基于机器视觉的钢轨磨耗检测系统研究
列车运行时，轮对与钢轨之间存在复杂的作用力，造成钢轨的表面和侧面磨耗，当磨耗值超过一定限度时会对车辆的运行安全构成很大威胁。因此，铁路维护部门需要定期的检测钢轨的磨耗情况。目前，对钢轨磨耗的检测主要以人工接触式测量为主，该方法效率低下，无法满足当前高速铁路发展的需要，因此迫切需要一种新型的自动化检测方法。 本文基于机器视觉的基本理论，结合光电测量技术和数字图像处理技术，搭建了一套钢轨磨耗检测软硬件平台。硬件部分包括CCD相机、光源、图像采集卡、测速定位单元等。本文对各硬件部分进行了详细的参数计算和选型。为了使相机拍摄频率与列车运行速度同步，引入了外触发模块，利用光电编码器、单片机设计了鉴相电路，实现了测速定位功能。研究了相机标定方法，采用zhang相机标定方法进行系统标定，解决了钢轨轮廓图像失真这一关键问题。设计了轮廓图像处理算法流程，包括阈值分割、去噪、轮廓搜索、图像细化、轮廓还原、轮廓匹配、磨耗值计算，对每一环节进行了深入的研究和分析。基于VS2008开发平台，结合OpenCV算法库和Access数据库编写了系统测量软件。实现了数据的存储、查询、报表的生成、磨耗数据分析等功能。 通过在实验室搭建模拟平台，分别进行了静态和动态测试，验证了系统的整体性能。实验结果表明，系统能够准确的测量出钢轨的磨耗值，并对超限部位进行定位和报警，实现了非接触自动测量，具有很好的适用性。
铁路钢轨;磨耗检测系统;机器视觉;图像处理技术
南京航空航天大学
硕士
测试计量技术及仪器
王海涛
2013
中文
U213.42;TP391.41
90
2013-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）