基于線陣CCD的線路方向測量系統(tǒng)的開發(fā)

CCD器件將光學圖像輸出，得到被測對象的視頻信號。視頻信號處理電路對CCD輸出的視頻信號進行二值化處理后，將被測目標的中心值從背景中分離出來。從而得到目標相對CCD中心像元的偏離值。
5 m、10 m、15 m處等距離的偏離值經(jīng)過相減，即可得到該段軌道線路的方向偏移量。
本系統(tǒng)測量裝置主要由光學測量系統(tǒng)、距離測量系統(tǒng)、可移動基座、計算處理系統(tǒng)、管理系統(tǒng)組成。
(1)光學測量系統(tǒng)
光學測量系統(tǒng)由CCD成像儀和編碼標尺組成(見圖3)。

在測量工作開始前，CCD成像儀通過固定基座固定于待測鋼軌起點處，將編碼標尺通過移動基座固定鋼軌上，通過控制按鈕使編碼標尺成像于CCD上，移動條碼標尺，再次通過控制按鈕使條碼標尺成像于CCD，再移動，再次成像……以此類推。控制系統(tǒng)自動計算編碼標尺在5 m、10 m、15 m……處距離的偏離值，經(jīng)過相減，即可得到該段軌道各測點處的正矢量。
(2)距離測量系統(tǒng)
距離測量主要靠安裝在基座車輪上的編碼器實現(xiàn)，編碼器與車輪同軸安裝。通過車輪半徑(周長)和編碼器的旋轉(zhuǎn)輸出脈沖即可計算出基座的行走距離。
(3)移動和固定基座
基座主要用來固定CCD成像儀和編碼標尺。必須滿足快捷安裝要求，并保證CCD成像儀和條碼標尺距鋼軌內(nèi)側(cè)頂面下16 mm處有相同距離。
(4)計算處理系統(tǒng)
能夠根據(jù)輸入的特定值(如1 m、5 m等)的整數(shù)倍距離，控制CCD成像儀對編碼標尺的圖像進行采集、并對圖像進行分析，計算出各測點的正矢值進行儲存和顯示。
(5)管理系統(tǒng)
根據(jù)圓曲線和緩和曲線計劃正矢的計算，編制計算機程序，能夠根據(jù)輸入的曲線軌道特征值計算出曲線軌道各處正矢值并與測量值進行比較，計算撥量值。

5 系統(tǒng)上線試驗結(jié)論
該系統(tǒng)在太焦線的三個曲線段上多次試驗，并對測量結(jié)果用繩正法進行復核，效果良好。
實際應(yīng)用表明：針對鐵路曲線測量現(xiàn)狀研制的“基于線陣CCD的線路方向測量系統(tǒng)”總體思路符合鐵路工務(wù)部門大中修規(guī)范的要求。檢測操作便捷、精度高，可以避免繩正法在風力較大時產(chǎn)生過大誤差的問題。另外，通過上位機管理軟件的開發(fā)將正矢測量與撥道量計算集為一體，大大縮短了正矢測量→撥道量計算→撥道實施的時間，提高了工作效率。本系統(tǒng)的研制開發(fā)，提高了鐵路工務(wù)部門在線路維護方面的測量精度和工作效率，有利于保持線路的穩(wěn)定性和安全性，適合在鐵路及其他軌道運輸行業(yè)中推廣。