【摘要】：隨著中國高速鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展,對于高速動車組的質(zhì)量以及安全性要求也越來越高。動車車軸作為輪對系統(tǒng)的重要組成部分,起著連接車輪并為車輪傳遞動力的作用,因此車軸的尺寸測量一直以來都是比較重要的一步。隨著制造水平的不斷提高,傳統(tǒng)測量方法將逐漸無法滿足工業(yè)水平的需要。針對上述問題,本文提出了雙光束透射式車軸視覺測量技術(shù)。采用透射式測量技術(shù)對車軸邊緣進(jìn)行軸向掃描,有效實(shí)現(xiàn)了精密在線測量。該測量方法測量效率較高,而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后精度能滿足測量要求。首先,闡述了單一光束透射式視覺測量與雙光束透射式視覺測量技術(shù)原理,并通過比較,論證對于大尺寸車軸測量采用雙光束透射式測量方法的必要性及優(yōu)勢。其次,設(shè)計整個透射式測量系統(tǒng)、分析各部分功能,重點(diǎn)對系統(tǒng)核心部分即雙光束測量傳感器單元進(jìn)行設(shè)計。理論推導(dǎo)分析了高斯光束經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)的傳播方式,研究了反射光束對于測量精度的影響,設(shè)計了接收端遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。對于透鏡參數(shù)進(jìn)行公式推導(dǎo)以及仿真優(yōu)化,最終確定系統(tǒng)所需參數(shù)。然后,對采集到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,從而對車軸邊緣進(jìn)行精確定位。首先利用改進(jìn)的中值濾波方法對邊緣圖像進(jìn)行濾波;對車軸邊緣進(jìn)行像素級邊緣檢測,然后進(jìn)行亞像素級邊緣提取,精確定位邊緣位置。通過光束系統(tǒng)對車軸進(jìn)行軸向掃描,得到車軸各軸截面邊緣數(shù)據(jù);對車軸邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行輪廓擬合并分段,求取車軸各軸段直徑參數(shù)。最后,對設(shè)計的光透射式測量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定,并對待測車軸進(jìn)行多次測量驗(yàn)證系統(tǒng)可行性;進(jìn)一步分析測量結(jié)果誤差產(chǎn)生原因,對系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化。
[Abstract]:With the development of high-speed railway in China, the quality and safety requirements of high-speed EMU are higher and higher. As an important part of the wheel-pair system, the axle of a motor car plays the role of connecting the wheel and transmitting the power for the wheel, so the measurement of the axle size has always been an important step. With the continuous improvement of manufacturing level, traditional measurement methods will be unable to meet the needs of industrial level. Aiming at the above problems, this paper presents a dual beam transmission vision measurement technology for axle. The transmission measurement technique is used to scan the axle edge, and the precision on-line measurement is realized effectively. The measuring efficiency of this method is high, and the accuracy of the method can meet the requirement of measurement. Firstly, the principle of single beam transmission vision measurement and double beam transmission vision measurement is expounded, and the necessity and advantage of double beam transmission method for large size axle measurement are demonstrated through comparison. Secondly, the whole transmission measurement system is designed, and the functions of each part are analyzed. The core part of the system, namely, the dual beam measuring sensor unit, is designed. The propagation mode of Gao Si beam through collimation beam expansion system is analyzed theoretically. The influence of reflected beam on measurement accuracy is studied. A remote optical system at the receiving end is designed. Formula derivation and simulation optimization of lens parameters are carried out to determine the required parameters of the system. Then, the collected image is processed to locate the axle edge accurately. Firstly, the improved median filtering method is used to filter the edge image, and the axle edge is detected at the pixel level, then the sub-pixel edge is extracted to locate the edge position accurately. The axial scanning of the axle is carried out through the beam system, and the edge data of each axle section are obtained, and the contour of the axle edge data is merged and segmented, and the diameter parameters of the axle section are obtained. Finally, the system calibration of the designed optical transmission measurement system is carried out, and the feasibility of the system is verified by multiple measurements on the measuring axle, and the reasons for the error of the measurement results are further analyzed, and the system is optimized as a whole.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2219041