基于机器视觉的跨座式单轨轨道梁晃动检测系统

摘要

跨座式单轨交通-PC轨道梁交通制式技术，是通过单根轨道来稳定、支承和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的交通制式，其技术特点是：以梁代轨，这种桥梁不但具有传统桥梁的承载功能，更重要的是还具有轻轨列车行驶的轨道功能。
　　轨道梁安装在墩台上，单轨车辆通过时承载着巨大的运动载荷，经过长期运营后，轨道梁可能会发生晃动，影响轻轨列车的安全运行。
　　目前，轨道梁的晃动检测方法为人工撬动轨道梁，依靠位移传感器来测量梁体的晃动幅度值。使用人工方法检测，工人的劳动强度大，安全性差，并且检测精度较低。为解决上述问题，本文提出了一种基于机器视觉的检测方法。基于机器视觉的检测具有速度快、精度高、在线实时、非接触、现场抗干扰能力强等优点。在所提方法的基础上，本文设计了一套车载轨道梁晃动幅度检测系统。
　　为了实现该系统，本文主要做了如下几方面的研究工作：
　　①通过大量试验和对现场环境的考察，搭建了系统的硬件平台。其中包括系统的框架设计，摄像机、镜头、光源等硬件设备的选择与装配等。
　　②完成图像采集软件，对相机进行标定和参数调节，达到测量精度。
　　③对多种边缘特征提取方法进行了实验比较，选择了合适的边缘检测算法；对传统的Otsu阈值分割算法做了改进，加快了图像处理速度；选择经典的模板匹配算法来计算晃动幅值，并提出了自动模板匹配方法，提高检测的自动化程度。
　　④现场安装、调试系统，使整个系统成功地在实际中运用，对重庆轻轨2号线全线轨道梁进行了检测，检测出晃动幅度超过1mm的梁33榀，经过人工检测方法的验证，检测结果准确。
　　本文设计的基于机器视觉的轨道梁晃动检测系统，能够准确地检测出轨道梁的晃动幅度值，另外，它的检测效率是原来的人工检测方法的几十倍。本系统的成功研制实现了轨道梁晃动幅度的自动测量，为跨座式轨道交通的安全运营提供了保障，现已成功应用于重庆市跨座式单轨交通轨道梁晃动检测项目中。

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 课题提出与意义

1.3 国内外现状

1.4 机器视觉检测方法的发展与应用

1.5 本课题研究的主要内容与结构

2 系统方案

2.1 检测方案的提出

2.2 机器视觉系统的组成

2.3 系统结构及功能

2.4 轨道梁晃动幅度检测系统的主要技术指标

2.5 系统的工作流程

3 轨道梁晃动图像采集系统

3.1 摄像机的选择

3.2 照明方式与光源的选择

3.3 供电方案选择

3.4 图像采集装置

3.5 摄像机标定

3.6 晃动图像的采集

3.7 本章小结

4 轨道梁晃动图像分析系统

4.1 数字图像处理在检测中的应用

4.2 特征提取与分析

4.3 图像晃动幅度的计算

5 检测系统的实现及应用

5.1 软件开发环境及各模块实现功能

5.2 晃动检测系统在实际中的应用

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录