn)行的車輪11，車廂10內(nèi)設(shè)置有座椅12、工作臺(tái)17和用來驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，車廂10內(nèi)還設(shè)置有電控箱14、尾部設(shè)置有油箱15，車廂尾部下方設(shè)置有一相機(jī)安裝支架16。請(qǐng)同時(shí)參考圖2，支架16上設(shè)置有背對(duì)的兩組CXD攝像機(jī)，每組包含兩個(gè)間隔開的CXD攝像機(jī)，在兩個(gè)間隔開的CXD攝像機(jī)之間各設(shè)置有一個(gè)扇形激光器，每組CXD攝像機(jī)具有共同的視場(chǎng)，兩組CCD攝像機(jī)沒有共同的視場(chǎng)，分別朝向不同的鐵軌，兩組CCD攝像機(jī)拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述工作臺(tái)17上的中央處理器，計(jì)算軌距。新型軌距測(cè)量車包括激光雕刻得到的標(biāo)定板，中央處理器將空間坐標(biāo)的原點(diǎn)選擇建立在標(biāo)定板上。在該標(biāo)定板上選擇空間坐標(biāo)是已知的角點(diǎn)，得到每個(gè)角點(diǎn)的像素坐標(biāo)，進(jìn)行單個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定得到攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，中央處理器通過對(duì)應(yīng)的變換矩陣可以得到2個(gè)CXD攝像機(jī)的相對(duì)關(guān)系矩陣，進(jìn)一步得到中央處理器通過變換矩陣得到4個(gè)CXD 攝像機(jī)的任意2個(gè)的相對(duì)位置關(guān)系矩陣。所述的4個(gè)CXD攝像機(jī)構(gòu)成兩組沒有公共視場(chǎng)的雙目系統(tǒng)，通過變換關(guān)系矩陣計(jì)算可以得到2個(gè)攝像機(jī)的位置關(guān)系矩陣，中央處理器通過空間重建我們得到每一邊的1點(diǎn)的空間坐標(biāo)，再通過兩邊雙目系統(tǒng)的位置關(guān)系矩陣，我們就建立起來兩邊2個(gè)點(diǎn)的空間位置關(guān)系，從而得到我們關(guān)心的軌距。如圖2所示，在左右鋼軌內(nèi)側(cè)安裝扇形激光光源1和2，扇形激光光源1和2垂直照射在鋼軌上，在鋼軌內(nèi)側(cè)形成一個(gè)鋼軌半斷面輪廓，分別由左右兩側(cè)交匯式雙目立體視覺系統(tǒng)四個(gè)CXD攝像機(jī)C1、C2、C3、C4來撲捉鋼軌斷面光帶圖像，通過圖像分析、匹配和立體視覺算法獲得左右鋼軌頂部一下16mm處的空間坐標(biāo)(軌距點(diǎn))。由雙目視覺系統(tǒng)理論可知， 對(duì)于左側(cè)雙目視覺系統(tǒng)CXD攝像機(jī)C1、C2，假設(shè)攝像機(jī)已定標(biāo)，則可知攝像機(jī)C1、C2的內(nèi)部參數(shù)Al和A2，以及他們之間的幾何關(guān)系Rli2和1\,2，將雙目視覺系統(tǒng)的世界坐標(biāo)系固定于攝像機(jī)Cl的光心上，則他們的投影矩陣分別SM1=A1I=A1 (I為單位矩陣)，M2=A2[R1^2Tli2],投影關(guān)系可由公式(1-1)和(1-2)表示。其中^…“為空間點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)中分量，在計(jì)算時(shí)可消去，(U1, V1)和(u2，v2)為軌距點(diǎn) P1分別在攝像機(jī)(^和(2所拍攝圖像中的圖像坐標(biāo)，可通過圖像分析匹配得到，(Xvl， Z“ )為P1的空間坐標(biāo)，由立體視覺三維重建理論可知，可通過公式1-1和1-2求得，同理， 對(duì)于右側(cè)雙目視覺系統(tǒng)(由CXD攝像機(jī)C3和C4構(gòu)成)，令世界坐標(biāo)系固定于攝像頭C3的光心上，可求出右側(cè)鋼軌軌距點(diǎn)已的空間坐標(biāo)C^，JV，ζ…)。另外，通過定標(biāo)的方式，還可由求出CXD攝像機(jī)Cl和C3之間的幾何關(guān)系Rli3和T1,3，因此可將P1和已的空間坐標(biāo)( Xfrl，J^, Z“ )和Crlff，JV，Z 映射到同一世界坐標(biāo)下。通過空間距離公式可求得軌跡點(diǎn)P1和已之間的距離，即為所要求的軌距值。綜上所述，由于采用了以上的技術(shù)特征，使得本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果第一、本實(shí)用新型提供的新型軌距測(cè)量車，利用兩組背對(duì)式的雙目視覺成像系統(tǒng)， 配合世界坐標(biāo)中的坐標(biāo)，計(jì)算兩個(gè)鐵軌之間的間距，可以提高精度和準(zhǔn)確性。當(dāng)然，實(shí)施本實(shí)用新型內(nèi)容的任何一個(gè)具體實(shí)施例，并不一定同時(shí)具有以上全部的技術(shù)效果。以上公開的僅僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但并非用來限制其本身，任何熟習(xí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神內(nèi)涵的情況下，所做的均等變化和更動(dòng)，均應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種新型軌距測(cè)量車，其特征在于，包括車廂，車廂底部設(shè)置有在鐵軌上運(yùn)行的車輪，車廂內(nèi)設(shè)置有座椅、工作臺(tái)和用來驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，車廂內(nèi)還設(shè)置有電控箱、 尾部設(shè)置有油箱，車廂尾部下方設(shè)置有一相機(jī)安裝支架，該支架上設(shè)置有背對(duì)的兩組CCD 攝像機(jī)，每組包含兩個(gè)間隔開的CXD攝像機(jī)，在兩個(gè)間隔開的CXD攝像機(jī)之間各設(shè)置有一個(gè)扇形激光器，每組CCD攝像機(jī)具有共同的視場(chǎng)，兩組CCD攝像機(jī)沒有共同的視場(chǎng)，分別朝向不同的鐵軌，兩組CXD攝像機(jī)拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述工作臺(tái)上的中央處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的新型軌距測(cè)量車，其特征在于，所述的4個(gè)CCD攝像機(jī)構(gòu)成兩組沒有公共視場(chǎng)的雙目系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種新型軌距測(cè)量車，包括車廂，成像底部設(shè)置有在鐵軌上運(yùn)行的車輪，車廂內(nèi)設(shè)置有座椅、工作臺(tái)和用來驅(qū)動(dòng)車輪運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，車廂內(nèi)還設(shè)置有電控箱、尾部設(shè)置有油箱，車廂尾部下方設(shè)置有一相機(jī)安裝支架，該支架上設(shè)置有背對(duì)的兩組CCD攝像機(jī)，每組包含兩個(gè)間隔開的CCD攝像機(jī)，在兩個(gè)間隔開的CCD攝像機(jī)之間各設(shè)置有一個(gè)扇形激光器，每組CCD攝像機(jī)具有共同的視場(chǎng)，兩組CCD攝像機(jī)沒有共同的視場(chǎng)，分別朝向不同的鐵軌，兩組CCD攝像機(jī)拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)送給工作臺(tái)上的中央處理器，計(jì)算軌距。本實(shí)用新型具有精度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61K9/00GK202163455SQ20112025045
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者朱文發(fā), 李立明, 柴曉冬, 潘海澤, 羅永建, 鄭樹彬 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)