火车导轨磨耗机器视觉测量系统中的若干问题研究

• 作 者: 吴柯庆
• 机 构: 电子科技大学
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 钢轨磨耗 非接触式测量 图像处理 锁定成像

铁路运输作为国家交通运输的重要组成部分,在人们的日常生活中起着越来越重要的作用。近年来,铁路运输的发展很迅速,重载、高密度、快速运行是当前的发展趋势。快速发展带来的一个直接问题就是要保障铁路运输的安全。钢轨作为直接承载火车的设备,它的状态对于火车能否安全运行起着重要的作用。因此,钢轨磨耗检测成为了铁路检测工务部门的一项重要的工作,钢轨轨头磨耗状况是衡量钢轨能否正常使用的一个重要指标。目前,国内对于钢轨轨头磨耗检测的主要手段还是通过手工卡尺测量的方法,这种方法效率低,工作量大,而且测量的数据不易于分析处理。本文设计的火车导轨磨耗机器视觉测量系统是一种非接触式测量的方法,能够很好的解决这些问题。本课题完成了现场测量小车的设计,将检测所需的硬件设备装载在小车上,包括CCD(电荷耦合器件)相机,激光器,计算机主板,蓄电池等,同时完成了系统的软件设计,包括现场测量软件系统和数据分析系统。将CCD采集的钢轨断面激光图像传送到计算机中,对钢轨图像通过图像处理后得到钢轨的断面的单像素曲线,通过与标准曲线进行对比得到该点的垂直磨耗和侧面磨耗值。检测的方式包括自动和手动两种,自动测量时通过里程信息控制CCD间距采集图像。处理后的磨耗值实时显示在测量软件界面上,并能查看当前点处理后的钢轨轮廓曲线。同时,系统自动保存处理后的图像信息以及磨耗信息,通过数据分析软件能够对保存的数据进行查看分析,包括单帧图像查看、整体磨耗数据查看、报表打印等功能。通过大量的实验,对野外测量时影响测量精度的许多因素进行了大量的分析,并进行了改进。采用了激光锁定成像消除外界光的干扰,噪声处理来获得光滑的轮廓曲线。为了使测量系统的野外使用更加便捷,开发了按键面板,并改善系统的硬件设计,让现场操作更方便、更人性化。实验数据表明,系统有很好的可靠性和稳定性,满足相关检测部门的检测要求,并通过了铁路检测部门的技术鉴定。