動態(tài)非接觸式軌距檢測方法研究.pdf

1、隨著鐵路客專線路的鋪設(shè)與提速,以及城市軌道交通的大力建設(shè),軌道狀態(tài)的監(jiān)測已成為線路正常運(yùn)營的保障。為監(jiān)測提供數(shù)據(jù)來源的軌道不平順檢測的頻率也將大大增加。作為其參數(shù)之一,軌距檢測一直都是一項重要內(nèi)容。軌距變化將直接導(dǎo)致列車的卡道和脫軌,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和重大的交通事故。傳統(tǒng)的檢測手段由于耗時耗力、精度低等原因已經(jīng)不能再滿足目前市場的要求,基于計算機(jī)視覺系統(tǒng)的非接觸式軌距檢測方法則克服了這些問題。
　　根據(jù)檢測要求,本文設(shè)計的檢測方

2、法如下:列車前進(jìn)過程中,在軸承等設(shè)備的帶動下,光電編碼器發(fā)出脈沖信號,觸發(fā)安裝在左右軌道內(nèi)側(cè)的兩臺CCD工業(yè)相機(jī),捕獲包括照射在鋼軌上的輔助光線的鋼軌輪廓圖像,通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)焦た貦C(jī)內(nèi),經(jīng)過圖像細(xì)化等圖像處理方法后,得到鋼軌輪廓線上的軌距測量點。在世界坐標(biāo)系中表示出左右鋼軌測量點的坐標(biāo)后,即可得到軌距參數(shù)。
　　本文首先介紹了計算機(jī)視覺系統(tǒng)的原理以及目前軌距檢測現(xiàn)狀,提出基于計算機(jī)視覺理論下的非接觸式軌距檢測方法;接著研究構(gòu)建

3、該系統(tǒng)的各種元器件,對比其性能,確定適合系統(tǒng)要求的類型及配置,設(shè)計搭建實驗室平臺;根據(jù)設(shè)計的系統(tǒng)的功能模塊,設(shè)計出裝載檢測設(shè)備的軌道檢測車;在動態(tài)高速圖像獲取章節(jié)將介紹動態(tài)圖像的獲取及圖像的處理方法,解決多相機(jī)同時采集、傳輸圖像的問題;作為本系統(tǒng)的重要一環(huán),將重點研究圖像細(xì)化的方法,研究出像素點擬合的方法,減短圖像處理時間,提高細(xì)化精度;然后詳細(xì)闡述經(jīng)過圖像處理得到的空間點的三維重構(gòu),以及軌距檢測測量點的計算確定。最后對比得到的實驗室軌

4、距數(shù)據(jù)和在線軌檢車實時測得的參數(shù),分析造成誤差的原因。
　　論文的研究內(nèi)容主要包括以下方面:
　　1圖像細(xì)化方法。鋼軌輪廓圖像的細(xì)化直接影響到測量點的提取和軌距參數(shù)的精確度。在傳統(tǒng)Hilditch細(xì)化和OPTA細(xì)化算法的基礎(chǔ)上,提出一種針對輔助光線提取的擬合細(xì)化算法。該算法在結(jié)合差影分割后,不僅解決了圖像細(xì)化過程中產(chǎn)生的毛刺等干擾信號,而且節(jié)約了細(xì)化的時間,提高系統(tǒng)的實時性。
　　2動態(tài)高速圖像獲取。在達(dá)到軌檢車30k

5、m/h~40km/h的速度下,圖像的獲取和傳輸就需要嚴(yán)格考慮。采用多線程并行處理的方式,解決四臺相機(jī)采集圖像的同步性和傳輸?shù)目旖菪浴?br>　　3多目相機(jī)多視場標(biāo)定。CCD工業(yè)相機(jī)的定標(biāo),是空間點三維重建的決定因素,在標(biāo)定板上的角點不能同時出現(xiàn)在多臺背對式相機(jī)的視場中時,通過定位坐標(biāo)原點將兩側(cè)的坐標(biāo)系統(tǒng)一到一個世界坐標(biāo)系中,完成多目相機(jī)多視場的定標(biāo)。
　　在軌檢車下線實時檢測過程中,得到的實驗誤差在0.1mm以內(nèi),符合軌檢(±0.