转辙机缺口图像监测控制器软件设计及实现

发布时间：2021-02-09 02:40

　　近年来,随着我国铁路的快速发展,客货运输和行车里程已多次打破历史记录,这对铁路系统的可靠性和安全性提出了新的挑战。道岔是铁路轨道的关键组成部分,转辙机用于转换和锁闭道岔,对保证铁路的平稳安全运行起着重要作用。因此必须对转辙机的工作状态进行实时监控。转辙机缺口是反映转辙机工作状态的重要标志。但是,对转辙机缺口的实时监测一直是转辙机监测中的薄弱环节。由于转辙机的型号众多,安装位置存在差异,并且对实时性要求高,传统的通过在转辙机内安装传感器的监测方法和基于图像的监测方法难以满足实际应用需要。因此,对现有的转辙机缺口监测控制器进行改进和升级至关重要。针对这些问题,本文在研究现有转辙机监测方法的基础上,提出了一种改进的基于图像处理技术的转辙机缺口监测方法,并根据此方法设计并实现了转辙机缺口图像监测控制器。该控制器以Freescale公司研发的i.MX6处理器为主处理器,FPGA作为协处理器,主处理器和协处理器之间使用SPI总线进行通信,利用C++作为开发语言,在满足转辙机型号和安装位置差异性的同时,能够满足实时性要求。接着对转辙机缺口监测系统和硬件平台进行了介绍,并分别阐述了缺口和电流的监测原理... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 道岔与转辙机简述
        1.1.1 道岔简述
        1.1.2 转辙机简述
    1.2 现有的转辙机监测方法
    1.3 改进的基于图像处理技术的缺口监测方法
    1.4 论文组织结构
2 转辙机缺口监测系统及原理
    2.1 转辙机缺口监测系统
    2.2 系统硬件平台介绍
    2.3 转辙机缺口监测原理
        2.3.1 图像采集
        2.3.2 图像下采样
        2.3.3 图像灰度处理
        2.3.4 图像噪声处理
        2.3.5 图像二值化处理
        2.3.6 形态学处理
        2.3.7 边缘检测算法
        2.3.8 图像播放
    2.4 电流监测原理
    2.5 本章小结
3 转辙机缺口图像监测控制器软件需求及设计
    3.1 需求分析
    3.2 软件设计
    3.3 操作系统的选择和开发环境的建立
    3.4 SPI通信协议设计
        3.4.1 SPI通信协议简介
        3.4.2 SPI通信协议消息格式
        3.4.3 SPI通信协议格式
    3.5 网络通信协议设计
        3.5.1 网络通信协议
        3.5.2 网络通信协议消息格式
        3.5.3 网络通信协议报文格式
    3.6 本章小结
4 转辙机缺口图像监测控制器软件具体实现
    4.1 图像采集模块的实现
    4.2 信息处理集模块的实现
        4.2.1 测量缺口的像素距离
        4.2.2 计算缺口的实际距离
    4.3 图像播放模块的实现
    4.4 传感器模块的实现
        4.4.1 电流模块
        4.4.2 振动加速度模块
        4.4.3 温湿度模块
        4.4.4 LED照明控制模块
    4.5 本章小结
5 转辙机缺口图像监测控制器软件测试
    5.1 测试环境
    5.2 图像采集模块功能测试
    5.3 信息处理模块功能测试
        5.3.1 测量缺口的像素距离测试
        5.3.2 计算缺口的实际距离测试
    5.4 图像播放模块功能测试
    5.5 传感器模块功能测试
        5.5.1 电流模块测试
        5.5.2 振动加速度模块测试
        5.5.3 温湿度模块测试
        5.5.4 LED照明模块测试
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3024910