基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)巡檢關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電氣化鐵路列車(chē)運(yùn)行速度的不斷提高，接觸網(wǎng)設(shè)備在日常使用中易出現(xiàn)因機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致的異常狀態(tài)，給鐵路安全運(yùn)行埋下了極大的安全隱患甚至造成事故。目前，接觸網(wǎng)人工步行巡視檢查和登乘接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)巡視檢查方式效率低、缺陷檢出率低、資源投入大、周期長(zhǎng)。添乘機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)組巡視方式因人體的局限性常出現(xiàn)遺漏、誤判情況。本文設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的便攜方式接觸網(wǎng)安全巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝于電力機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)組司機(jī)駕駛室控制臺(tái)上，通過(guò)高清成像相機(jī)采集接觸網(wǎng)支柱號(hào)和定

2、位、支持裝置圖像識(shí)別接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行處理，防患于未然。
　　本文以便攜式接觸網(wǎng)安全巡檢系統(tǒng)采集的圖像為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比度拉伸和圖像銳化預(yù)處理操作，解決了系統(tǒng)在不同光照和車(chē)體晃動(dòng)條件下的成像質(zhì)量問(wèn)題。采用了一種基于局部亮度變化的文本區(qū)域提取算法，實(shí)現(xiàn)了支柱號(hào)區(qū)域的準(zhǔn)確提取，針對(duì)提取到的支柱號(hào)區(qū)域圖像，采用傾斜較正、二值化和垂直水平投影字符分割算法實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)的單一字符分割。采用基于支持向量機(jī)分類(lèi)器對(duì)分割的單一

3、字符進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了支柱號(hào)自動(dòng)識(shí)別，為缺陷故障提供定位信息。
　　根據(jù)Canny邊緣檢測(cè)結(jié)果，本文設(shè)計(jì)了一種基于PCA主元分析的Hough變換直線(xiàn)段檢測(cè)算法。該算法通過(guò)PCA主元分析排除次波峰值的干擾，過(guò)濾虛假直線(xiàn)段，實(shí)現(xiàn)了直線(xiàn)段的準(zhǔn)確檢測(cè)。通過(guò)分析大量的接觸網(wǎng)定位、支持裝置圖像，提取接觸網(wǎng)平、斜腕臂、腕臂支撐、定位管及定位器關(guān)鍵部件所在的直線(xiàn)段的位置關(guān)系、夾角、長(zhǎng)度比等結(jié)構(gòu)特征，對(duì)接觸網(wǎng)定位、支持裝置結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，最

4、終達(dá)到缺陷預(yù)警的目的。
　　本文完成了接觸網(wǎng)安全狀態(tài)巡檢系統(tǒng)及用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)，根據(jù)接觸網(wǎng)安全巡檢系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際和《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》要求，規(guī)范了一套實(shí)用的設(shè)備運(yùn)用、數(shù)據(jù)分析、缺陷管理和故障檢修的作業(yè)流程，將接觸網(wǎng)支柱號(hào)識(shí)別、定位、支持裝置結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)識(shí)別技術(shù)合理高效地運(yùn)用到了實(shí)際的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理工作中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于機(jī)器視覺(jué)的接觸網(wǎng)巡檢系統(tǒng)可指導(dǎo)鐵路接觸網(wǎng)設(shè)備的日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理，為鐵路牽引供電設(shè)備的安全運(yùn)行提供技術(shù)