机车轮对磨耗在线检测中的动态标定技术研究

摘要

在整个铁路系统的运行中，机车轮对作为一个关键因素时刻影响着列车的行驶安全。近年来，列车的速度不断提高，机车的安全问题也变的更加突出，能否保障机车行驶安全需要采取必要的措施。轮对磨耗状况的检测便是重要措施之一，而标定系统则是保证轮对磨耗检测精度的关键之一，因此需要研究高精度的轮对磨耗在线检测标定系统以适应不断发展的要求。
　　 本文在分析国内外标定技术的基础上，根据斜射光切法检测轮对磨耗的基本原理，提出了一种使用线结构光以及图像传感器在线检测机车轮对磨耗的标定新方法，完成了摄像机标定以及整个检测过程的动态标定。本文的主要研究内容有：
　　 (1)根据轮对磨耗在线检测的原理，提出了一种基于针孔模型透视原理的摄像机标定方法，这种方法根据建立的模型确立了三维空间坐标和计算机二维图像坐标的转换关系，通过迭代的方法得到摄像机的仰角偏角以及物距参数，为最终轮对磨耗尺寸参数的图像分析计算提供了方法依据。同时针对轮对磨耗在线检测的特点，提出了轮对滚动下的动态标定方法。根据轮对运动模型，确定了轮对基点和触发位置之间的定量关系。然后根据轮对基点的实际图像位置，通过迭代计算得到触发位置偏差，从而为轮对磨耗在线检测中接近开关位置的修正提供了依据。
　　 (2)进行了动态标定系统的设计，包括异步复位延时触发CCD的设计，机车测速方法设计以及图像采集设计。
　　 (3)根据提出的动态标定方法，设计了标定系统软件，实现了标定过程中接近开关参数的修正。
　　 最后完成的实验表明，在轮对滚动速度为5km/s时，接近开关的动态标定精度达到了0.5mm，满足了轮对磨耗在线检测的精度要求。