接触网分段绝缘器自动测量系统的制作方法

1.本实用新型属于铁路测量技术领域，具体涉及一种接触网分段绝缘器自动测量系统。


背景技术：

2.分段绝缘器是接触网进行电分段时采用的一种绝缘设备，正常情况下，受电弓带电滑行通过分段绝缘器。当某一接触网分段发生故障或因施工停电时，打开分段绝缘器处的隔离开关即可将该部分接触网断电，而其它部分接触网仍能正常工作供电。两部分接触网系统分别供电时，当一部分接触网的电源发生问题不能供电，则可合上分段绝缘器处的隔离开关，使其使用一个电源，从而提高了接触网运行的可靠性和灵活性。
3.分段绝缘器在我国电气化铁路上起着非常重要的作用。分段绝缘器是存在硬点最多的地方之一，是接触网检修的重要位置。在检修过程中，需要测量分段绝缘器上的四个金属滑道的消弧角、两个t型螺栓、两个绝缘滑道，还包括分段绝缘器前后的吊弦、定位器的位置，上述测量通常是通过采集分段绝缘器图像后找准测量点的位置，通过测距仪得出测量数据。然后，根据测量的各个位置的导高或拉出值数据，综合计算得到滑道底面与轨面平行偏差、负弛度等参数。目前普遍使用的是手持式接触网测量仪采集分段绝缘器数据后进行计算，采用点对点的激光测量方式测量分段绝缘器上的测量点，这种方式需要人工进行光学瞄准，不能连续测量，自动化程度低、测量过程比较慢。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种接触网分段绝缘器自动测量系统，通过大视场工业相机拍摄的分段绝缘器的整体图像，自动控制测量车体移动与电机旋转瞄准待测点，通过小视场工业相机拍摄的分段绝缘器的待测量点位置图像，引导激光测距仪实现分段绝缘器数据的自动采集测量。
5.本实用新型的技术方案为：
6.一种接触网分段绝缘器自动测量系统，包括：可沿钢轨轨道行走的车体；在车体上设置有工业计算机、测量主机和第二工业相机，所述的测量主机包括：测量主机本体和设置在测量主机本体上的第一工业相机和激光测距仪，测量主机通过旋转电机安装在车体上，第二工业相机独立安装在车体中部，第一工业相机、激光测距仪、第二工业相机和旋转电机与工业计算机电性连接，旋转电机带有角度编码器。
7.为了完成自动测量分段绝缘器的工作，本系统采用两个工业相机。分段绝缘器设置在沿钢轨轨道方向上方接近2m，在钢轨轨道界面方向上有1m左右，若采用单一的相机，兼顾拍摄到全部的分段绝缘器与精确的瞄准，使用的工业相机分辨率将会很大，影响图像采集效率。因此，本实用新型采用两个工业相机，位于车体中心的第二工业相机采用较大视场角的相机，垂直于车体安装在车体中央，能够拍摄到完整的分段绝缘器图像；位于测量主机上的第一工业相机采用较小视场角的相机，主要精确瞄准分段绝缘器的待测量位置，待测
量主机旋转到待瞄准的大概区域内，采集清晰的待瞄准点图像。第一工业相机与激光测距仪构成测量装置，第一工业相机的光轴方向和激光测距仪的激光出射方向平行，工业计算机用于接收并存储采集数据，角度编码器用于实时测量旋转电机的旋转角度，工业计算机控制旋转电机的旋转角度，通过第一工业相机引导激光测距仪对准分段绝缘器进行测量。
8.本实用新型的有益效果：
9.（1）本实用新型实现了接触网分段绝缘器数据自动采集，不需要工人手动瞄准分段绝缘器上的测量点；
10.（2）本实用新型实现了对接触网分段绝缘器各个测量点的自动连续测量，提高了工作效率；
11.（3）本实用新型的系统与同类接触网检测小车或者车载式接触网检测设备相比，具有更高的测量精度；
12.（4）本实用新型的系统与车载式接触网检测设备相比，具有很好的灵活性，适合在不同工作场合对接触网分段绝缘器进行测量。
附图说明
13.图1是本实用新型实施例的测量系统结构的主视图；
14.图2是本实用新型实施例的测量系统结构的俯视图；
15.图3是本实用新型实施例的测量主机的结构示意图。
16.图中： 1.测量主机本体， 2.照明光源， 3.第一工业相机， 4.激光测距仪， 5.遮光罩，6.拉手， 7.第一走行轮， 8.第一侧梁， 9.电器控制盒， 10.第二工业相机， 11.推杆， 12.电池， 13.第二侧梁， 14.第二走行轮， 15.推杆把手， 16.工业计算机， 17.横梁， 18.照明灯， 19.侧轮， 20.测量主机支架， 21.测量主机， 22.第一侧梁基座， 23.第二侧梁基座。
具体实施方式
17.下面结合附图与实施例，对本实用新型作进一步说明。
18.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
19.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
20.接触网呈现之字形走向，在每一个固定点相对于钢轨中心向外拉出，这个拉出的距离称为拉出值，距离钢轨平面的高度称为导高。正如背景技术所述，目前接触网分段绝缘器的测量普遍使用的还是手持式接触网测量仪，采用点对点的激光测量方式测量分段绝缘器各测量点的导高与拉出值等几何参数，然后综合计算出滑道底面与轨面平行偏差、负弛度等参数。这种方式需要人工进行光学瞄准，因此测量自动化程度低、测量过程比较慢。为了提高接触网测量的自动化程度，本实用新型的给出了一种实施例，即一种接触网分段绝
缘器自动测量系统。
21.如图1所示，是本实用新型实施例的测量系统结构的主视图；如图2所示，是本实用新型实施例的测量系统结构的俯视图。一种接触网分段绝缘器自动测量系统，包括：可沿钢轨轨道行走的车体；所述车体包括：位于两条钢轨之间的横梁17，横梁17的两端与第一侧梁8和第二侧梁13固定连接，横梁17与第一侧梁8和第二侧梁13构成h型结构，第一侧梁8和第二侧梁13与钢轨方向一致，第一侧梁8的两端分别与第一侧梁基座22固定连接，第二侧梁13的两端分别与第二侧梁基座23固定连接，在第一侧梁基座22与第二侧梁基座23相远离的两个侧面分别设置有第一走行轮7和第二走行轮14，在第一侧梁基座22与第二侧梁基座23的下侧面分别设置侧轮19，第一走行轮7和第二走行轮14与钢轨的上表面接触，侧轮19与钢轨的内侧表面接触，使车体在钢轨轨道上可以快速平稳行走。在第一侧梁8和第二侧梁13相远离的两个侧面分别设置有拉手6，拉手6方便人工移动车体。
22.在横梁17的上表面依次设置有：测量主机支架20、电器控制盒9、第二工业相机10、照明灯18、推杆11、电池12和工业计算机16，推杆11的活动端部设置有方便推行的推杆把手15，测量主机21通过旋转电机安装在测量主机支架20上，旋转电机带有角度编码器。本实用新型中的角度编码器优选光栅编码器，光栅编码器可以定位，并且可知道具体位置，同时可以远传当前位置；也可以选用其它完成相似功能的器件。照明灯18为第二工业相机10提供照明光源，以适应不同光线亮度的测量环境。电池12为测量系统提供供电电源。
23.车体通过移动电机带动走行轮和侧轮实现在轨道上行走，侧梁和横梁的连接采用可拆解方案，通过连接部分的定位销保证多次装配的精度，方便包装及运输。走行轮外部采用尼龙材料，内部采用不锈钢套，既满足了耐磨的要求又兼具了高强度的需要。每个走行轮处配有两个侧轮，保证车体在轨道上行走的可靠性，大大降低了脱轨的可能。两个侧轮中其中的一个设置为固定不动的侧轮，另一个设置为位置可移动的活动侧轮，以适应车体在不同轨距的钢轨轨道上的移动。推杆11采用可收放的折叠结构，当移动电机不工作时可以通过推杆11和推杆把手15方便的人工推行车体。每个走行轮分别连接一个移动电机，移动电机与工业计算机16相连，受工业计算机16的控制。
24.如图3所示，是本实用新型实施例的测量主机的结构示意图。测量主机21包括：测量主机本体1、照明光源2、第一工业相机3、激光测距仪4和遮光罩5，其中，第一工业相机3和激光测距仪4在测量主机本体1的上侧面前后布置，并且前后位置可以互换，第一工业相机3的光轴方向和激光测距仪4的激光照射方向平行。第二工业相机10可在分段绝缘器下方获取清晰的分段绝缘器的整体图像，第一工业相机3可在分段绝缘器下方获取清晰的分段绝缘器的局部图像，第一工业相机3用来引导激光测距仪4通过旋转电机精确瞄准分段绝缘器上的各待测量点。在第一工业相机3的两侧对称设置照明光源2，在激光测距仪4上设置遮光罩5，激光束从遮光罩5中射出，遮光罩5用于消除外界光对激光测距仪4所射出的激光束质量的影响。
25.由于本实用新型在白天和夜晚均可以投入使用，为保证夜晚拍摄到足够清晰的画面，在两个工业相机的周围设置了专供夜间作业补充照明的光源，需要说明的是，由于白天的天气、日照等也存在变化，本实施例的照明光源也可以在白天开启，用于补充照明。这里的照明光源与工业计算机16相连，通过嵌入式工业电脑对照明光源进行调整，可以使得在特定目的下获取的接触网拍摄效果最佳。
26.在本实施例中，工业计算机16采用嵌入式工业电脑，第一工业相机3、激光测距仪4、第二工业相机10和旋转电机与工业计算机16电性连接。
27.所述横梁17上设有一用于收集线缆的u型支架，u型支架的两侧设计有贯穿孔，可以将各个电子器件的线缆通过贯穿孔收集到u型支架内，使测量系统的内部走线更简洁。系统整体采取了u型支架内部走线的方式，电池12为24v电源，安装在小车横梁17一侧，供电线通过贯穿孔在u型支架的内部与车体上的元器件相连，触摸液晶屏的hdmi线等也进入u型支架与电器控制盒9连接，小车整体外观更加简洁、轻便。
28.在所述车体上还安装有与工业计算机16相连的光敏元件。测量主机21上的照明光源2优选在第一工业相机3两侧对称布置，位于车体横梁17上的照明灯18分布在第二工业相机10一侧，且照明灯18光源视场大，能够覆盖第二工业相机10的视场，当晚上及外界光线比较弱时，可以由光敏元件探测外界光线的强弱，通过工业计算机16自动控制照明光源2和照明灯18的打开和关闭。
29.所述车体上还设置有传感器组，所述传感器组包括：位移传感器、里程传感器和倾角传感器，车体上安装gps定位系统。电器控制盒9将传感器和各电子器件与电源连接到一起，控制着整个系统的电器连接。为了保证里程传感器及动力的连贯性，保证电池一侧的走行轮始终与轨道接触且具有摩擦。通过以上设置，可以精准定位车体所在的位置。进一步的，在工业相机的正上方还安装有一可变光阑，所述可变光阑设有与工业计算机16相连的自适应调节模块，根据工业相机所拍摄到的图像效果，工业计算机16控制自适应调节模块调节可变光阑光圈的大小。
30.本实用新型实施例的测量系统，在工作过程中首先由车体上的第二工业相机10拍摄轨道上方的分段绝缘器图像，发送到工业计算机16，工业计算机16根据图像信息分析出是否已经到达分段绝缘器的位置，到达后停止车体移动，再次通过获取第二工业相机10拍摄的分段绝缘器图像，工业计算机16分析分段绝缘器各个消弧角、t型螺栓、绝缘滑道测量点的位置，得到分段绝缘器各个测量点与车体当前位置在轨道上的距离。工业计算机16控制移动电机协同移动到未测分段绝缘器测量点的正下方，再次获取第二工业相机10拍摄的图像，引导旋转电机旋转使激光测距仪4粗略瞄准正上方的分段绝缘器测量点，然后利用第一工业相机3获取激光测距仪4的出射激光与测量点的微小偏差，利用该偏差实现旋转电机的精确控制，使激光测距仪4精确对准待测量点，再利用激光测距仪4获取测量点的几何参数。用同样的方法，重复先移动车体后电机旋转、激光测距仪瞄准的步骤，逐个完成分段绝缘器各个测量点的测量。分段绝缘器的各个待测量点包括但不限于：分段绝缘器两端相邻定位点处，在该处测量导高；分段绝缘器两端接头线夹处，在该处测量导高；四个金属滑道，在该处测量导高；两个绝缘滑道，在该处测量导高、拉出值。
31.本实施例提出的自动测量分段绝缘器的系统，通过分析接触网图像检测出分段绝缘器位置，并控制移动电机带动车体移动到合适位置，旋转电机旋转瞄准分段绝缘器上的测量点，实现分段绝缘器的自动测量，不需要工人手动瞄准分段绝缘器各测量点；不需要工人提供前进动力；实现了自动对分段绝缘器几何参数的测量，提高了工作效率；与同类接触网检测小车或者车载式接触网检测设备相比具有更高的测量精度；且与车载式接触网检测设备相比具有很好的灵活性，适合在不同工作场合对接触网分段绝缘器参数进行测量。
32.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本
领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。