本文選題：視覺(jué)測(cè)量 + 雙目線結(jié)構(gòu)光　； 參考：《長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國(guó)軌道交通運(yùn)行速度的不斷提升,列車運(yùn)行安全問(wèn)題也變得越來(lái)越突出和重要。輪對(duì)作為軌道交通中重要的支撐運(yùn)動(dòng)部件,承受較為復(fù)雜荷及沖擊,列車的高速運(yùn)行要求輪對(duì)的各項(xiàng)參數(shù)滿足列車高速運(yùn)行時(shí)的技術(shù)要求,檢測(cè)其關(guān)鍵尺寸對(duì)列車安全運(yùn)行有著重要的意義。本文結(jié)合吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目及某客車廠具體實(shí)際要求,根據(jù)線結(jié)構(gòu)光檢測(cè)原理,對(duì)雙目線結(jié)構(gòu)光輪對(duì)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)為得到較為完整的車輪踏面輪廓數(shù)據(jù),提出了利用兩套線結(jié)構(gòu)光組成的雙目線輪對(duì)測(cè)量方法。對(duì)于兩套線結(jié)構(gòu)光獲得的點(diǎn)云,提出在頻域中進(jìn)行配準(zhǔn),該方法通過(guò)將相同特征的點(diǎn)云還原到數(shù)字矩陣當(dāng)中,接著進(jìn)行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,求其互功率譜并的傅里葉逆變換,求取突擊函數(shù)的峰值位置,得到兩點(diǎn)云的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度,同理可求得兩點(diǎn)云矩陣的平移向量。(2)對(duì)點(diǎn)云頻域配準(zhǔn)方法進(jìn)行了精度驗(yàn)證。點(diǎn)云平移驗(yàn)證可以得出:平移配準(zhǔn)不存在線性或者非線性的誤差,同時(shí)確定放大系數(shù)對(duì)檢測(cè)精度的影響。對(duì)點(diǎn)云旋轉(zhuǎn)配準(zhǔn)精度驗(yàn)證得出:配準(zhǔn)誤差是呈周期變化的奇函數(shù),提出將旋轉(zhuǎn)配準(zhǔn)誤差進(jìn)行分段擬合,然后根據(jù)分段擬合后的直線與求得的初值進(jìn)行迭代取優(yōu),最終補(bǔ)償至實(shí)際角度值。(3)對(duì)傳感器測(cè)量時(shí)本身存在的噪聲干擾進(jìn)行了分析,在同一點(diǎn)云添加噪聲后再次檢測(cè)配準(zhǔn)參數(shù),可以驗(yàn)證傳感器本身存在噪聲影響并不影響本文提出的配準(zhǔn)方法。(4)針對(duì)配準(zhǔn)后點(diǎn)云整體傾斜的問(wèn)題,提出對(duì)配準(zhǔn)后車輪點(diǎn)云內(nèi)側(cè)面數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析的方法來(lái)擬合基準(zhǔn)平面,根據(jù)平面參數(shù)對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn),將旋轉(zhuǎn)后點(diǎn)云在直徑方向上標(biāo)定,確定了直徑標(biāo)定系數(shù),給出了車輪三維重建模型。(5)本文搭建了雙目線結(jié)構(gòu)光的輪對(duì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)及其他被測(cè)輪對(duì)進(jìn)行了多次測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明該測(cè)量系統(tǒng)的車輪直徑重復(fù)測(cè)量精度小于等于0.07mm,端跳、徑跳的重復(fù)測(cè)量精度小于等于0.04 mm;直徑的測(cè)量誤差小于0.05mm,端跳的測(cè)量誤差小于0.06mm,徑跳的測(cè)量誤差小于0.04mm,滿足輪對(duì)測(cè)量精度要求。
[Abstract]:With the increasing speed of rail transit in our country, the safety problem of train operation becomes more and more prominent and important. As an important supporting component in rail transit, wheelset is subjected to more complex loads and shocks. The parameters of wheelset are required to meet the technical requirements of high-speed train operation. It is of great significance to detect the key dimensions for the safe operation of the train. Based on the project of Jilin province science and technology development plan and the practical requirements of a bus factory, the detection technology of binocular structure light wheel pair is studied according to the principle of line structure light detection. The main research contents and results are as follows: (1) in order to obtain more complete profile data of wheel tread, a measurement method of binocular wheelset is proposed, which is composed of two sets of structured light. For the point clouds obtained by two sets of line structured light, a registration method in frequency domain is proposed. By reducing the point clouds with the same characteristics to the digital matrix, the polar coordinates are transformed to obtain the inverse Fourier transform of the cross-power spectrum. The peak position of the shock function is obtained and the relative rotation angle of the two-point cloud is obtained. The translation vector of the two-point cloud matrix is obtained by the same principle. The accuracy of the registration method in the frequency domain of the point cloud is verified. It can be concluded that there are no linear or nonlinear errors in the translation registration and the effect of magnification factor on the detection accuracy is determined. To verify the accuracy of point cloud rotation registration, it is concluded that the registration error is an odd function with periodic variation. It is proposed that the rotation registration error be fitted in sections, and then iteratively optimized according to the straight line and the obtained initial value after piecewise fitting. Finally compensated to the actual angle value. (3) the noise interference existing in the sensor measurement is analyzed, and the registration parameters are detected again after adding noise to the same point cloud. It can be verified that the sensor itself has the effect of noise and does not affect the registration method proposed in this paper. Aiming at the problem of the overall tilt of the point cloud after registration, a principal component analysis method is proposed to fit the datum plane for the data of the inside side of the point cloud of the wheel after registration. According to the plane parameters, the point cloud is rotated, the point cloud is calibrated in the diameter direction, the calibration coefficient of the diameter is determined, and the three-dimensional reconstruction model of the wheel is given. Several measurement experiments were carried out on standard wheelsets and other wheel pairs under test. The experimental results show that the precision of repeated measurement of wheel diameter is less than 0.07mm, and the end jump is obtained. The precision of repeated measurement is less than 0.04mm, the error of diameter is less than 0.05mm, the error of end jump is less than 0.06mm, and the error of diameter slip is less than 0.04mm.
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U270.7;TP391.41

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