基于線(xiàn)陣CCD的線(xiàn)路方向測量系統的開(kāi)發(fā)

CCD器件將光學(xué)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(jìn)行二值化處理后，將被測目標的中心值從背景中分離出來(lái)。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(guò)相減，即可得到該段軌道線(xiàn)路的方向偏移量。
本系統測量裝置主要由光學(xué)測量系統、距離測量系統、可移動(dòng)基座、計算處理系統、管理系統組成。
(1)光學(xué)測量系統
光學(xué)測量系統由CCD成像儀和編碼標尺組成(見(jiàn)圖3)。

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

5 系統上線(xiàn)試驗結論
該系統在太焦線(xiàn)的三個(gè)曲線(xiàn)段上多次試驗，并對測量結果用繩正法進(jìn)行復核，效果良好。
實(shí)際應用表明：針對鐵路曲線(xiàn)測量現狀研制的“基于線(xiàn)陣CCD的線(xiàn)路方向測量系統”總體思路符合鐵路工務(wù)部門(mén)大中修規范的要求。檢測操作便捷、精度高，可以避免繩正法在風(fēng)力較大時(shí)產(chǎn)生過(guò)大誤差的問(wèn)題。另外，通過(guò)上位機管理軟件的開(kāi)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(shí)施的時(shí)間，提高了工作效率。本系統的研制開(kāi)發(fā)，提高了鐵路工務(wù)部門(mén)在線(xiàn)路維護方面的測量精度和工作效率，有利于保持線(xiàn)路的穩定性和安全性，適合在鐵路及其他軌道運輸行業(yè)中推廣。