基于线阵CCD的高速列车运行姿态测量系统研究

发布时间：2019-11-12 20:31

【摘要】：近年来,随着我国高铁行业的飞速发展,高速列车运行速度的不断提升,对行车安全提出了更高的要求,对车辆限界和建筑限界的建立也有了更加迫切的需求。现阶段,我国高铁列车动态限界监测主要依赖于基于双目视觉的动态限界测量系统,通过高速相机获取车身表面信息,得到车身动态包络线。经过多次的现场实验,系统暴露出成本高、数据传输慢、图像采集不稳定、处理数据时存在大量无用数据等缺点。因此,针对原有系统面临的问题,开发一种效率更高、针对性更强、更加符合实际测量需求的系统,对于保证高速列车行车安全非常必要。线阵CCD以其大范围、高精度、高分辨率和动态范围等方面的优势,在高速测量领域应用越来越广泛;多线阵CCD组合姿态测量技术是一种非接触测量技术,因其结构简单,使用方便,测量范围大,灵敏度高,测量精度高,噪声小的优点,在运动目标姿态测量方面获得了越来越多的应用。因此,将线阵CCD测量技术应用于高速列车运行姿态测量领域,完成对高速列车车身动态包络线的检测,具有非常广阔的前景。本文根据实际测量要求,针对多次现场测量发现的问题,提出将基于线阵CCD的姿态测量技术应用于高速列车运行姿态测量领域,设计了一种基于线阵相机的高速列车姿态测量系统。论文完成的主要工作有:1、从实际测量需求入手,在明确测量系统的具体应用背景的基础上,分析以往系统的优缺点,提出了一种高速列车动态包络线测量的新方法。2、根据柱面透镜成像规律和线阵相机成像模型,介绍一维线阵相机成像原理;在多线阵CCD组合测量原理的基础上,构建了几种基于双线阵相机的二维轮廓测量系统模型,分析各自的优缺点并确定最终的系统模型,论述该测量方法的可行性。3、根据线阵CCD工作原理和主要性能指标,结合实际测量需要,选用合适的线阵CCD相机;根据系统成像要求确定光学系统参数,在ZEMAX中设计用于线阵CCD成像的柱面光学系统;最后选择合适的硬件平台,完成系统硬件搭建。4、根据需要在硬件平台和上位机上完成各个功能模块设计,包括线阵相机二次开发、下位机系统搭建、相机外触发模块、人机交互模块的软件程序设计,并进行系统各功能模块仿真调试与相关实验。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U270.7;TP391.41

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本文编号：2559934