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接触轨几何参数高精度动态测量方法研究
| 论文题名： | 接触轨几何参数高精度动态测量方法研究 |
| 关键词： | 轨道交通;接触轨;动态测量;几何参数检测;计算机视觉 |
| 摘要： | 近些年来，城市轨道交通得到了迅猛发展，在其供电系统中，接触轨凭借着其建设成本低、故障率低、美观等特点得到了广泛运用。而接触轨处于正常运行状态是保证地铁车辆正常取流的重要指标，但是当接触轨偏离正常位置时，就会影响地铁车辆受流性能，甚至发生集电靴接触轨相撞事故，对机车的正常运行造成威胁。由于接触轨线路较长且封闭，采用人工测量不能保证全面性和精确性，因此，利用自动检测装置对接触轨几何参数进行快速、准确地检测，对保证地铁车辆运行安全具有重要意义。 本文结合计算机视觉测量技术及数字图像处理技术对接触轨几何参数进行检测，检测系统采用激光摄像式传感器采集接触轨图像，通过三角测距原理获取接触轨中心至走行轨轨道中心的距离以及接触轨轨面至走行轨平面的距离。在检测系统中，将图像采集模块结合振动补偿模块、车辆定位模块，并与几何参数数据一一对应，快速实现了接触轨几何参数的精确动态检测。 为解决精度差、耗费时间等问题，本文利用角点综合检测法，在分析目前的角点提取算法的基础上，总结了Harris角点探测法和Forstner算子的优劣性，并将两种方法结合，利用Harris快速性和Forstner精确性的特点，通过迭代和双线性插值法，实现角点检测。通过试验验证了该方法的可靠性和精确性，可以满足检测系统的标定数据精度要求。为节省人力，本文结合所提取角点的特征，探寻出一种角点自动排序的方法，并将该方法通过在Matlab上实现，完成了对角点的排序。 针对激光摄像式传感器镜头畸变造成的图像失真，本文采用畸变分离计算方法求解畸变系数;结合激光摄像式传感器中各坐标系转换关系，建立包含激光平面的透视投影模型，利用畸变校正后标定点数据通过最小二乘法求解激光摄像式传感器内部参数。 根据激光图像光条强度近似高斯分布特性，本文先后对激光图像采用图像分割、图像裁剪以及图像平滑等图像预处理方法提高图像处理效率及减小图像噪声干扰，利用边缘检测算子提取激光图像光条边缘，实现光条位置定位及减小图像处理运算量，最后通过光条中心提取算法准确实现激光光条中心亚像素级提取，提高接触轨检测系统精度。 结合试验数据，对接触轨几何参数检测质量进行研究，在精确性和可靠性两方面对系统进行评判，将采集的数据与人工测量数据进行对比，得到了系统检测精度达到±3mm以内，并通过重复性试验验证了检测系统具有较好的重复性。 |
| 作者： | 冯超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 陈唐龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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