摘要铁路钢轨的磨耗是影响铁路运行安全及铁路使用寿命的关键因素，钢轨轮廓的检测是为钢轨磨耗治理提供依据的核心环节之一，是当前业内普遍关注的研究课题。本课题针对钢轨轮廓检测技术开展研究，旨在实现钢轨轮廓的在线精确检测，为钢轨磨耗的打磨治理提供可靠依据。本文综述了钢轨轮廓检测的各种方法，结合我国铁路钢轨磨耗检测的实际需求，确定了基于二维激光摄像的非接触检测方案。基于该方案集成了检测系统硬件，介绍了激光三角测量法的测量原理和坐标变换算法。 依据算法在 Labview平台上设计了钢轨轮廓图像采集与数据处理软件，根据采集得到的钢轨轮廓图像数据，计算出了钢轨轮廓的世界坐标，初步实现了钢轨轮廓检测。42011
毕业论文关键词：钢轨轮廓检测，坐标变换，二维激光摄像，激光三角测量法
Title Digital Rail Fine Grinding Equipment————Study on rail profile detection technologyAbstractRail wear is a key factor that affects the safety of railway operation and the service life of therailway. The detection of rail profile is one of the key links to provide the basis for the rail wearmanagement, and it is a research topic which is generally concerned by the current industry. Thistopic for rail profile detection technology to carry out research, aims at the realization of the railprofile on line accurate detection, to provide a reliable basis for the rail wear grinding treatment.This paper summarizes various methods of rail profile measurement, and the non contactdetection method based on 2D laser imaging is determined,combined with the actual demand ofrail wear detection in our country . Based on this scheme, the hardware of the detection systemis integrated, and the measurement principle and the coordinate transformation algorithm of thelaser triangulation method are introduced. According to the algorithm, the paper designs thesoftware of rail profile image acquisition and data processing based on Labview platform, andcalculates the world coordinate of the rail profile according to the data of the rail profile,and therail profile detection has been realized preliminarily.
Keywords:Rail profile measurement, Coordinate transformation, Two dimensional laserimaging, Laser triangulation method
目 次
1 绪论 1
2 总体方案设计 5
2.1 总体方案设计及组成部分 5
2.2 总体方案论证 8
3 课题具体设计 9
3. 1 摄像机标定 9
3.2 图像采集硬件部分设计 15
3.3 数据处理软件部分设计 18
4 实验测试及结果分析 25
4. 1 实验测试 25
4.2 实验测试及结果分析 26
结论 29
致谢 30
参考文献31
表 1 完整坐标相关数据 3 2
1 绪论
1.1 项目背景及意义铁路在国家交通运输领域占重要地位，铁道钢轨磨耗的动态参数严重影响到行车的安全。铁道部铁路相关规则规定了钢轨轨头的磨耗参数的限制值， 当钢轨轨头的磨损超过限制值时，一方面列车会产生剧烈摇晃，影响乘客的舒适感；另一方面使得运行阻力加大，对列车的行驶造成了极大安全隐患，应及时修护和更换钢轨。由于铁路运行日趋高速和重载，钢轨的磨耗也越来越严重，及时发现并采取有效措施消除钢轨磨耗，对于确保铁路运行安全，延长钢轨的使用寿命，降低运行成本具有极大的工程价值。钢轨精细打磨装备是铁路维护的关键装备，是消除钢轨磨耗，治理钢轨损害，延长钢轨使用寿命的重要设备。目前，欧美国家已广泛装备了自动化钢轨精细打磨装备，用于各种类型铁路的钢轨预防性或修复性打磨，钢轨打磨的依据是对钢轨轮廓及波磨的检测数据，打磨计算机是依据钢轨的磨耗检测数据及目标廓型数据生成打磨控制的数学模型，依据数学模型实施打磨。因此，钢轨磨耗检测是铁路钢轨自动化精细打磨装备的关键环节。传统上，这项任务是由受过训练的检查人员定期沿铁路线寻找是否有损坏的铁路部件。然而，人工检查效率低，工作量大，随着铁路里程的快速增长越来越无法适应铁路运行安全的需要。自上世纪80 年代以来， 世界各国的铁路装备公司都在发展自动检测系统， 能够很有效地检测铁路缺陷，大大提高了检测效率。本课题拟针对钢轨轮廓检测技术开展研究，旨在实现钢轨轮廓的在线精确检测，为钢轨打磨提供有效依据。 Labview数字化钢轨精细打磨装备钢轨轮廓检测技术研究:http://www.youerw.com/jixie/lunwen_42282.html