基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、受電弓是電力機車運行時從電網(wǎng)中取電的裝置。它通過機械摩擦與接觸網(wǎng)導線接觸，因此在機車運行的過程中，受電弓碳滑板的磨耗在所難免。當受電弓碳滑板因為磨耗使得剩余厚度達到相應的界限時，容易造成受電弓滑板與接觸網(wǎng)導線分離，出現(xiàn)離線、暫時性斷電等現(xiàn)象，由此可能引發(fā)嚴重的交通事故。因此，在電力機車運行當中對受電弓碳滑板的磨耗狀況進行實時在線檢測從而保證行車安全具有非常重要的意義。國內(nèi)外現(xiàn)階段對受電弓磨耗檢測普遍存在速度慢、精度低、勞動力大等問題，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，隨著機器視覺技術(shù)的快速發(fā)展，而且相關(guān)技術(shù)日趨成熟，使得采用機器視覺技術(shù)對受電弓磨耗進行檢測成為可行方案。機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，而在機器視覺近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，機器視覺系統(tǒng)普遍基于二維視覺技術(shù)。當前機器視覺主流的檢測手段還是依賴2D相機，即從灰度圖中提取被測物特征，在X-Y平面內(nèi)進行測量。當遇到需要高度測量或需要Z方向信息，如需要測

3、高度、測深度、測厚度、測平面度、測體積、測磨損等情況時，2D視覺往往無能為力。近年來，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)成為計算機視覺領(lǐng)域的發(fā)展焦點。3D結(jié)構(gòu)光測量技術(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物體信息，還能降低數(shù)據(jù)偏差，提高測量精度和準確度，提升工作效率。因此本文提出一種基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測系統(tǒng)，

4、該系統(tǒng)具有速度快、檢測精度高等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對受電弓滑板的磨耗檢測。
　　本研究首先通過對目前國內(nèi)外受電弓磨耗檢測技術(shù)的深入了解和學習，以及對三維機器視覺技術(shù)的詳細研究，總結(jié)提出一種基于3D視覺技術(shù)的受電弓磨耗檢測的方法，并通過對該檢測系統(tǒng)的工作原理和工作流程，進行了相應的硬件選型，并對各硬件的安裝方式進行了剖析。然后從受電弓檢測內(nèi)容和系統(tǒng)獲取到數(shù)據(jù)格式出發(fā)，對數(shù)據(jù)進行了相應的處理。從數(shù)據(jù)獲取開始，到噪聲去除、冗余數(shù)據(jù)的精簡、缺失

5、點的插補、零散點的曲線擬合到特征點定位，為檢測內(nèi)容做相應的數(shù)據(jù)分析準備。接著通過數(shù)據(jù)特征設(shè)計出相對應的檢測內(nèi)容的算法，完成檢測結(jié)果顯示前的數(shù)據(jù)分析處理工作。最后在Windows平臺上采用Visual studio2010搭配OpenCV以及VTK這兩個開源類庫進行相應的配套軟件開發(fā)，通過這個配套軟件將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果直觀的顯示出來，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。通過實地安裝檢驗，證明了本系統(tǒng)可以達到實時檢測的功能，