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基于计算机视觉的受电弓滑板磨耗检测系统的设计
| 论文题名： | 基于计算机视觉的受电弓滑板磨耗检测系统的设计 |
| 关键词： | 铁路机车;受电弓滑板;计算机视觉;磨耗检测系统;图像预处理 |
| 摘要： | 铁路机车受电弓是机车运行时从受电弓弓网系统中获取电能的装置，在列车运行过程中，受电弓与接触网导线接触而发生机械摩擦，进而使受电弓滑板产生磨耗。当受电弓滑板磨损到一定程度时，容易造成接触网导线与受电弓滑板分离，由此可能引发严重的铁路交通事故。所以，对受电弓滑板磨耗状况进行检测对于保障铁路机车正常运行以及电网安全等具有非常重要的意义。 目前，随着计算机技术、光电传感技术和自动化技术等相关技术的快速发展及普及，计算机视觉作为现代化的工业检测技术日趋成熟，在工业检测领域得以广泛应用。相对于传统的检测技术，基于计算机视觉技术的检测技术，具有反应迅速、效率高及易于实时控制等优点。本文针对铁路机车受电弓滑板磨耗检测的问题，研究开发一种基于计算机视觉的受电弓滑板磨耗检测系统。 (1)通过分析国内外铁路机车受电弓检测的相关技术，提出基于计算机视觉的受电弓滑板磨耗检测方法，结合受电弓滑板检测的要求，设计出受电弓滑板检测系统方案及检测技术路线，并根据检测的内容及现场条件，建立检测系统硬件平台。 (2)基于摄像机线性成像模型，综合考虑摄像机成像畸变因素，给出了基于2D平面标靶的摄像机标定方案，对摄像机参数进行了标定实验，分析了标定实验的误差。 (3)结合受电弓滑板光条图像主要噪声为椒盐噪声的特点，设计了受电弓滑板光条图像的预处理过程，提出了改进的中值滤波算法。通过对受电弓滑板光条图像进行ROI提取，滤波处理，阈值分割等操作，剔除受电弓滑板光条图像中的冗余噪声信息。 (4)结合线结构光的产生机理，分析了线结构光光条图像的特点，研究了多种传统的光条图像中心提取方法，提出了将极值法与灰度重心法相结合的光条图像中心提取算法，实现了受电弓滑板光条图像中心的准确快速提取。分析了受电弓滑板光条中心图像与受电弓滑板最大磨耗间的对应关系，提出了基于三角面积法的受电弓滑板最大磨耗计算方法。 (5)结合受电弓滑板磨耗的检测要求，实现了检测系统的软件设计，对实际受电弓滑板进行了磨耗检测，实验验证了本文设计的检测系统满足行业检测要求。 |
| 作者： | 孟欢 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨雪荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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