本發(fā)明涉及一種水平方向反饋裝置，尤其涉及一種頭燈照射水平方向反饋裝置。

背景技術(shù)：

機(jī)車用頭燈通常是固定的，不可調(diào)整角度的。這就導(dǎo)致一旦機(jī)車運(yùn)行在彎道上，那么頭燈將照射到軌道之外。目前的一些技術(shù)使用可自動(dòng)調(diào)整方向的頭燈，希望能夠完全自動(dòng)化地調(diào)整頭燈照射方向以保證頭燈始終照射在前方線路上。

這些現(xiàn)有技術(shù)一般采用這樣的原理：使用傳感器檢測(cè)機(jī)車轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動(dòng)情況以判斷機(jī)車是否處于彎道，并判斷該彎道的彎曲情況。然后根據(jù)彎道的彎曲情況（通常是當(dāng)前線路的曲線半徑），推算當(dāng)前情況下理論上頭燈應(yīng)當(dāng)具備的照射水平角度，然后調(diào)整頭燈到該理論角度，以保證頭燈照亮前方線路。

這種方式的局限性主要在：通過檢測(cè)轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動(dòng)情況只能得到機(jī)車當(dāng)前所處彎道的彎曲情況，但并不能確定所處機(jī)車前方線路的實(shí)際彎曲情況，在遇到如圖1所示的蛇形線路時(shí)，由于機(jī)車所處位置的軌道彎曲方向與機(jī)車前方線路的軌道彎曲方向完全相反，因此頭燈幾乎肯定會(huì)照射到線路范圍以外。而圖1所示的蛇形線路在鐵路正線和調(diào)車場(chǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)。這一局限性導(dǎo)致自動(dòng)調(diào)節(jié)的頭燈難以獲得大規(guī)模的應(yīng)用。

圖1是使用現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)車在兩段不同線路上的頭燈使用效果的示意圖。線路一和線路二這兩段線路的曲線半徑均為100m,線路長度均為157m（即四分之一個(gè)圓），所不同的是，圖1中右邊的線路是蛇形線路，線路的前半段和后半段的彎曲方向不一樣。在采用現(xiàn)有技術(shù)時(shí)，由于對(duì)線路彎曲情況的判斷完全基于機(jī)車轉(zhuǎn)向架，因此對(duì)頭燈角度的調(diào)整完全依據(jù)機(jī)車當(dāng)前所處位置上的線路曲線半徑。當(dāng)機(jī)車在線路一上行駛時(shí)，由于機(jī)車前方線路的彎曲情況和機(jī)車當(dāng)前所處位置的線路彎曲情況是一樣的，在頭燈調(diào)整時(shí)頭燈的偏轉(zhuǎn)方向與前方線路的彎曲方向一致，頭燈的照亮區(qū)域與前方線路重疊，照明效果很好；而當(dāng)機(jī)車行駛在線路二時(shí)，由于前方線路彎曲情況和機(jī)車當(dāng)前所處位置的線路彎曲情況不一致，這導(dǎo)致頭燈的偏轉(zhuǎn)方向與前方線路的彎曲方向完全相反，頭燈的照亮區(qū)域與前方線路基本不重疊，照明效果很差?？梢娫谑褂矛F(xiàn)有技術(shù)時(shí)，在某些特定線路上頭燈的使用效果會(huì)更差而不是更好，這就是現(xiàn)有技術(shù)的使用局限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述缺陷，提供一種頭燈照射水平方向反饋裝置。

為了克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種頭燈照射水平方向反饋裝置包括光學(xué)成像設(shè)備、圖像信息處理設(shè)備和信號(hào)發(fā)生設(shè)備，其特征在于：所述光學(xué)成像設(shè)備的輸出連接圖像信息處理設(shè)備，圖像信息處理設(shè)備的輸出連接信號(hào)發(fā)生設(shè)備；

光學(xué)成像設(shè)備采集頭燈照射區(qū)域的影像，供圖像信息處理設(shè)備處理；

圖像信息處理設(shè)備對(duì)光學(xué)成像設(shè)備采集到的頭燈照射區(qū)域的影像進(jìn)行處理，將影像轉(zhuǎn)換為可以清晰分辨當(dāng)前軌道兩邊照亮區(qū)域的圖形數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)該圖形數(shù)據(jù)信息計(jì)算生成軌道兩邊照亮區(qū)域的面積的比值，用該比值表征頭燈照亮區(qū)域與鐵路線路之間的相對(duì)位置關(guān)系；

信號(hào)發(fā)生設(shè)備將軌道兩邊照亮區(qū)域的面積的比值轉(zhuǎn)換為一定電壓/電流/頻率范圍的電信號(hào)，輸出這些信號(hào)供機(jī)車上的其它設(shè)備使用以便這些設(shè)備準(zhǔn)確地調(diào)整頭燈照射方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述圖像信息處理設(shè)備首先對(duì)影像的正中央?yún)^(qū)域的偏下位置截取，截取后的圖像將首先進(jìn)行灰度處理，未被頭燈照亮的區(qū)域?qū)⒈粊G棄，被丟棄的部分將被灰度100%的全黑色取代。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述圖像信息處理設(shè)備根據(jù)鋼軌的特征灰度在照亮區(qū)域內(nèi)將鋼軌區(qū)分出來，然后根據(jù)鋼軌與鋼軌之間的間隔距離，將機(jī)車當(dāng)前所處線路與其它線路區(qū)分出來，機(jī)車當(dāng)前所處線路也將用灰度100%的全黑色替代，圖像的其它部分將用灰度0%的全白色替代，只剩下灰度為0%的白色區(qū)域和灰度為100%的黑色區(qū)域，且白色區(qū)域被分隔為左、右兩部分，兩部分的面積分別為S左和S右；圖像信息處理設(shè)備比較兩個(gè)部分的面積的大小，形成面積的比值P = S左 /( S左 + S右 )。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括所述P值等于50%時(shí)，意味著線路正處于頭燈照明區(qū)域的正中間，照明效果最好，不需要調(diào)整頭燈照射水平方向；

P值小于50%時(shí)，意味著前方線路向左偏，前方有向左的彎道，頭燈照射水平方向需要向左調(diào)整；

P值大于50%時(shí)，意味著前方線路向右偏，前方有向右的彎道，頭燈照射水平方向需要向右調(diào)整。

本發(fā)明的有益效果是：這種頭燈照射水平方向反饋裝置屬于直接反饋，因此測(cè)量誤差小，反饋及時(shí)準(zhǔn)確，可以有效提高頭燈自動(dòng)調(diào)節(jié)的指向精度；而且由于該裝置可以在復(fù)雜路況下真實(shí)反映頭燈在線路上的指向情況，不存在運(yùn)用局限性，可以在鐵路機(jī)車車輛上廣泛運(yùn)用，有助于提升鐵路機(jī)車車輛頭燈控制的自動(dòng)化水平。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是光學(xué)影像的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是另一光學(xué)影像的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是另一光學(xué)影像的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是機(jī)車當(dāng)前所處線路進(jìn)行處理后的圖像；

圖7是最終處理完成的圖像。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一個(gè)頭燈照射水平方向反饋裝置，可以直接反映頭燈照亮區(qū)域與鐵路線路之間的相對(duì)位置關(guān)系。如圖2所示，該裝置由以下部件組成，包括：一個(gè)光學(xué)成像設(shè)備，一個(gè)圖像信息處理設(shè)備和一個(gè)信號(hào)發(fā)生設(shè)備。

光學(xué)成像設(shè)備采集頭燈照射區(qū)域的影像，供圖像信息處理設(shè)備處理。

圖像信息處理設(shè)備對(duì)光學(xué)成像設(shè)備采集到的頭燈照射區(qū)域的影像進(jìn)行處理，將影像轉(zhuǎn)換為可以清晰分辨當(dāng)前軌道兩邊照亮區(qū)域的圖形數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)該圖形數(shù)據(jù)信息計(jì)算生成軌道兩邊照亮區(qū)域的面積的比值，用該比值表征頭燈照亮區(qū)域與鐵路線路之間的相對(duì)位置關(guān)系。

信號(hào)發(fā)生設(shè)備將軌道兩邊照亮區(qū)域的面積的比值轉(zhuǎn)換為一定電壓/電流/頻率范圍的電信號(hào)，輸出這些信號(hào)供機(jī)車上的其它設(shè)備使用以便這些設(shè)備準(zhǔn)確地調(diào)整頭燈照射方向。

實(shí)施例

在夜間行車使用頭燈時(shí)，光學(xué)成像設(shè)備將形成如圖3所示的影像。圖像信息處理設(shè)備將對(duì)該影像進(jìn)行進(jìn)處理。

圖像信息處理設(shè)備首先對(duì)影像的正中央?yún)^(qū)域的偏下位置截?。唇厝☆^燈照亮區(qū)域的大致位置），如圖4所示。

截取后的圖像將首先進(jìn)行灰度處理，未被頭燈照亮的區(qū)域?qū)⒈粊G棄，被丟棄的部分將被灰度100%的全黑色取代，如圖5所示。

鋼軌被照亮?xí)r具有一定的特征灰度，因此根據(jù)鋼軌的特征灰度在照亮區(qū)域內(nèi)將鋼軌區(qū)分出來，然后根據(jù)鋼軌與鋼軌之間的間隔距離，將機(jī)車當(dāng)前所處線路與其它線路區(qū)分出來（機(jī)車當(dāng)前所處線路的兩條鋼軌之間的間隔距離將是合理范圍內(nèi)相對(duì)而言最大的）。機(jī)車當(dāng)前所處線路也將用灰度100%的全黑色替代。如圖6所示。

圖像的其它部分將用灰度0%的全白色替代。如圖7所示。

在圖7中，只剩下灰度為0%的白色區(qū)域和灰度為100%的黑色區(qū)域，且白色區(qū)域被分隔為左、右兩部分，兩部分的面積分別為S_左和S_右，圖像信息處理設(shè)備比較兩個(gè)部分的面積的大小，形成面積的比值P = S_左 /( S_左 + S_右 )。

這個(gè)比值P就代表了頭燈照亮區(qū)域與鐵路線路之間的相對(duì)位置關(guān)系。在P值等于50%時(shí)，意味著線路正處于頭燈照明區(qū)域的正中間，照明效果最好，不需要調(diào)整頭燈照射水平方向。

在P值小于50%時(shí)，意味著前方線路向左偏，前方有向左的彎道，頭燈照射水平方向需要向左調(diào)整。

在P值大于50%時(shí)，意味著前方線路向右偏，前方有向右的彎道，頭燈照射水平方向需要向右調(diào)整。

這個(gè)面積的比值P被信號(hào)發(fā)生裝置轉(zhuǎn)換為一定電壓/電流/頻率范圍的電信號(hào)，以供機(jī)車上的其它設(shè)備使用（尤其是可以被頭燈水平方向調(diào)整伺服機(jī)構(gòu)用作為閉環(huán)控制的反饋源）。

通過該裝置頭燈的照亮區(qū)域?qū)⑹冀K與前方線路重合，達(dá)到良好的照明效果。如圖8所示。