钢轨全轮廓测量系统及关键技术研究

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雅宝题库解析：
我国有广阔的铁路线，目前运营铁路总长达80000公里。近年来我国铁路提速和重载运输的大力发展、客货运量和行车密度大幅度增长，导致钢轨磨损日益严重，直接影响到铁路运输安全。钢轨几何尺寸的定期检测对于合理制定维修计划，保持低维护成本及提高行车安全具有重要意义。本课题基于激光视觉测量技术，建立钢轨全轮廓测量系统软硬件平台，研究钢轨全轮廓测量模型，光条快速提取及多激光视觉传感器全局校准方法，实现钢轨全轮廓测量。论文主要完成了以下几个方面的工作。1.        分析了钢轨几何参数测量国内外研究现状及重要意义，提出了基于激光视觉技术的钢轨全轮廓几何参数测量方法。深入研究了激光视觉测量模型，钢轨全轮廓动态测量数学模型，建立了完善的钢轨全轮廓动态测量量值传递体系。2.        改进并实现了一种激光光条中心快速高精度提取方法。通过Kalman滤波算法跟踪钢轨轨腰区域，在轨腰区域内通过设定灰度阈值分割出光条ROI区域，进而采用递归高斯滤波模板实现激光光条中心的快速高精度提取。该方法既保证了较高的提取精度又提高了图像处理速度。3.        提出了一种基于一维靶标的多激光视觉传感器全局校准方法。该方法以一维靶标特征点之间距离为约束条件，实现无共同视场的多激光视觉传感器全局校准。由于一维靶标结构简单，体积小，不存在遮挡，因此该方法尤其适合狭小空间的多激光视觉传感器现场全局校准。4.        搭建了钢轨全轮廓测量系统软硬件环境，进行了测量系统动、静态测量试验及精度分析。具体内容包括完成了测量系统中信号采集控制单元硬件电路、控制软件设计，钢轨磨耗参数动态测量软件设计，将测量系统测量得到的测量数据与三坐标测量机所测轮廓数据进行对比，评价分析了测量系统精度，并与实验室原有钢轨磨耗测量系统进行性能比对，对系统重复性、鲁棒性等参数进行分析、评价。