学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于机器视觉的列车轮对踏面擦伤检测技术研究

作　者: 谢子方
导　师: 高向东
学　校: 广东工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 踏面擦伤图像处理机器视觉自动检测
分类号: U279.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 178次
引　用: 5次
阅　读: 论文下载

内容摘要

列车轮对作为重要的可互换行走部件，对列车行车安全起着关键性的作用。而轮对踏面的擦伤会对车辆产生许多不良影响，严重影响行车安全。因此，迅速准确地检测列车轮对踏面擦伤，确保磨耗量不超过规定的限度，对于保障列车运行的平稳性和安全性具有重要的现实意义。目前国内列车轮对踏面检测还是以人工检测为主。人工检测方法主要靠手工机械式测量，这种方法劳动效率差，精度低。大量的测量数据需要人工记录，工作繁琐，可靠性低且不便于信息化管理。美国、日本和德国等国外发达国家也有一些自动检测设备，但是都不同程度地存在着价格昂贵和测量耗时等问题。随着我国工业控制和信息化领域的巨大进步，给机器视觉在铁路系统的应用带来了前所未有的机遇。本文主要研究一种基于机器视觉的轮对踏面擦伤自动检测技术。检测系统通过步进电机控制轮对旋转，并以激光作为光源扫描轮对踏面，形成踏面光带轮廓，同时用高精度面阵CCD传感器实时采集踏面光带轮廓图像。计算机对采集的图像进行分析处理，提取踏面擦伤特征信号，建立踏面擦伤数字矩阵，实现轮对踏面擦伤的快速准确检测。本文阐述了轮对踏面图像预处理和图像分析的各种算法。通过对轮对踏面原始图像进行预处理提高了图像质量，便于图像分析。主要算法有：中值滤波、阈值分割、Canny边缘检测算子和基于灰度矩的亚像素边缘定位算法等，使得提取轮对图像信息达到了较高的精度。系统标定采用两步法，通过畸变校正提高了标定精度。轮对踏面自动检测系统以Visual C++作为主要程序设计软件，系统运行在Windows 2000环境下。试验证明该系统运行稳定，可有效提高踏面擦伤测量精度和效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-21
  1.1 机器视觉的原理、构成与特点  13-14
  1.2 机器视觉的发展概况和应用  14-17
    1.2.1 机器视觉的发展概况  14-15
    1.2.2 机器视觉的应用  15-17
  1.3 本文研究的背景、意义和主要内容  17-20
    1.3.1 研究背景和意义  17
    1.3.2 国内外研究现状  17-19
    1.3.3 主要研究内容  19-20
  1.4 小结  20-21
第二章轮对踏面检测系统  21-35
  2.1 系统工作原理  21-24
  2.2 硬件构成  24-32
    2.2.1 运动控制模块  26-29
    2.2.2 图像采集模块  29-32
    2.2.3 其它硬件  32
  2.3 软件构成  32-34
    2.3.1 图像采集模块  32-33
    2.3.2 数据管理模块  33-34
  2.4 小结  34-35
第三章轮对踏面擦伤测量系统标定  35-44
  3.1 光学模型  36-37
  3.2 CCD镜头畸变校正  37-40
  3.3 摄像机的标定  40-43
  3.4 小结  43-44
第四章轮对踏面图像处理  44-65
  4.1 图像裁剪  44
  4.2 滤波去噪  44-46
  4.3 阈值分割  46-50
    4.3.1 P-tile法  47
    4.3.2 平均灰度值法  47
    4.3.3 分水岭分割法  47-48
    4.3.4 迭代法  48
    4.3.5 Otsu法  48-50
  4.4 边缘检测  50-57
  4.5 亚像素边缘定位  57-64
    4.5.1 基于灰度矩的亚像素边缘定位原理  58-62
    4.5.2 轮对踏面图像的亚像素边缘定位  62-64
    4.5.3 灰度矩亚像素定位精度分析  64
  4.6 小结  64-65
第五章轮对踏面擦伤计算  65-71
  5.1 建立踏面擦伤数据矩阵  65-67
  5.2 踏面擦伤三维重建  67-70
  5.3 小结  70-71
第六章检测精度分析  71-75
  6.1 误差源分析及解决方法  71
  6.2 重复性试验  71-74
  6.3 小结  74-75
总结与展望  75-77
参考文献  77-82
攻读学位期间发表的论文  82-84
致谢  84-85
附录  85-88

基于机器视觉的列车轮对踏面擦伤检测技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文