基于线激光—机器视觉的钢轨磨耗检测的设计与实现

发布时间：2021-09-03 02:25

　　列车行驶过程中会对钢轨表面和侧面造成一定程度的磨损。铁路运输朝着高密度化、高重载化的方向发展,钢轨的磨耗问题更加突出,如何快速而又精确地检测钢轨磨耗是目前面临的重要课题。本文运用基于线激光--机器视觉测量的原理,结合图像处理与分析技术,构建了一种钢轨磨耗检测方案。首先,研究了多种摄像机标定方法,采用多项式拟合方法对系统进行标定,并分析了标定方程次数对摄像机标定精度的影响,从而确定标定方程的结构;给出了栅格网点坐标搜索算法,利用栅格网点的世界坐标与像素坐标求解摄像机标定方程;从不同角度拍摄激光覆盖的钢轨,对采集到的图像进行图像滤波处理、激光迹线细化、轮廓还原和轮廓曲线合成与旋转,得到测量的钢轨轮廓数据;借鉴序贯相似性检测算法的思想,并针对激光迹线轮廓的特征,改进绝对误差计算公式,将测量轮廓数据与标准轨数据进行配准,从而快速计算出当前段钢轨的垂直磨耗、侧面磨耗以及总磨耗。在实验室搭建钢轨磨耗检测装置,对系统的稳定性进行验证。实验结果表明,该方法能在100ms内完成一次钢轨轮廓检测,其误差在0.05mm内,达到了预期实验的目的,证明了该方法的可行性,期望为研发车载式动态钢轨磨耗检测仪提供有益... 

【文章来源】：武汉轻工大学湖北省

【文章页数】：47 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MiniProf西南交通大学牵引动力实验室于2012年研制的便携式双L型测头钢轨外形测量仪

西南交通大学牵引动力实验室于2012年研制的便携式双L型测头钢轨外形测量仪[14]，图1.3显示了该测量仪的构成，通过移动五连杆，使五连杆滚轮探头在钢轨表面划过，由光电编码器将连杆移动数据传输到数据处理终端PDA上，处理器分析钢轨轮廓数据，将垂直磨耗、侧面磨耗和轨底坡数据显示在电子荧幕上。该仪器能测量多种规格的钢轨，测量误差小于0.05mm。图1.3 双L型测头钢轨外形测量仪接触式测量大多都需要专门的检测人员操作，需要大量的人力投入的同时，易

17,18]。图1.4展示了德国杜伊斯堡的钢轨轮廓测量仪[19]，用于钢轨生产合格检测。其原理是使用静态三角法，利用激光平面在物体表面的轮廓投影，通过图像处理得到钢轨轮廓数据，测量范围为130mm*105mm，其测量精度在0.05mm左右。该方法是通过高像素的摄像机和稳定的工作环境提高测量精度的，不适用于营运环境下的磨耗检测。仪器的成本比较高。图1.4 德国杜伊斯堡的钢轨轮廓测量仪西南交通大学占栋等人提出基于激光摄像技术的钢轨磨耗截面积测量方法[20]，其构成原理如图1.5，在轨道左右两侧各安装一套检测设备同时进行测量，通过图像

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3380213