鋼軌磨耗是軌道基礎(chǔ)設(shè)施的主要病害之一,準(zhǔn)確測(cè)量磨耗值對(duì)于鋼軌養(yǎng)護(hù)維修和保證列車行車安全具有重要意義。隨著軌道交通行業(yè)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的人工接觸式測(cè)量方法效率低下且無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量,已經(jīng)無法滿足目前工務(wù)部門的測(cè)量需求。因此,本文基于線結(jié)構(gòu)光視覺測(cè)量技術(shù),研發(fā)了一套搭載于手推式軌道檢測(cè)小車的非接觸式鋼軌磨耗測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)鋼軌磨耗的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確測(cè)量。論文首先分析了目前鋼軌磨耗測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀,確定了基于線結(jié)構(gòu)光視覺的非接觸式測(cè)量方法,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體方案,完成了關(guān)鍵硬件的選型和測(cè)量平臺(tái)的搭建。通過研究相機(jī)的成像模型與標(biāo)定方法,建立了線結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,確定了相機(jī)和結(jié)構(gòu)光平面的標(biāo)定方案,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)標(biāo)定的精度。其次,設(shè)計(jì)了鋼軌線結(jié)構(gòu)光圖像處理算法,包括濾波、閾值分割、中心提取和坐標(biāo)還原,針對(duì)非均勻線結(jié)構(gòu)光圖像的閾值分割問題,提出了改進(jìn)的Otsu算法,并針對(duì)經(jīng)典Steger中心提取算法的計(jì)算效率進(jìn)行了改進(jìn),通過實(shí)驗(yàn)分別驗(yàn)證了改進(jìn)后算法的有效性和效率。第三,針對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量過程中關(guān)鍵的鋼軌輪廓配準(zhǔn)問題進(jìn)行了研究,提出了一種基于RDP和改進(jìn)ICP算法的兩段式鋼軌輪廓配準(zhǔn)方法。最后,基于V... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３?ＭｉｎｉＰｒｏｆ鋼軌測(cè)量?jī)x??－

?２０１５年，南昌大學(xué)的陳佳明使用一維激光位移傳感器、磁致伸縮傳感器和二??維機(jī)械測(cè)量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了如圖１－４所示的鋼軌輪廓測(cè)量?jī)x［１｜］。該測(cè)量?jī)x通過傳感器??相對(duì)于鋼軌做直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了鋼軌全斷面輪廓的非接觸式測(cè)量，避免了復(fù)雜的圖??像處理算法，但是該測(cè)量?jī)x需要依靠人工手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量且復(fù)雜的??機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)容易引入其他誤差影響測(cè)量結(jié)果。??圖１－４鋼軌輪廓測(cè)量?jī)x??Ｆｉｇ．?１－４?Ｒａｉｌ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??２０１８年，西南交通大學(xué)的李艷福采用二維激光位移傳感器搭建鋼軌磨耗檢測(cè)??系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋼軌磨耗的動(dòng)態(tài)測(cè)量［１２］。提出了一種基于輪廓粗配準(zhǔn)的方法解決因??實(shí)際測(cè)量環(huán)境引入的離群數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且研宄了車體振動(dòng)導(dǎo)致的輪廓仿射失真問題，??提出了基于區(qū)域和特征點(diǎn)匹配的校準(zhǔn)方法。??瑞士?０ＰＴＩＭＥＳＳ公司設(shè)計(jì)的Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ激光便攜式道岔檢測(cè)儀如圖１－５所示，??集成了激光位移傳感器，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的即時(shí)顯示與儲(chǔ)存。??圖１－５?Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ激光便攜式道岔檢測(cè)儀??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??基于激光位移傳感器的非接觸式測(cè)量方法精度高、采樣頻率快

?２０１５年，南昌大學(xué)的陳佳明使用一維激光位移傳感器、磁致伸縮傳感器和二??維機(jī)械測(cè)量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了如圖１－４所示的鋼軌輪廓測(cè)量?jī)x［１｜］。該測(cè)量?jī)x通過傳感器??相對(duì)于鋼軌做直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了鋼軌全斷面輪廓的非接觸式測(cè)量，避免了復(fù)雜的圖??像處理算法，但是該測(cè)量?jī)x需要依靠人工手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量且復(fù)雜的??機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)容易引入其他誤差影響測(cè)量結(jié)果。??圖１－４鋼軌輪廓測(cè)量?jī)x??Ｆｉｇ．?１－４?Ｒａｉｌ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??２０１８年，西南交通大學(xué)的李艷福采用二維激光位移傳感器搭建鋼軌磨耗檢測(cè)??系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋼軌磨耗的動(dòng)態(tài)測(cè)量［１２］。提出了一種基于輪廓粗配準(zhǔn)的方法解決因??實(shí)際測(cè)量環(huán)境引入的離群數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且研宄了車體振動(dòng)導(dǎo)致的輪廓仿射失真問題，??提出了基于區(qū)域和特征點(diǎn)匹配的校準(zhǔn)方法。??瑞士?０ＰＴＩＭＥＳＳ公司設(shè)計(jì)的Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ激光便攜式道岔檢測(cè)儀如圖１－５所示，??集成了激光位移傳感器，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的即時(shí)顯示與儲(chǔ)存。??圖１－５?Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ激光便攜式道岔檢測(cè)儀??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?Ｒａｉｌｍｏｎｉｔｏｒ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??基于激光位移傳感器的非接觸式測(cè)量方法精度高、采樣頻率快


本文編號(hào)：3408808