基于ARM的轨道外部几何参数测量装置的设计

发布时间：2023-04-04 00:10

　　轨道几何参数是轨道铺设、运营维护的重要参考指标。目前,在铁路后期维护中多使用轨检小车作为轨道检测工具。轨检小车可同时检测多个轨道几何参数,具有良好的测量精度与测量效率,能够在各种铁路区间进行参数检测。但是轨检小车也仍存在发展空间,轨检小车在进行轨道外部参数检测时通常使用全站仪方式进行检测,全站仪价格昂贵、布设复杂。因此,设计一种价格低廉,测量简单的轨道外部参数检测装置能够有效地降低测量成本。本文设计了一种基于STM32单片机的轨道外部参数检测装置,使用激光测距的方法在降低测量成本,同时满足轨道几何参数检测所需的测量精度。首先梳理了国内外轨道参数测量的方法,设计了使用CPⅢ控制点的测量方案,并根据相关标准确定轨道几何参数检测所需的测量精度;根据测量方案选择传感器并对测量装置的机械结构进行设计,根据测量装置所需功能与传感器性能参数设计基于STM32芯片的硬件电路;根据测量装置的机械结构与测量方案,计算左右轨相对CPⅢ点的位置坐标,并以μC/OS-II操作系统为基础设计编写了能满足测量需求的软件程序;通过搭建实验平台,对测距单元进行了精度与重复性实验;使用原型机对CPⅢ点进行了性能实验,得到...

【文章页数】：75 页

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外轨道检测研究现状
        1.2.2 国内轨道检测研究现状
    1.3 轨道外部参数测量方法
        1.3.1 GNSS法
        1.3.2 全站仪法
    1.4 本章小结
2 测量方案设计
    2.1 有砟轨道CPⅢ控制点介绍
    2.2 轨道外部参数测量方案
        2.2.1 测量方法概述
        2.2.2 测量单元方案概述
    2.3 本章小结
3 测量算法与误差分析
    3.1 算法设计
        3.1.1 点A在坐标系OXZ坐标值求解
        3.1.2 点A在坐标系O₂X₂Z₂坐标值求解
        3.1.3 点O₂在坐标系O₁X₁Z₁坐标值求解
        3.1.4 点A在坐标系O₁XZ坐标值求解
        3.1.5 轨距影响修正
        3.1.6 点M、N在坐标系OEN坐标值求解
        3.1.7 点M、N高程坐标值求解
    3.2 人工对准误差分析
        3.2.1 第一种状态误差计算
        3.2.2 第二种状态误差计算
    3.3 系统传递误差
        3.3.1 传递误差分析
        3.3.2 传递误差计算
    3.4 本章小结
4 硬件与软件设计
    4.1 机械结构设计
    4.2 测量单元选型
        4.2.1 激光测距单元的选型
        4.2.2 转角测量单元的选型
        4.2.3 超高倾角测量单元的选型
        4.2.4 轨距测量单元的选型
        4.2.5 里程测量单元的选型
        4.2.6 转角驱动单元的选型
    4.3 电气硬件设计
        4.3.1 ARM芯片简介
        4.3.2 主控电路设计
        4.3.3 AD转换电路设计
        4.3.4 电机驱动电路设计
        4.3.5 LCD电路设计
    4.4 ARM软件设计
        4.4.1 μC/OS-II操作系统的移植
        4.4.2 数据采集程序设计
        4.4.3 AD转换程序设计
        4.4.4 SD卡程序设计
        4.4.5 参数计算程序设计
        4.4.6 电机控制程序设计
        4.4.7 LCD程序设计
    4.5 本章小结
5 试验
    5.1 试验目的
    5.2 选型试验
        5.2.1 激光传感器测距性能试验
        5.2.2 激光传感器重复性试验
        5.2.3 被测物误差分析
        5.2.4 测量入射角度误差分析
    5.3 性能试验
        5.3.1 试验过程
        5.3.2 数据对比
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间取得的科研成果
学位论文数据集



本文编号：3781413