高鐵輪對輪廓表面磨損的精密測量對于高鐵穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要的研究意義.基于此,研制了一種基于激光三角測量原理的嵌入式高鐵輪對表面磨損測量裝置.以低功耗STM32F103單片機(jī)為主控制器,采用TCD1500C作為位移感光元件,軟件模擬了CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序,并利用主控制器內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器將CCD放大后的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,對數(shù)字信號進(jìn)行FIR濾波和二值化處理,再由三角測距原理擬合得到輪對尺寸參數(shù).同時(shí),利用藍(lán)牙通信接口將測量數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)虛擬儀器面板中,在PC端進(jìn)行可視化顯示和結(jié)果分析.結(jié)合實(shí)際測量和安裝尺寸,在ZEMAX中模擬和優(yōu)化了Ernostar透鏡組,以消除由于焦距變化引起的像差.采用線性擬合對模擬輪對測量進(jìn)行了校準(zhǔn),并使用校準(zhǔn)后的裝置對模擬磨損輪對進(jìn)行在線測量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該實(shí)驗(yàn)裝置最大可測量磨損程度可達(dá)32 mm,測量精度達(dá)21.28μm,測量分辨率為6μm,滿足輪對表面磨損精度測量需求.

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【文章目錄】：
1工作原理
2 硬件設(shè)計(jì)
    2.1 主控模塊
    2.2 TCD1500C電路
    2.3 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3 軟件設(shè)計(jì)
    3.1 軟件流程圖
    3.2 CCD驅(qū)動(dòng)信號
    3.3 數(shù)字濾波器
    3.4 機(jī)車輪對磨損檢測的虛擬儀器設(shè)計(jì)
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    4.2 信號處理
    4.3 標(biāo)定與輪對測量
5 結(jié) 論



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