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原文传递道岔外形二维激光测量技术研究

论文题名：	道岔外形二维激光测量技术研究
关键词：	铁路轨道;道岔廓形;二维激光测量;坐标转换;曲线拼接
摘要：	道岔是铁路轨道连接的重要设备，由于磨损而导致的廓形变化极大地影响了列车的运行安全，因此道岔廓形的测量显得尤为重要。目前激光测量技术逐渐应用到铁路行业，但在尺寸较大、构型复杂的道岔方面的应用却非常少。本文对二维激光传感器在道岔外形轮廓的测量方面进行了研究，主要工作如下: 　　第一，通过查阅资料分析了道岔检测和激光测量的研究现状，研究了激光测量技术及原理和道岔参数及评价方法，并确定了整体系统的研究方案。　　第二，研究了本文所用二维激光传感器的通讯协议及库函数，基于VC++平台调用其动态链接库，并编写程序，实现了对激光测量数据的传输与保存。　　第三，当仅传感器的旋转角度固定时，通过坐标转换将多次的测量数据转换到同一坐标系下、利用最小二乘法分别进行曲线拟合，通过比较斜率找出公共区域并确定平移量，从而实现了对多次测量曲线的拼接，并对该曲线拼接方法进行了误差分析。结果表明:该方法能够将道岔的整个廓形进行拼接，但存在一定的误差。通过比较拟合曲线的斜率而确定的平移量的误差较大，且发现，拼接时公共区域的斜率越小，平移量的误差越大;旋转角度的误差则是引起旋转部分误差分布不均匀的主要原因。可见仅确定传感器的旋转角度而不确定其平移量时，拼接结果很难满足精度要求，因此需要同时确定传感器的旋转角度和平移量。　　第四、在确定旋转角度和平移量的情况下，在MATLAB中通过对多次测量的数据进行坐标转换实现了数据的拼接。同时建立了相应的正解模型和逆解模型，并在此基础上对参数引起的误差进行仿真分析。结果表明:(1)、当传感器旋转基准点设在距离光源出射点215mm的位置时，误差最小;(2)、在满足(1)的条件下，传感器测量被测物体时，避开测量区域中X方向和Y方向边缘的位置，可减小拼接误差;(3)、传感器旋转角度误差Δθ对拼接误差同样存在影响，Δθ越小，误差的最大值就越小，因此可根据测量精度的需求选择合适的角度编码器。
作者：	高聪
专业：	精密仪器及机械
导师：	周文祥
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