基于线阵CCD的线路方向测量系统的开发

CCD器件将光学图像输出，得到被测对象的视频信号。视频信号处理电路对CCD输出的视频信号进行二值化处理后，将被测目标的中心值从背景中分离出来。从而得到目标相对CCD中心像元的偏离值。
5 m、10 m、15 m处等距离的偏离值经过相减，即可得到该段轨道线路的方向偏移量。
本系统测量装置主要由光学测量系统、距离测量系统、可移动基座、计算处理系统、管理系统组成。
(1)光学测量系统
光学测量系统由CCD成像仪和编码标尺组成(见图3)。

在测量工作开始前，CCD成像仪通过固定基座固定于待测钢轨起点处，将编码标尺通过移动基座固定钢轨上，通过控制按钮使编码标尺成像于CCD上，移动条码标尺，再次通过控制按钮使条码标尺成像于CCD，再移动，再次成像……以此类推。控制系统自动计算编码标尺在5 m、10 m、15 m……处距离的偏离值，经过相减，即可得到该段轨道各测点处的正矢量。
(2)距离测量系统
距离测量主要靠安装在基座车轮上的编码器实现，编码器与车轮同轴安装。通过车轮半径(周长)和编码器的旋转输出脉冲即可计算出基座的行走距离。
(3)移动和固定基座
基座主要用来固定CCD成像仪和编码标尺。必须满足快捷安装要求，并保证CCD成像仪和条码标尺距钢轨内侧顶面下16 mm处有相同距离。
(4)计算处理系统
能够根据输入的特定值(如1 m、5 m等)的整数倍距离，控制CCD成像仪对编码标尺的图像进行采集、并对图像进行分析，计算出各测点的正矢值进行储存和显示。
(5)管理系统
根据圆曲线和缓和曲线计划正矢的计算，编制计算机程序，能够根据输入的曲线轨道特征值计算出曲线轨道各处正矢值并与测量值进行比较，计算拨量值。

5 系统上线试验结论
该系统在太焦线的三个曲线段上多次试验，并对测量结果用绳正法进行复核，效果良好。
实际应用表明：针对铁路曲线测量现状研制的“基于线阵CCD的线路方向测量系统”总体思路符合铁路工务部门大中修规范的要求。检测操作便捷、精度高，可以避免绳正法在风力较大时产生过大误差的问题。另外，通过上位机管理软件的开发将正矢测量与拨道量计算集为一体，大大缩短了正矢测量→拨道量计算→拨道实施的时间，提高了工作效率。本系统的研制开发，提高了铁路工务部门在线路维护方面的测量精度和工作效率，有利于保持线路的稳定性和安全性，适合在铁路及其他轨道运输行业中推广。