LabVIEW™ Real-Time mesure la position et l'usure des caténaires

Author(s):
Gérard Delacre - Eurotunnel
Véronique Newland - New Vision Technologies

Industry:
Imaging Equipment, Transportation, Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
Data Acquisition, Machine Vision, LabVIEW, Multifunction DAQ, Real-Time

The Challenge:
Mesurer simultanément la position, la hauteur et la largeur de la zone d’usure d'un ou deux fils de contact "caténaire" à 40 km/h.

The Solution:
Effectuer des mesures optiques par traitement d’images avec une caméra matricielle rapide, à l’aide d’un système NI CVS-1454, de LabVIEW Real-Time et de la bibliothèque IMAQ Vision.

Afin d’assurer un trafic très important en toute sécurité, Eurotunnel procède à des opérations de maintenance régulières. La mesure automatique de la position et de l’usure du fil de contact permet de prévenir tout déplacement ou usure anormale et ainsi d’éviter les ruptures.

Un système existant permettait de mesurer :

La largeur de la zone d’usure était mesurée par une caméra linéaire avec traitement embarqué. Cette caméra disposait de deux sorties "mesure" (signaux analogiques 0-10 V acquis par la carte NI Lab-PC 1200). Les principaux défauts de cette caméra étaient son obsolescence et le fait que le traitement embarqué n’était pas modifiable. En particulier, la mesure de largeur était sensible au niveau de lumière dépendant de la position du fil de contact.
Le nouveau moyen de mesure devait s’intégrer dans le système existant, afin d’offrir une solution évolutive et pallier les défauts de l’ancien système.

Principe de mesure
Le fil de contact est éclairé par un éclairage à haut rendement du type HMI. La zone usée apparaît alors brillante sur fond sombre.

Les images sont capturées par une caméra matricielle CMOS monochrome à sortie IEEE 1394 fonctionnant jusqu’à 500 images/s en 640x100 pixels. Ces images sont acquises et traitées par un système CVS-1454 qui intègre un processeur sur lequel tourne une application développée avec LabVIEW Real-Time et IMAQ Vision.
La largeur de la zone d’usure est obtenue par seuillage de l’image du fil de contact (zone de 640x100 mm).
La largeur d’image de 640 mm permet de couvrir les désaxements maximum. En effet, le fil de contact est implanté en zig-zag pour éviter de cisailler le pantographe. La hauteur d’image de 100 mm permet de mesurer l’usure moyenne du fil sur une zone de 100 mm (dans le sens de l’avance).
Les largeurs et les positions des deux fils sont mesurées 100 fois par seconde, et l’usure maximale est envoyée au PC tous les 50 cm. Afin de s’affranchir des variations du niveau de lumière (affaiblissement proportionnel au désaxement), le niveau de seuillage est compensé en fonction de la position du fil dans l’image, et donc du désaxement.

Mise en œuvre
Un des défis était de développer un système de mesure nécessitant une période très courte d’installation et de mise au point dans le tunnel.

Le choix du CVS-1454, de LabVIEW et d'IMAQ Vision a permis de développer et de tester le logiciel de traitement sur une plate-forme PC sous Windows à partir d’une banque d’images enregistrées dans le tunnel. Ensuite, l’acquisition des images caméra a été développée aisément grâce au driver NI-IMAQ. Une fois l’ensemble mis au point, le programme de traitement a été téléchargé sur le CVS 1454 sans difficulté.
L’application du système existant étant également sous LabVIEW, sa modification, afin de prendre en compte les mesures issues du CVS-1454 (VI de communication par TCP/IP), n’a pas posé de problème et n’a pas eu d’impact sur son architecture.

Évolutions
Grâce à LabVIEW et IMAQ Vision, le traitement embarqué sur le CVS-1454 est facilement modifiable afin, par exemple, d’enregistrer les images du fil sur des événements ou des anomalies. L’architecture modulaire permet d’envisager aussi l’ajout d’autres matériels CVS pour la mesure et l’inspection d’autres éléments de l’infrastructure (points de suspension des caténaires, rails, géométrie de la voie…).

Avril 2005

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Gérard Delacre
Eurotunnel
France
gerard.delacre@eurotunnel.com

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