隨著鐵路向高速、高密度運行的方向發(fā)展,鋼軌磨耗和表面缺陷的測量受到了廣泛重視與研究�；趶秃瞎鈻诺南辔粶y量輪廓術（Phase Measurement Profilometry,PMP）在保有傳統(tǒng)PMP高精度優(yōu)點的基礎上,縮短了測量時間,提高了測量效率。本文以鋼軌磨耗及表面缺陷的三維測量為目的,將傳統(tǒng)PMP及基于復合光柵的PMP進行了仿真實現(xiàn)、實驗驗證與對比分析。同時,在鐵路運用背景下,對基于復合光柵的PMP算法進行改進,衍生出基于雙頻率通道和2+1算法的復合光柵PMP,減小了頻譜混疊,提高了測量精度。針對實際應用中鋼軌表面的鏡面反射,本文基于雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）,建立了在役45Mn鋼軌表面的光學反射模型,分析了其反射特性和相變特性,同時提出避免高光效應的方法。通過建立鋼軌表面的BRDF模型和相變模型并使用仿真軟件仿真出45Mn鋼軌表面BRDF值和相移與入射角及波長的變化關系,通過peaks函數(shù)、Stoilov相移算法及相位測量輪廓術驗證仿真與改進結果,得出了在常用波長下確定入射角、保... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

遠心光路投影系統(tǒng)的示意圖

圖 2-2 復合光柵的組合與疊加過程仍然使用在 PMP 中推算出的三幀基頻位移光柵的表達式(2-2)、表達式(2-3)和表達式(2-4)。三個具有與基頻光柵正交頻率的三幀載波光柵的表達式如下： = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2-15) = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2-16) = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2-17)它們與圖 2-2 中的 carrier grating 對應，表達式中頻率 、 和 的選取必須具有一定的跨度，才能保證不會由于物體表面起伏導致的局部條紋變形而導致出現(xiàn)不同載波頻率的頻譜混疊。三個正弦載波光柵與三個基頻位移光柵分別進行組合和疊加后，得到最終的復合光柵。

圖 2-3 三幀基頻相移光柵圖本文選取 peaks 函數(shù)作為投影物體，考慮到 peaks 函數(shù)沒有突變的邊緣和斷，不會導致相位展開的錯誤，同時作為一個連續(xù)漸變表面的物體，擁有多個高度不的峰型和多個深度不同的谷型，具有漸變表面物體的代表性。將 peaks 函數(shù)的大小置為 500×500，與所選用光柵大小對應，其峰值最大值和谷值最大值作為變量可以整。將每個方法可以測得的最大峰值作為評測標準，以此做為判斷方法優(yōu)劣性的一評價方面。生成的投影物體外觀輪廓見圖 2-4。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]輪軌高速滾動接觸及鋼軌疲勞裂紋擴展研究[J]. 江曉禹,李孝滔,李煦,曹世豪.  西南交通大學學報. 2016(02)
[2]道岔尖軌表面缺陷檢測卡片式渦流傳感器的設計與應用[J]. 黃鳳英,高東海,丁興和.  無損檢測. 2014(02)
[3]基于雙頻復合光柵投影的陡變物體三維面形測量[J]. 武迎春,曹益平,肖焱山.  光電子.激光. 2012(12)
[4]渦流檢測在鋼軌裂紋定量化評估中的應用[J]. 李國厚,黃平捷,陳佩華,侯迪波,張光新,周澤魁.  浙江大學學報(工學版). 2011(11)
[5]一種提高復合光柵實時三維測量精度的方法[J]. 張睿,曹益平,何定高.  中國激光. 2011(10)
[6]An improved phase measurement method of integrated pulse profile for pulsar[J]. ZHANG Hua & XU LuPing School of Electronic Engineering,Xidian University,Xi’an 710071,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(09)
[7]應用于鋼軌檢測的便攜式渦流探傷儀的研制[J]. 馬旺宇,劉棟,趙文博.  機械設計與制造. 2010(02)
[8]重載鐵路鋼軌的傷損及預防對策研究[J]. 周清躍,張建峰,郭戰(zhàn)偉,習年生,高新平.  中國鐵道科學. 2010(01)
[9]雙頻投影柵線法物體輪廓測量技術研究[J]. 王軍,何昕,郝志航.  長春理工大學學報. 2005(01)



本文編號：3259850