基于PMP的車(chē)輪踏面三維測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著鐵路運(yùn)輸在載重和速度上不斷提高，車(chē)輪承受著前所未有的載荷，而過(guò)高的載荷將嚴(yán)重威脅著鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。如何快速有效地獲取車(chē)輪踏面三維信息及車(chē)輪踏面的缺陷信息，對(duì)于預(yù)防運(yùn)行中事故的發(fā)生，有著決定性的作用。本文針對(duì)這種情況，選擇精度較高的相位測(cè)量輪廓術(shù)來(lái)得到車(chē)輪踏面的相位信息，又分別在平面和深度方向上進(jìn)行標(biāo)定，最終得到車(chē)輪踏面的三維信息，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，介紹了相位測(cè)量輪廓術(shù)的基本原理，推導(dǎo)出了相位測(cè)量表達(dá)式;同時(shí)

2、介紹了解包裹算法，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，分析了測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從平面上和高度方向上分別討論了測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定方法。
　　再次，對(duì)利用相位測(cè)量輪廓術(shù)進(jìn)行高度方向上的測(cè)量進(jìn)行了仿真，其中分別使用了傳統(tǒng)相位高度映射算法和新型相位高度映射算法，首先對(duì)5mm平面進(jìn)行高度測(cè)量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的平均高度值為4.9995mm，平均相對(duì)誤差為0.043％，算法運(yùn)行時(shí)間為35.9082s，利用新型相位高度映射算法的平均高

3、度值為5.1123mm，平均相對(duì)誤差為0.97％，算法運(yùn)行時(shí)間為3.2145s，再對(duì)車(chē)輪踏面進(jìn)行高度測(cè)量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的車(chē)輪踏面平均絕對(duì)誤差為0.0942mm，運(yùn)行時(shí)間為37.3878s，利用新型相位高度映射算法的平均絕對(duì)誤差為0.1740mm，運(yùn)行時(shí)間為3.6835s，最后對(duì)車(chē)輪踏面上的缺陷進(jìn)行高度測(cè)量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的缺陷平均深度為1.9872mm，平均相對(duì)誤差為0.0531％，運(yùn)行時(shí)間為39.2565

4、s，利用新型相位高度映射算法的缺陷平均深度為2.1147mm，平均相對(duì)誤差為0.0673％，運(yùn)行時(shí)間為3.7094s，將兩種方法得到的平面、車(chē)輪踏面以及車(chē)輪踏面上缺陷的高度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到傳統(tǒng)法和新型法都能正確地還原出物體的高度信息，但傳統(tǒng)法比新型法的精度高，從運(yùn)行時(shí)間可以看出，傳統(tǒng)法遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新型法，同時(shí)測(cè)量過(guò)程中傳統(tǒng)法需要多次移動(dòng)參考平面，操作復(fù)雜，而新型法只需要得到七個(gè)與像素點(diǎn)無(wú)關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，其操作簡(jiǎn)單，當(dāng)圖像像素點(diǎn)較多，且精

5、度要求不高時(shí)，利用新型法更有優(yōu)勢(shì)。
　　最后，設(shè)計(jì)并搭建了車(chē)輪踏面的三維形貌測(cè)量的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。分別利用傳統(tǒng)法和新型法對(duì)LMA型車(chē)輪進(jìn)行高度測(cè)量，LMA型車(chē)輪輪緣到踏面落差為28±0.5mm，利用傳統(tǒng)法得到的車(chē)輪輪緣到踏面落差為28.4973mm，運(yùn)行時(shí)間為389.9639s，用新型法得到的車(chē)輪輪緣到踏面落差為29.1846mm，運(yùn)行時(shí)間為60.8058s，由此可知在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，利用傳統(tǒng)法和新型法都正確的還原出了車(chē)輪踏面高度信