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基于结构光技术的高速铁路道岔三维检测及应用研究
| 论文题名： | 基于结构光技术的高速铁路道岔三维检测及应用研究 |
| 关键词： | 高速铁路;道岔;三维检测;双目结构光;视角优化;点云处理 |
| 摘要： | 随着高速铁路的不断发展，铁路各个组成部分的检测要求不断提高，包括检测精度、检测速度以及检测方式等都需要适应检测对象和检测环境。为了适应新的检测要求，许多先进的检测技术和设备被应用于铁路的检测，其中机器视觉由于其组成结构简单、系统工作要求低且可以实现多种检测任务，成为近年来钢轨检测研究的热门领域之一。高速道岔作为高速铁路的重要组成部分，相对于钢轨而言，表面构造复杂且精度要求更高，结合机器视觉的应用经验，对其在高速道岔检测方面的应用进行研究和探索有着重要的现实意义。 本文对基于机器视觉的双目结构光在高速道岔三维检测中的关键技术和应用情况作了较为深入的研究，初步设计并实现了基于双目结构光的高速道岔检测系统。双目结构光是三维测量中常用的技术，它综合了双目立体视觉和光栅式结构光测量的技术优势，既可以实现高精度的匹配，又避免了复杂的标定过程。本文针对高速道岔检测特点，设计了基于结构光的道岔三维检测系统的硬件构成和软件模块。 本文对双目结构光系统的标定方法进行研究，实现了基于平面靶标的快速标定，并通过实验验证了标定的可行性。针对在双目结构光检测过程中检测系统视角对三维测量数据的影响，综合考虑投影仪和系统测量模型两方面因素，提出了视角优化方法，保证采集的点云数据拥有较高的质量。基于视角优化理论，对检测系统的检测路径进行规划，根据规划要求设计了测量小车，实现道岔表面三维点云数据的高效采集。对采集的点云数据进行相应处理，针对系统的测量特点，改进多视拼接的方式，利用Geomagic Qualify完成了点云数据的预处理和对比分析，得出高速道岔的检测报告，直观、准确地提供检测结果。 |
| 作者： | 张利斌 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王培俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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