基于點云拼接的車輪踏面在線三維測量技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展，大大地提升了我國鐵路的客運(yùn)運(yùn)輸能力。為保證行車安全及旅客生命財產(chǎn)安全，必須時刻關(guān)注輪對的尺寸、踏面的各項參數(shù)變化?；诠鈻磐队暗娜S測量技術(shù)廣泛應(yīng)用與自動化檢測、質(zhì)量控制、機(jī)器視覺、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，具有非接觸式、高精度、高分辯率等特點。本文以CRH2A型動車組樣板輪為研究對象，結(jié)合三維測量技術(shù)與點云拼接技術(shù)應(yīng)用于車輪踏面外形輪廓360°測量中，從理論和實驗兩個方面進(jìn)行了深入研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　

2、首先，在車輪踏面點云獲取方面，研究了基于光柵投影的三維測量技術(shù)的原理。重點針對相位展開技術(shù)，在質(zhì)量圖引導(dǎo)算法的基礎(chǔ)上，利用相鄰像素點之間的相對可靠度作為展開路徑，然后通過區(qū)域劃分與合并進(jìn)行區(qū)域設(shè)置后獨(dú)立展開，并與枝切法、質(zhì)量圖引導(dǎo)算法以及最小二乘法進(jìn)行了仿真及實驗對比分析，其均方誤差比質(zhì)量圖引導(dǎo)算法降低約35％，展開速度提升約10倍，且有效地抑制了路徑相關(guān)算法中的噪聲擴(kuò)散現(xiàn)象。
　　其次，介紹了點云拼接技術(shù)的基本流程及原理，了解傳

3、統(tǒng)ICP算法的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)機(jī)制。利用基于協(xié)方差矩陣法對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行粗拼接，并與基于點特征直方圖方法仿真對比分析。研究一種以點到切平面為迭代目標(biāo)函數(shù)，利用kdtree算法對點云進(jìn)行加速匹配搜索，最后基于剛性變換一致性進(jìn)行原則約束的改進(jìn)ICP算法。仿真結(jié)果表明，基于協(xié)方差矩陣方法完成粗拼接的時間僅需0.1s，更適合車輪踏面點云數(shù)據(jù)粗拼接。改進(jìn)的ICP算法的迭代精度比其他精拼接算法綜合提升約10％，且精拼接時間不超過3s。
　　最后，設(shè)計并