基于机器视觉的跨座式单轨交通PC轨道梁晃动量检测研究

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跨座式单轨交通PC轨道梁交通制式技术,是通过单根轨道来支承、稳定和导向,车体骑跨在轨道梁上运行的交通制式。在国内尚属首次引进,其技术的主要特点是:以梁代轨,这种桥梁不但具有传统桥梁的承载功能作用,更重要的还具有轻轨列车行驶的轨道功能作用。通常称“跨座式单轨交通PC轨道梁”,以下简称“轨道梁”。   轨道梁因安装或制造等问题,轻轨列车在其上行驶时,轨道梁可能会由于轻轨列车的压力而产生横向的摆动;严重时会使两相邻轨道梁产生严重错位,阻碍轻轨列车的运行,严重威胁轻轨列车的运行安全。   由于轨道梁高空架设,由人工方法撬动轨道梁,通过位移传感器或其他位移计量仪器来测量梁体的横向晃动幅度,工人安全性得不到保障,劳动强度大,缺乏准确性和规范化,并且精度较低。在国家科技支撑计划2007BAG06806的资助下,此文提出了一种安装于工程巡检车上的基于机器视觉的、非接触式的检测方法。该方法安全,快速,精度高。在轨道梁晃动幅度检测中,达到了预期效果。   此文的主要工作如下:   ①搭建系统的硬件平台,给出系统的工作原理和结构;分析并选择光源、摄像机、镜头、工控机等硬件设备,分析选型后的系统性能,对不符合要求的部分重新设计,保证系统中各个参数之间尽量协调。根据现场的工作环境,设计一套车载巡检检测系统,完成图像采集程序;并且现场安装、调试整个系统,使整个系统能成功地在实际中运用。   ②根据测量的精度要求,对CMOS摄像机进行标定并且设置它的各种参数。   ③要准确地获得最大晃动幅度,需要摄像机高速采集指形板的晃动图像,因此必须解决数据的传输速度以及存储速度问题。采用RAID技术提高图像存储速度;同时,编写运动检测试验程序,降低需要保存的数据量,减小对实时存盘速度要求的压力,提高效率。   ④探讨模板匹配中特征量的选择和边缘特征提取方法,研究匹配方法,找出适合该系统的图像匹配方法;编写离线图像处理程序。通过此文研究的处理方法来计算图像序列中各帧的重心坐标,再根据重心位置的变化来确定晃动的最大值。   此文研究的基于机器视觉系统的检测方法,能够十分准确地检测出轨道梁的最大晃动幅度,与人工验证的结果符合率非常之高,为梁体的检修提供了重要的依据。另外,它的效率比原来的人工检测方法要高几十倍。本系统的成功研制实现了定期轨道梁晃动检测,为跨座式轨道交通的安全运营提供了保障,现已成功运用在重庆市跨座式单轨交通PC轨道梁晃动检测项目之中。
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