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机车轮对磨耗光电在线检测系统

作　者: 李正杰
导　师: 吴开华
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 机车轮对轮对磨耗在线检测光电检测数字图像处理
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
引　用: 1次
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内容摘要

在整个铁路运行系统中,机车轮对是影响列车安全行使的一个重要因素,尤其是近年来,列车不断提速,车辆运行的安全问题也变得更加突出。轮对状况直接关系到列车的运行安全,对其磨耗参数进行检测是保障行车安全的一项重要措施。本文阐述了斜射光切法检测轮对磨耗的基本原理,并提出了使用线结构光以及图像传感器在线检测机车轮对磨耗的新方法,分别对轮缘高度、轮缘厚度和轮对内侧距等参数的检测方法进行了分析。设计了一套机车轮对磨耗参数光电在线检测系统。①设计了机车轮对动态测速装置,仅当机车运行在设定速度范围时,启动后续测量单元。②设计了基于面阵CCD异步复位的在线图像采集装置,包括多相机异步复位触发采集装置、精确延时电路和基于线结构光的轮缘轮廓图像的成像视场设计等。③完成了光电在线检测系统的硬件和软件设计,实现了运行状态下机车轮对轮缘轮廓图像的在线采集、存储和图像处理。完成了异步复位触发信号实验、实时图像采集及存储实验、在线图像处理实验、以及现场调试等试验。实验结果表明,轮缘高度和轮缘厚度的测量精度达到0.5mm,轮对内侧距的测量精度达到0.2mm,实现了机车轮对磨耗参数的非接触在线检测。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 机车轮对参数检测概述  12-15
  1.4 本文的主要研究内容  15-16
第2章基于线结构光的轮对磨耗在线检测方法  16-33
  2.1 基于线结构光的检测原理  16-22
    2.1.1 结构光测量法的概述  16-20
    2.1.2 斜射光切法检测轮缘几何参数原理  20-22
  2.2 轮对磨耗在线检测方法的实现  22-32
    2.2.1 测速  22-23
    2.2.2 图像采集  23-26
      2.2.2.1 CCD 和光源的位置确定  24
      2.2.2.2 CCD 图像视场计算  24-26
    2.2.3 数字图像处理  26-28
    2.2.4 机车轮对磨耗参数计算  28-32
      2.2.4.1 基点位置的确定  28-29
      2.2.4.2 轮缘高度的计算  29-30
      2.2.4.3 轮缘厚度的计算  30-31
      2.2.4.4 轮对直径的计算  31
      2.2.4.5 轮对内侧距的计算  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章机车轮对磨耗光电在线检测系统设计  33-52
  3.1 概述  33-34
    3.1.1 检测系统技术指标  33
    3.1.2 检测系统总体结构  33-34
  3.2 检测系统的硬件设计  34-45
    3.2.1 测速的硬件实现  34-35
    3.2.2 图像采集的硬件实现  35-43
      3.2.2.1 光源模块  36-37
      3.2.2.2 光源和CCD 的安装  37-39
      3.2.2.3 CCD 视场的设计  39-41
      3.2.2.4 异步复位信号的产生与实现  41-43
    3.2.3 轮对内侧距的硬件实现  43-45
  3.3 检测系统的软件设计  45-50
    3.3.1 软件平台和开发工具  45
    3.3.2 软件体系架构  45-46
    3.3.3 测速模块  46-47
    3.3.4 图像采集模块  47-48
    3.3.5 图像处理模块  48-49
    3.3.6 参数计算模块  49-50
  3.4 系统标定设计  50-51
    3.4.1 光源标定  50
    3.4.2 CCD 的标定  50-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章实验设计及影响因素分析  52-64
  4.1 概述  52
  4.2 实验环境  52-53
  4.3 触发信号实验  53-55
    4.3.1 PCB 板实验设计  53-54
    4.3.2 异步复位信号实验  54-55
  4.4 采集模块实验  55-57
    4.4.1 光源实验  55-56
    4.4.2 视场验证试验  56-57
  4.5 图像处理实验  57-59
  4.6 现场调试试验  59-62
    4.6.1 调试过程  60-61
    4.6.2 实验结果与分析  61-62
  4.7 本章小结  62-64
第5章总结及展望  64-65
  5.1 工作总结  64
  5.2 存在的问题和进一步工作设想  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
附录  68-69
详细摘要  69-71

机车轮对磨耗光电在线检测系统

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