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基于双线阵CCD相机的接触线磨耗检测研究
| 论文题名： | 基于双线阵CCD相机的接触线磨耗检测研究 |
| 关键词： | 电力机车;接触线;磨耗检测;线阵CCD;物像关系;机器视觉 |
| 摘要： | 接触网是电力机车动力输送主要渠道，长期与受电弓的滑动取流会导致接触线磨损严重。如果不及时更换不仅会影响接触网导线与受电弓的受流质量，还直接关系到电气化机车的供电安全，因此接触网检修中的接触线磨耗检测极其重要。传统的人工定点接触线磨耗检测方法具有工作强度大、效率低、不准确等缺点，并且国内大多数非接触式检测设备可以检测导高和拉出值，由于精度等原因没有磨耗测量功能。因此，如何精确并快速的检测是研究设计面临的主要问题，本文以双目视觉为基础，对系统设计中的相关具体过程进行了研究。 基于机器视觉理论，从各类坐标系转换关系出发，针对线阵CCD相机的物像关系进行了详细的分析和推导，最后得到了建立在世界坐标下的物点的坐标表达式，从实际角度出发，推导出不同光轴偏转角条件下的公式，并扩展为标定公式。对接触线的结构和磨耗进行了研究，结合线阵CCD相机的光照特性阐述了磨耗检测的原理，给出磨耗计算方法。 从算法角度出发，对于接收的线阵图像中噪声问题进行了具体分析，对主要的高斯噪声进行去噪，分别采用了递归逼近高斯滤波和小波变换去噪法。对实际中采集到的磨耗接触线进行去噪的仿真分析，表明了递归逼近高斯滤波具有较快的去噪速度，并对常用的阂值法、模极大值小波去噪法进行了对比。在边缘点识别方面，分别阐述了梯度算子极大值法、Sigmoidal函数拟合法和DoG边缘检测法，并分别求得边缘处的亚像素坐标，表明了各类方法的特点，为进一步精确检测接触线磨耗宽度打下了基础。 针对接触线实时检测的需求，设计了磨耗检测系统，按照实际机车尺寸和传输要求，对线阵相机等设备进行了选型，构建了符合实际应用场合的模型。并编写了实时磨耗检测软件，实现了整个系统的完整设计。 对实验室条件下的两段接触线进行了实时检测，确定了标定数据，并对测得的接触线数据进行误差对比，最后对影响接触线磨耗误差的各类因素进行了误差仿真分析，重点分析了振动对磨耗检测的影响。 |
| 作者： | 王延华 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李腾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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