基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、受電弓是電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)從電網(wǎng)中取電的裝置。它通過(guò)機(jī)械摩擦與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸，因此在機(jī)車運(yùn)行的過(guò)程中，受電弓碳滑板的磨耗在所難免。當(dāng)受電弓碳滑板因?yàn)槟ズ氖沟檬Ｓ嗪穸冗_(dá)到相應(yīng)的界限時(shí)，容易造成受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線分離，出現(xiàn)離線、暫時(shí)性斷電等現(xiàn)象，由此可能引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。因此，在電力機(jī)車運(yùn)行當(dāng)中對(duì)受電弓碳滑板的磨耗狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)從而保證行車安全具有非常重要的意義。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)階段對(duì)受電弓磨耗檢測(cè)普遍存在速度慢、精度低、勞動(dòng)力大等問(wèn)題，與

2、現(xiàn)階段軌道交通的蓬勃發(fā)展現(xiàn)成較大的反差。近些年來(lái)，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的快速發(fā)展，而且相關(guān)技術(shù)日趨成熟，使得采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)受電弓磨耗進(jìn)行檢測(cè)成為可行方案。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，而在機(jī)器視覺近20年的發(fā)展歷程中，受圖像攝取技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)所限，機(jī)器視覺系統(tǒng)普遍基于二維視覺技術(shù)。當(dāng)前機(jī)器視覺主流的檢測(cè)手段還是依賴2D相機(jī)，即從灰度圖中提取被測(cè)物特征，在X-Y平面內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)遇到需要高度測(cè)量或需要Z方向信息，如需要測(cè)

3、高度、測(cè)深度、測(cè)厚度、測(cè)平面度、測(cè)體積、測(cè)磨損等情況時(shí)，2D視覺往往無(wú)能為力。近年來(lái)，隨著三維圖像攝取技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，3D視覺技術(shù)成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的發(fā)展焦點(diǎn)。3D結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為空間3D信息的獲取提供了全新的技術(shù)手段，為信息數(shù)字化發(fā)展提供了必要的生存條件。增加的第三維數(shù)據(jù)不但能獲取更多的被檢測(cè)物體信息，還能降低數(shù)據(jù)偏差，提高測(cè)量精度和準(zhǔn)確度，提升工作效率。因此本文提出一種基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測(cè)系統(tǒng)，

4、該系統(tǒng)具有速度快、檢測(cè)精度高等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)受電弓滑板的磨耗檢測(cè)。
　　本研究首先通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外受電弓磨耗檢測(cè)技術(shù)的深入了解和學(xué)習(xí)，以及對(duì)三維機(jī)器視覺技術(shù)的詳細(xì)研究，總結(jié)提出一種基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測(cè)的方法，并通過(guò)對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理和工作流程，進(jìn)行了相應(yīng)的硬件選型，并對(duì)各硬件的安裝方式進(jìn)行了剖析。然后從受電弓檢測(cè)內(nèi)容和系統(tǒng)獲取到數(shù)據(jù)格式出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的處理。從數(shù)據(jù)獲取開始，到噪聲去除、冗余數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)、缺失

5、點(diǎn)的插補(bǔ)、零散點(diǎn)的曲線擬合到特征點(diǎn)定位，為檢測(cè)內(nèi)容做相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)備。接著通過(guò)數(shù)據(jù)特征設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)內(nèi)容的算法，完成檢測(cè)結(jié)果顯示前的數(shù)據(jù)分析處理工作。最后在Windows平臺(tái)上采用Visual studio2010搭配OpenCV以及VTK這兩個(gè)開源類庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的配套軟件開發(fā)，通過(guò)這個(gè)配套軟件將檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果直觀的顯示出來(lái)，并可以采用三維顯示將受電弓碳滑板表面輪廓可控地展示出來(lái)。通過(guò)實(shí)地安裝檢驗(yàn)，證明了本系統(tǒng)可以達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能，