火车车轮非圆度图像检测技术
车轮是列车上的重要走行部件，车轮不圆会影响到列车的平稳运行和乘客的乘车舒适，更严重的会危机行车安全。近些年来，随着列车运行速度的不断提高，对于列车车轮圆度的要求也随之提高。我国目前的车轮检测手段还是以人工手动检测为主，不仅检测精度不高，而且工作效率低，而国外的相关仪器设备虽然在检测精度与效率上达到要求，但由于价格昂贵，也没有得到广泛的推广。因此研究高精度、快速地车轮圆度检测方法一直是铁路相关部门密切关注并急需解决的课题。 本文提出了一种车轮不圆度在线检测方法，该方法通过面阵CCD镜头扫描车轮图像，在采集系统的控制下对车轮图像进行抓拍，通过获取到的车轮轮廓曲线对车轮不圆度进行评价。论文具体的工作如下: 1、提出了一种车轮圆度在线检测系统，并对系统的各部分及其工作原理进行了介绍。着重对车轮图像采集系统中的光源、时序控制系统等部分进行了分析，对车轮图像识别、抓拍的流程进行了论述。提出了一种基于轮廓特征的车轮图像识别方法，该方法以车轮图像轮廓势能和车轮轮廓向量为识别的依据，通过自定义的识别函数来进行车轮图像识别。 2、针对车轮轮廓曲线提取，本文提出了一种改进的RCD算法。该算法能够在包含直线与曲线的车轮整体轮廓图像中将车轮轮廓曲线提取出来，而该车轮轮廓曲线是车轮图像识别的基础。相较于原有的RCD算法，改进的RCD算法根据可能圆弧上点的分布，给出了随机检测点的限制条件，从而提高了算法的效率。 3、本文提出一种先分段再整体的车轮不圆度评价方法，该方法先根据最小二乘圆法对每一段车轮圆弧进行不圆度评价，再根据每一段圆弧评价结果对整体车轮不圆度评价产生的影响来构造权值，进而进行整体车轮不圆度评价。同时本文给出了一种基于区域质心的圆弧不圆度描述方法。 最后，本文针对前面提出的方法设计了车轮轮廓曲线提取实验、车轮图像识别实验和不圆度评价实验，实验结果表明测量的车轮圆弧圆度误差值均小于0.2mm，基于区域质心的圆弧不圆度描述方法与利用最小二乘圆法得到的不圆度描述结果一致。
图像识别;圆弧检测;图像采集;边缘检测;火车车轮;非圆度检测
北京交通大学
硕士
控制理论与控制工程
郏东耀
2013
中文
TP391.41;U260.331.1
66
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）