[发明专利]一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统及使用方法

说明书

本发明公开了非接触测量计算领域的一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统及使用方法，该系统包括若干工业相机、交换机和工控机，所述工业相机固定安装于货车装载处的轨道两侧以获取货车转向架上弹簧的压缩量，所述工业相机通过网线与所述交换机相连，所述交换机通过网线与所述工控机连接。本发明不需要在每一辆车上安装传感器，节约了大量资源。且可以在装载处对车辆偏载情况进行分析，避免了车辆在出站处监测到超载或偏载情况时需要重新拉回装载站重新调整装载造成效率不高的情况。

技术领域

本发明属于非接触测量技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统及使用方法。

背景技术

铁路货车具有运量大，成本低等众多优点。在铁路货车运输过程中，超载和偏载对车辆的安全运行有重大影响，是引起车辆脱轨等事故的主要原因之一，因此需要对车辆的超载与偏载情况进行严格监控。

现有的货车超偏载转置主要是安装在编组站正线或进出站的咽喉处，采用固定式的动态轨道衡进行测量。该测量方法主要考虑通过在标准轨道下安装压力传感器和剪力传感器来实现测量。目前针对轨道衡的测量方法有较多的研究，但利用该方案对测量速度要严格的要求，限制了线路的通行效率。此外，当车辆被检测出超载或偏载时，需要重新拉回装载站重新调整装载，整体效率较低。一种比较合理的方案是在车辆装载处，在装载过程中实时测量车辆的偏载情况，在源头上防止车辆的超偏载。在货物装载处进行测量时，如果采用接触式的测量方式需要在每一辆车上安装传感器，实际操作困难，因此主要考虑采用非接触式的测量方案。

发明内容

本发明目的在提供于一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统及使用方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统，包括若干工业相机、交换机和工控机，工业相机固定安装于货车装载处的轨道两侧以获取货车转向架上弹簧的压缩量，工业相机通过网线与交换机相连，交换机通过网线与工控机连接。

优选地，工业相机有四个且两两设置于轨道两侧，同侧两个工业相机之间的距离为单节货车车体的两个转向架之间的距离，工业相机的高度为工业相机的镜头正对转向架上弹簧的高度。

优选地，工业相机、交换机和工控机上都设置有保护装置和防潮装置。

依托于上述系统，本发明还提供了一种基于机器视觉的轨道货车偏载监测系统的使用方法，包括以下步骤：

通过工业相机获取货车空载时和装载时弹簧的图像，以空载时工业相机获取的弹簧的图像为模板图像，以装载时工业相机获取的弹簧的图像为匹配图像；

通过工控机计算交换机收集的模板图像与匹配图像中弹簧的压缩量并换算成弹簧实际压缩量；

根据弹簧的实际压缩量计算货车整体的偏载情况。

优选地，实际压缩量的计算公式为：

其中，系数k通过标定获得，H₀为空载状态下，弹簧的实际高度，H_i为装载时，第i帧图像对应的弹簧的实际高度，f为工业相机的焦距参数，L为工业相机的安装距离，h₀表示初始状态下，弹簧在图像中的像素高度；h_i为装载时，第i帧图像中弹簧的像素高度。

优选地，工业相机在货车装载过程中对弹簧进行目标跟踪。

优选地，目标跟踪包括：以上一帧图像目标所在位置中心坐标为中心，在当前帧图像中，以1.5倍模板尺寸范围内的为搜索区域，在搜索区域内进行模板匹配。

本发明具有以下有益效果：