基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

潘雪涛; 屠大维; 邬华芝

基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

潘雪涛^1,2,3,
屠大维^1, ,,
邬华芝²

1.
上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;
2.
常州工学院光电工程学院,江苏常州213002;
3.
常州市光电子材料与器件重点实验室,江苏常州213002

基金项目:

国家自然科学基金(60774102);江苏省教育厅自然科学研究项目(13KJD460001);江苏省野青蓝工程冶优秀青年骨干教师培养项目;上海市智能制造及机器人重点实验开放式课题(ZK1408)

详细信息

作者简介:
潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

通讯作者: 屠大维(1965-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光机电一体化精密机械及仪器等方面的研究。Email:tdwshu@staff.shu.edu.cn

中图分类号: TN206

Visual inspection method on geometric parameters of electric locomotive contact wire based on energy center

Pan Xuetao^1,2,3,
Tu Dawei^{1
, ,},
Wu Huazhi²

1.
School of Mechatronical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China;
2.
School of Optoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002,China;
3.
Changzhou Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices,Changzhou 213002,China

摘要: 传统的电力机车接触导线几何参数检测方法存在若干不足。根据检测要求和磨损后接触线的图像特征,提出了基于双目视觉技术的在线、非接触、多参数综合测量方法。对基于LOG 算子的线条边缘图像处理方法的误差进行了深入的理论分析,在此基础上提出了采用图像能量中心算法的边缘定位新方法,并进行了数值模拟。仿真结果表明：能量中心算法的抗干扰和抗模糊能力更强,定位精度更高。以不同高度、拉出值和磨损宽度的圆钢为检测对象进行了验证实验,并与激光测距仪和数显式游标卡尺检测的结果进行了比对。实验表明,能量中心算法的边缘检测精度优于LOG 算法,同时,提出的测量方法示值误差小、重复性较好,能够满足接触线在线、非接触综合检测的需要。
- 电力机车接触导线 /
- 双目视觉技术 /
- 光电检测 /
- LOG 算子 /
- 能量中心
Abstract: There are certain deficiencies in detection methods on the traditional electric locomotive contact wire geometry parameters. Based on the testing requirements and image characteristics of the worn wire, the integrated measurement method of online, non-contact, multi-parameter was proposed based on binocular vision technology. In-depth theoretical analysis had been conducted on image edge detection based on LOG algorithms, on which new methods of edge location by means of energy center algorithm were proposed, and numerical simulations were conducted. Simulation results show that the algorithm of energy centers has got stronger anti-jamming and anti-blur capabilities, with higher positioning accuracy. Verification experiments are carried out by using round steel with different heights, stagger values and wear widths as the detection object, and it is compared with the results tested by the laser rangefinders and digital display vernier calipers. Experimental results show that the edge detection by means of energy center algorithm is more accurater than LOG algorithms. Simultaneously, the measurement method proposed in this paper has smaller indication errors, better reproducibility, and it can meet the integrated needs of online, non-contact testing on the contact line.
- electric locomotive contact wire /
- binocular vision technology /
- photoelectric detection /
- LOG algorithms /
- energy center

[1]	Yu Wanju. High Speed Electric Railway Catenary [M]. Chengdu: Southwest Jiaotong University Press, 2003. (in Chinese)
[2]
[3]	Chen Zhongbin, Zhou Yanfang, Wei Baoquan. Research and fabrication of portable laser measuring instrument for catenaries geometry parameter [J]. Transducer and Microsystem Technologies, 2013, 32(4): 103-105. (in Chinese)
[4]
[5]	Han Zhiwei, Liu Zhigang, Zhang Guinan, et al. Overview of non-contact image detection technology for pantograph-catenary monitoring [J]. Journal of the China Railway Society, 2012, 35(6): 40-47. (in Chinese)
[6]
[7]	Sun Yanpeng, Liang Xiaoao, Lang Yao. FPGA implementation of laser spot center location algorithm based on circle fitting [J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(5): 970-973. (in Chinese)
[8]
[9]
[10]	Fan Fuming, Cheng Lianglun, Xiao Lei, et al. Establishment and analysis of auto-focus model for laser triangulation method [J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(10): 2028-2032. (in Chinese)
[11]	Xing Jichuan, Luo Xiaohong. Measurement of truck carriage volume with laser triangulation [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(11): 3083-3087. (in Chinese)
[12]
[13]
[14]	Pan Xuetao, Zhang Yafei, Meng Fei, et al. Photo-electronic measurement system on geometry parameter of electric locomotive contact wire [J]. Instrument Technique and Sensor, 2011(3): 38-41. (in Chinese)
[15]
[16]	Suen J, Castan S. An optimal liner operator for step edge detection[J]. CVGIP, 1992(2): 112-133.
[17]	Gao Liang, Liu Xiaoyu, Liao Zhiwu, et al. Fuzzy boundary detection algorithm using multi-information fusion [J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2011, 32 (11): 2506-2513. (in Chinese)
[18]
[19]
[20]	Li Zhanli, Liu Mei, Sun Yu. Research on calculation method for the projection of circular target center in photogrammetry[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2011, 32(10): 2235-2241. (in Chinese)
[21]	Liu Zheng, Shang Yanna. High precision location for multi-scale light spot center[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(6): 1586-1591. (in Chinese)
[22]
[23]	Liu Ningzhong, Yang Jingyu. Recognition of two-dimension barcode based on midpoint detection [J]. Mini-Mtcro Systems, 2004, 25(2): 283-286. (in Chinese)

[1]	岳丽清, 贾馨, 苗洋, 刘辉, 武文晋, 隋请. 机械臂双目视觉系统内外参高精度标定 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200525-1-20200525-7. doi: 10.3788/IRLA20200525
[2]	李国林, 刘文雅, 季文海. 应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
[3]	牛威, 郭世平, 史江林, 邹建华, 张荣之. 自适应光学成像事后处理LoG域匹配图像质量评价 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1111005-1111005(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1111005
[4]	孔明, 杨天琪, 单良, 郭天太, 王道档, 徐良. 图像能量与对比度的霾检测算法 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 826001-0826001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0826001
[5]	王鑫, 王向军. 大视场双目视觉定位系统中多目标稀疏匹配 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 726001-0726001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0726001
[6]	李国林, 季文海, 王一丁. 中红外差分式CO检测仪的设计与实验 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 404005-0404005(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0404005
[7]	王天宇, 董文博, 王震宇. 基于单目视觉和固定靶标的位姿测量系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 427003-0427003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0427003
[8]	齐楠楠, 姜鹏飞, 李彦胜, 谭毅华. 基于视觉显著性和目标置信度的红外车辆检测技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 604005-0604005(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0604005
[9]	李文洁, 赵读亮, 林颖, 梁勖, 方晓东. 高灵敏紫外激光脉冲能量在线检测系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222002-1222002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1222002
[10]	李鹏, 种文艳, 马永军. 加工中心工件在机三维检测系统的光平面标定 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 317002-0317002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0317002
[11]	石会财, 张蓉竹, 孙年春. 中心波长及脉宽对能量叠加光束远场的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118005-0118005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0118005
[12]	唐庆菊, 刘俊岩, 王扬, 刘元林, 梅晨. 基于模糊C均值聚类和Canny算子的红外图像边缘识别与缺陷定量检测 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 928001-0928001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0928001
[13]	周玉蛟, 任侃, 钱惟贤, 王飞. 基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 117003-0117003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0117003
[14]	张志佳, 尹秀萍, 苑玮琦, 周自强, 钟玲. 碗形塞加工误差双目视觉在线检测方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217002-1217002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1217002
[15]	曾占魁, 谷蔷薇, 曹喜滨. 基于正交Procrustes分析的航天器单目视觉相对位姿确定方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 113-118.
[16]	刘常杰, 班荣兴, 郭寅, 尹世斌, 王一. 基于双目视觉机器人TCP校准方法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1912-1917.
[17]	李宸阳, 段发阶, 许飞, 蒋佳佳. 污水油分与悬浮物光学在线检测方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3431-3436.
[18]	田宁, 孙军华, 刘震. 单目视觉目标观瞄光点实时定位方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 2046-2050.
[19]	曹世康, 李东坚, 许瑞华, 王伟, 王拯洲. 基于最优弧的激光光斑中心检测算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3492-3496.
[20]	石轶, 刘常杰, 郭寅, 叶声华, 石松. 基于双目视觉的接触网几何参数测量系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1936-1942.

点击查看大图

计量

文章访问数: 358
HTML全文浏览量: 60
PDF下载量: 418
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

作者简介:
潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

通讯作者: 屠大维(1965-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光机电一体化精密机械及仪器等方面的研究。Email:tdwshu@staff.shu.edu.cn

Visual inspection method on geometric parameters of electric locomotive contact wire based on energy center

计量

基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

1. 上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;

2. 常州工学院光电工程学院,江苏常州213002;

3. 常州市光电子材料与器件重点实验室,江苏常州213002

作者简介:
潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

通讯作者: 屠大维(1965-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光机电一体化精密机械及仪器等方面的研究。Email:tdwshu@staff.shu.edu.cn

English Abstract

Visual inspection method on geometric parameters of electric locomotive contact wire based on energy center

1. School of Mechatronical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China;

2. School of Optoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002,China;

3. Changzhou Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices,Changzhou 213002,China

全文HTML

目录

留言板

基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

作者简介: 潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

通讯作者: 屠大维(1965-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光机电一体化精密机械及仪器等方面的研究。Email:tdwshu@staff.shu.edu.cn

Visual inspection method on geometric parameters of electric locomotive contact wire based on energy center

计量

出版历程

基于能量中心的电力机车接触导线几何参数视觉检测方法

1. 上海大学机电工程与自动化学院,上海200072; 2. 常州工学院光电工程学院,江苏常州213002; 3. 常州市光电子材料与器件重点实验室,江苏常州213002

作者简介: 潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

通讯作者: 屠大维(1965-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事光机电一体化精密机械及仪器等方面的研究。Email:tdwshu@staff.shu.edu.cn

English Abstract

Visual inspection method on geometric parameters of electric locomotive contact wire based on energy center

1. School of Mechatronical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China; 2. School of Optoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002,China; 3. Changzhou Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices,Changzhou 213002,China

全文HTML

目录

作者简介:
潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

1. 上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;

2. 常州工学院光电工程学院,江苏常州213002;

3. 常州市光电子材料与器件重点实验室,江苏常州213002

作者简介:
潘雪涛(1973-),男,副教授,博士生,主要从事激光微纳加工尧信息处理尧光电检测技术方面的研究。Email:pxtpqz@163.com

1. School of Mechatronical Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China;

2. School of Optoelectronic Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002,China;

3. Changzhou Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices,Changzhou 213002,China