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基于线结构光的钢轨轨形测量系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于线结构光的钢轨轨形测量系统的设计与实现 |
| 关键词： | 铁路钢轨;磨损缺陷;摄像机标定;线结构光测量;LM-BP神经网络;轨形测量 |
| 摘要： | 随着经济的飞速发展，我国铁路建设也有很大的发展。铁路运输能力和速度的不断提高严重威胁行车的平稳和安全。钢轨与列车车轮直接接触，其质量好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。由于受到列车压迫以及自然环境的影响，钢轨会产生磨损、变形、裂痕等损伤。不当的车轮与钢轨接触面则可能对行车带来很多负面影响，因此对钢轨的打磨和维护工作是非常必要的。将钢轨轮廓恢复到磨损前的样子，就能够使钢轨符合行车标准并减缓表面缺陷的继续扩展，使行车安全、平稳和乘车舒适性有了改善，并延长了钢轨的使用寿命。因此，研制一台快速、方便、简单的钢轨测量设备具有重要意义。本文的主要研究工作如下: (1)对非接触式测量中的结构光测量进行了研究，根据摄像机的成像原理，改进了传统线结构光测量方法中使用的三角测量原理，提出了一种新的线结构光测量方案，并将该设计做成实物应用到实际当中。 (2)对摄像机标定进行了研究。针对传统的标定方法建模复杂、使用中有一定的局限性等问题，利用LM-BP神经网络实现了摄像机从图像坐标系到空间坐标系的映射关系，解决了摄像机的标定问题。同时实现了在图像中对棋盘格标定板和点阵标定板特征点的提取。 (3)研究了线结构光图像的处理方法。在线结构光图像处理中，综合利用了形态学细化方法和重心法来计算激光线在图像坐标系中的坐标，既得到了精确的坐标值，又减少了计算量。 (4)对整个测量系统进行实验和测试，实现了设计要求的测量精度，验证了本设备可以应用于实际中。 本系统测量方式属于非接触式测量，该测量方式的优点为测量速度快，不会划伤被测物体表面，不存在接触压力等。在实际使用中，本系统充分发挥其特点，测量简单方便，测量速度快，数据精度高，符合设计要求。 |
| 作者： | 罗艺 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 王昱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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