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钢轨磨耗自动检测系统

作　者: 王世阳
导　师: 余学才
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 钢轨磨耗自动检测数据分析
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 50次
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内容摘要

钢轨侧面磨耗是工务工程中普遍存在的问题。随着经济的发展,铁路运力和使用频度的增加,列车重载、高密度的运行。尤其是近些年来,国家提出小时经济圈概念,各城市之间大量修建高速铁路,列车时速都达到空前的高度,因此确保线路质量成了工务段面临的一项艰巨任务。钢轨侧面磨耗的问题更显突出,定期地对钢轨进行磨耗检测是很有必要的。因此,精确、快速地测量出磨耗值,对于轨道的行车安全是非常重要的。国内钢轨关键点磨耗的测量一般是采用接触式卡距接触式测量方法。接触式的方法要求测量人员有很好的测量经验,且测量的劳动强度较大、而且在效率上也比较低,另一方面,在测量后的数据量较大,查看分析都不容易,因此,这种方法已不能满足当前高速铁路发展的需要。首先本文介绍了当今钢轨磨耗的检测方法、本课题的背景来源和钢轨磨耗检测的技术现状,提出了一种基于CCD的非接触式的检测方案。根据该检测原理,进行了系统的总体方案的设计,其中包括CCD的二次开发,图像的采集,处理和分析,对不同的处理方法进行了理论分析。设计了图像不同坐标系间的还原,系统的标定以及目标图像区域的骨架提取和校正方案,编程实现了磨耗值获取时图像的配准等算法。设计了一种适合耗测量环境的标定模板,解决了现场测量后大量数据信息的存储,查看、分析、以及报表的自动生成等问题。本文还对现场检测和测试后数据的分析软件进行了详细的设计,包括磨耗数据的实时显示,数据的存储,查看,以及简便的界面,人性化的操作。并且最终设计出了体积小、重量轻,方便携带的样机,进行了前期的试验和系统性能的测试,能够基本满足工务段的要求。具有很大的实际应用方面的意义。最后对系统的功能和机械设计提出了进一步改进的意见

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 相关技术现状  8-10
  1.3 课题研究的意义和内容  10-14
    1.3.1 课题研究的意义  10-11
    1.3.2 课题研究的主要内容  11-12
    1.3.3 课题研究的各章主要安排  12-14
第二章钢轨检测的原理与方案  14-23
  2.1 钢轨的基本结构  14-15
  2.2 钢轨的磨耗成因  15
  2.3 基于机器视觉技术的测量  15-23
    2.3.1 图像传感器的标定意义  16
    2.3.2 图像传感器的标定模型  16-20
    2.3.3 标定还原的过程  20-23
第三章系统的总体设计  23-27
  3.1 系统的总体机构设计  23-25
  3.2 系统的工作流程  25-27
第四章软件设计  27-58
  4.1 现场测量系统  27-30
    4.1.1 图像传感器CCD 开发与图像采集  27-30
  4.2 图像的封装  30-32
  4.3 目标图像的预处理与骨架提取  32-50
    4.3.1 图像的灰度变换  32-34
    4.3.2 图像的去噪和二值化  34-39
    4.3.3 图像的腐蚀与膨胀  39-44
    4.3.4 骨架的提取  44-48
    4.3.5 测量的标定配准与磨耗值的获取  48-50
  4.4 图像匹配  50-52
  4.5 系统数据分析功能的实现  52-58
    4.5.1 数据的统计查看  52-54
    4.5.2 数据的存储与报表的生成打印功能  54-58
第五章系统的功能实现及测试  58-70
  5.1 系统整体简介  58-59
  5.2 系统的实现及测试  59-70
第六章工作分析与前景展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
研究生期间的学术成果  76-77

钢轨磨耗自动检测系统

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