非接触式钢轨类大构件平直度检测算法研究
发布时间：2021-06-21 17:29
以激光轮廓仪采集得到的钢轨表面远近距离为基础,提出了一种非接触式的钢轨类大构建表面平直度检测方法。由于单个激光轮廓仪视场有限,为了获取完整断面信息,使用多个轮廓仪,将测量结果所在坐标系旋转、平移至同一坐标中研究。实际测量中机械振动、钢轨表面附着物等因素对测量结果产生了一定的干扰,采用一种自适应均值滤波方法,提高了测量的稳定性。对同一钢轨进行多次测量,平直度测量的结果重复精度稳定在±0.05 mm以内,充分证明了非接触式激光轮廓仪测量钢轨平直度的可靠性。
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(09)CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
激光轮廓仪工作原理
每个激光都有自己坐标系，其中X轴的数据表示钢轨断面被测点的远近信息，Y轴表示激光轮廓仪的测量范围，Z轴表示钢轨检测的方向。4个三维空间坐标系如图2所示。为了简化模型减低计算复杂度，可以将坐标系O2,O3,O4相转换到O1坐标系内，其中坐标系O2相对于坐标系O1绕Z轴旋转了π/2，坐标系O3相对于坐标系O2绕Z轴旋转了π/2，坐标系O2,O3相对于O1坐标系旋转矩阵分别记为O1O2R,O1O3R,O2,O3,O4相对于O1的平移变换矩阵分别为T2,T3,T4，假设O2,O3,O4中各有一点P2,P3,P4，变换到O1坐标系内为P"2,P"3,P"4，齐次变换公式为
三维重构的效果如图3所示。最小二乘法在钢轨的三维轮廓拼接处理时寻找特征点是比较重要且切实可行的算法。在平直度的计算时提取钢轨顶部中心点数据时，由于钢轨顶部为水平直线，可以将离散的数据使用式(6)进行差分处理，在一定长度范围内ΔD(x)=0，即可认为该区域内的数据即为钢轨顶面中心线出高度
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉的大尺寸工件自动测量系统[J]. 冯西,吴静静,安伟. 传感器与微系统. 2019(04)
[2]百米钢轨平直度控制[J]. 王启明. 铁道技术监督. 2018(07)
[3]基于三维激光与红外热像的容器缺陷检测方法[J]. 丁佳林,施富强,廖学燕,刘强. 传感器与微系统. 2018(03)
[4]基于结构光视觉的白车身覆盖件间隙面差测量方法[J]. 许敏,马钺,陈帅,徐首帅. 传感器与微系统. 2017(09)
[5]基于激光传感器的稻种轮廓形状测量方法研究[J]. 曹鹏,尹文庆,吴林华,王川,范丽,杨志军. 传感器与微系统. 2017(03)
[6]钢轨轮廓测量中多视觉传感器全局标定方法研究[J]. 占栋,于龙,肖建,陈唐龙,张冬凯. 铁道学报. 2016(08)
[7]钢轨轮廓全断面高精度动态视觉测量方法研究[J]. 占栋,于龙,肖建,陈唐龙. 铁道学报. 2015(09)
[8]基于改进型限幅平均滤波法的高精度称重系统研究[J]. 文常保,高丽红,方吉善,巨永锋,李演明. 传感技术学报. 2014(05)
[9]基于机器视觉的卷烟污点面积测量系统设计[J]. 张文,林建南,倪建彬,李晓茵,张艳,刘勇. 传感器与微系统. 2013(11)
[10]Global Calibration Method of Multi-sensor Vision System Using Skew Laser Lines[J]. LIU Qianzhe,SUN Junhua,LIU Zhen,and ZHANG Guangjun* Key Laboratory of Precision Opto-mechatronics Technology of Ministry of Education,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(02)
硕士论文
[1]焊轨基地钢轨焊接质量自动化检测设备研制—平直度测量模块的研究[D]. 倪峥嵘.中国铁道科学研究院 2016
[2]基于激光轮廓传感器的钢轨外形检测系统[D]. 李雯.中国铁道科学研究院 2014
本文编号：3241098
【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(09)CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
激光轮廓仪工作原理
每个激光都有自己坐标系，其中X轴的数据表示钢轨断面被测点的远近信息，Y轴表示激光轮廓仪的测量范围，Z轴表示钢轨检测的方向。4个三维空间坐标系如图2所示。为了简化模型减低计算复杂度，可以将坐标系O2,O3,O4相转换到O1坐标系内，其中坐标系O2相对于坐标系O1绕Z轴旋转了π/2，坐标系O3相对于坐标系O2绕Z轴旋转了π/2，坐标系O2,O3相对于O1坐标系旋转矩阵分别记为O1O2R,O1O3R,O2,O3,O4相对于O1的平移变换矩阵分别为T2,T3,T4，假设O2,O3,O4中各有一点P2,P3,P4，变换到O1坐标系内为P"2,P"3,P"4，齐次变换公式为
三维重构的效果如图3所示。最小二乘法在钢轨的三维轮廓拼接处理时寻找特征点是比较重要且切实可行的算法。在平直度的计算时提取钢轨顶部中心点数据时，由于钢轨顶部为水平直线，可以将离散的数据使用式(6)进行差分处理，在一定长度范围内ΔD(x)=0，即可认为该区域内的数据即为钢轨顶面中心线出高度
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉的大尺寸工件自动测量系统[J]. 冯西,吴静静,安伟. 传感器与微系统. 2019(04)
[2]百米钢轨平直度控制[J]. 王启明. 铁道技术监督. 2018(07)
[3]基于三维激光与红外热像的容器缺陷检测方法[J]. 丁佳林,施富强,廖学燕,刘强. 传感器与微系统. 2018(03)
[4]基于结构光视觉的白车身覆盖件间隙面差测量方法[J]. 许敏,马钺,陈帅,徐首帅. 传感器与微系统. 2017(09)
[5]基于激光传感器的稻种轮廓形状测量方法研究[J]. 曹鹏,尹文庆,吴林华,王川,范丽,杨志军. 传感器与微系统. 2017(03)
[6]钢轨轮廓测量中多视觉传感器全局标定方法研究[J]. 占栋,于龙,肖建,陈唐龙,张冬凯. 铁道学报. 2016(08)
[7]钢轨轮廓全断面高精度动态视觉测量方法研究[J]. 占栋,于龙,肖建,陈唐龙. 铁道学报. 2015(09)
[8]基于改进型限幅平均滤波法的高精度称重系统研究[J]. 文常保,高丽红,方吉善,巨永锋,李演明. 传感技术学报. 2014(05)
[9]基于机器视觉的卷烟污点面积测量系统设计[J]. 张文,林建南,倪建彬,李晓茵,张艳,刘勇. 传感器与微系统. 2013(11)
[10]Global Calibration Method of Multi-sensor Vision System Using Skew Laser Lines[J]. LIU Qianzhe,SUN Junhua,LIU Zhen,and ZHANG Guangjun* Key Laboratory of Precision Opto-mechatronics Technology of Ministry of Education,Beihang University,Beijing 100191,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(02)
硕士论文
[1]焊轨基地钢轨焊接质量自动化检测设备研制—平直度测量模块的研究[D]. 倪峥嵘.中国铁道科学研究院 2016
[2]基于激光轮廓传感器的钢轨外形检测系统[D]. 李雯.中国铁道科学研究院 2014
本文编号：3241098
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