一、基于CCD的火车轮对智能测量系统（论文文献综述）
王资昌[1]（2019）在《轮对状态参数动态检测系统的研究》文中指出伴随着现代铁路运输中载荷和速度的提升,车轮磨损对列车运行中的安全、稳定、质量和噪声排放起着越来越重要的作用。不仅一个车轮的磨损,而且一个轮对、一个转向架和一辆列车的车轮之间的磨损状态差异都应严格控制在安全限度内,如果磨损超过安全极限,车轮应被璇修或者更换,这就提出了及时发现车轮多余磨损的要求。如何准确检测这种磨损,提高列车运行的经济性,乘坐的舒适性,防止脱轨和制定维护计划成为铁路系统中的一个重要研究课题。目前,无接触、高效率、高检测精度等优点已经成为在线动态测量车轮状态参数（几何尺寸参数、位置和形状以及踏面缺陷）系统设计的发展趋势。结构光视觉传感器作为获取多维数据的重要工具,在高精度在线测量领域得到了广泛的应用。激光位移传感器是一种典型的结构光视觉测量传感器,它可以分别利用点结构光和线结构光获得一维或二维测量信息。平行四边形机构在运动过程中,连杆始终保持平动。基于上述传感器和机构的特性,本文提出了一种基于二维激光位移传感器（2D-LDS）的车轮几何尺寸参数检测系统和基于平行四边形机构的车轮踏面缺陷检测系统。本文首先提出了轮对状态参数检测系统的总体设计方案,对系统的功能组成、检测单元组成和各单元功能以及检测流程进行了详细阐述。轮对状态参数检测系统主要包括:车轮几何尺寸参数检测系统和车轮踏面缺陷检测系统。在车轮踏面缺陷检测系统研究中,本文首先建立了车轮踏面擦伤引起冲击的数学模型,分析了冲击产生的机理,证明了踏面缺陷检测的必要性。然后介绍了整个系统的测量原理,并对整个装置所涉及到的核心部件进行选型。最后,就现有的检测装置进行标定,给出检测梁的下降量和传感器输出值之间的函数关系。在车轮几何尺寸参数检测系统研究中,本文提出了利用4个2D-LDS完成对车轮直径和轮缘高度、轮缘厚度及其他尺寸参数的测量方案,介绍了主要尺寸参数计算原理,并对涉及到的基于最小二乘法的踏面轮廓曲线拟合算法、基于二叉树的曲线特征提取算法和基于迭代最近点算法的踏面轮廓曲线匹配算法进行了介绍。最后,选取部分实测数据,对上述系统和检测原理进行测试,并对测试结果进行分析和总结。
张爽[2]（2017）在《列车轮对几何参数在线检测关键技术研究》文中研究说明本文结合列车轮对制造企业生产实际问题和吉林省科技发展计划重点科技攻关项目《列车轮对制造质量在线检测关键技术研究》（项目编号:20160204005GX）,以列车轮对为具体应用对象,研究了列车轮对车轮型面圆弧曲线半径、车轮滚动圆直径、车轮径向跳动等几何参数和车轴端面刻印字符的在线检测技术。根据列车轮对制造质量在线检测的设计要求,基于机器视觉和激光检测技术,研究开发了列车轮对几何参数和轴端刻印字符在线检测系统,设计了利用轮对车轴中心孔和轴承表面为基准的二种定位支撑机构、万向节旋转驱动机构、高精度水平/垂直移动机构、底座龙门支撑机构等机械结构;选择了由AT相机和线激光器构成的结构光传感器、数据采集卡、伺服电机、伺服放大器、运动控制卡等数据采集与电气控制元件;研发的列车轮对制造质量在线检测工程样机经生产现场实验测试,对列车轮对车轮型面圆弧曲线半径、车轮滚动圆直径、车轮径向跳动等几何参数和车轴端面刻印字符的在线检测结果能够满足设计要求。论文分析了视觉检测摄像机模型中摄像机坐标系、世界坐标系、图像像素坐标系和图像物理坐标系等四个坐标系之间的变换关系,研究了利用线结构光线传感器进行测量的数学模型。针对列车轮对车轮型面检测中存在的因轮缘遮挡导致测量盲区的工程实际问题,提出了采用二个线结构光传感器完成列车轮对车轮轮缘检测的技术方案,并利用Halcon软件中的标定工具箱完成了对两台摄像机的标定。研究了构成列车轮对轮缘曲线上各段圆弧半径的检测方法。针对轮缘曲线上BC段和EF段圆弧较短,且测量数据较少,按最小二乘法计算圆弧半径存在较大误差的问题,提出了通过基于圆弧设计端点和理论半径为约束条件的被测圆弧半径计算方法,有效提高了圆弧半径的测量精度;提出了应用人工蜂群算法搜索多圆边缘的检测算法,利用人工蜂群算法的优势,提高了算法的搜索效率;针对由多段圆弧组成的轮缘曲线,利用人工蜂群算法,优化了列车轮对型面曲线的检测数据;并通过实验验证了所提出的检测算法能够有效的提高列车轮对轮缘曲线上各段圆弧半径的检测精度。提出了在频域内列车轮对车轮型面三维点云数据进行配准的方法,利用编写的MATLAB程序,完成了二个线结构光采集的列车轮对车轮型面三维点云的准确配准,解决了单个线结构光传感器因轮缘遮挡只能采集到部分车轮型面数据而无法计算整个车轮型面参数进行检测的工程实际问题。针对列车轮对轴端刻印字符由于深浅不同及光照角度而产生的轮廓边缘模糊的问题,本文提出两种刻印字符识别方法。其一是根据字符图像边缘灰度梯度突变的原理并采用小生境人工蜂群算法,模拟蜂群寻找蜜源的群体行为,利用蜂群迭代搜索方法来搜索字符图像边缘点,并根据字符图像的特点,在人工蜂群算法中引入小生境技术,将蜂群分组及设定小生境半径引导算法收敛到每个对应的字符上,达到全局优化求解的能力及求解精度的平衡。其二是针对列车轮对轴端刻印字符与背景无色差、具有深度信息的特点,提出了采用线结构光传感器采集轮对轴端字符点云信息,并结合总体最小二乘平面拟合的方法,在字符点云深度数据中提取字符的轮廓信息。通过实验,验证了所提二种方法的有效性。实验表明,本文研究开发的列车轮对制造质量在线检测系统具有较高的检测精度,同时能够满足列车轮对生产在线检测速度要求。本文研究所取得的成果,对于应用智能检测技术完成列车轮对制造质量在线检测具有理论意义和实用价值。
邱克松[3]（2017）在《基于结构光视觉传感器的轮对踏面几何参数在线测量系统研究》文中进行了进一步梳理进入21世纪,中国铁路建设各项工作取得显着成绩,中国铁路进入了新的发展时期。火车车轮是铁路机车车辆的主要运动部件,形状较为复杂,现有的常规无损检测方法只能对其中某些部分进行检测,对于车轮踏面表面和近表面区域中参数的完整检测尚未有一种较为理想的方法,因此,随着列车速度的不断提升,研究轮对踏面几何参数检测技术与系统具有重要的现实意义。本文基于双二维结构光视觉传感器设计并构建了轮对踏面几何参数检测系统,使用该检测系统采集轮对踏面轮廓数据,并对数据进行综合分析处理,获得踏面几何参数,同时对影响测量的误差因素进行讨论,给出相应的补偿措施。结果表明,基于双二维结构光视觉传感器的踏面轮廓几何参数测量系统方案可行性,测量结果满足轮对检测的各项指标要求。本文的工作内容如下:（1）搜集查阅了国内外列车轮对检测系统的进展和成果,掌握轮对踏面外形测量技术的研究现状。（2）设计了基于双二维结构光传感器的轮对踏面几何参数检测方案,详细介绍踏面参数测量原理,进行了视觉传感器选型以及参数配置。（3）搭建了基于双二维结构光传感器的轮对踏面几何参数检测系统,实现了对轮对主要几何参数的测量,其中轮缘几何参数测量精度达到±0.2mm,轮辋宽精度达到±0.4mm。（4）对引起误差的来源及其对测量精度的影响程度进行了分析。（5）将实验室结论应用于地铁检测现场,验证了系统在线测量的可行性。
蔺聪聪[4]（2015）在《火车车轮关键几何参数在线检测系统及误差分析研究》文中研究指明随着我国轨道交通事业的蓬勃发展，轨道交通在经济社会发展中的重要地位和作用也越来越突出，以高速动车和重载列车为代表的轨道交通装备制造业也得到了飞速发展。而车轮作为车辆与钢轨直接接触的走行部件，是机车车辆的重要组成部分，车轮各型面质量直接关系到行车安全和列车在轨运行平稳性。因此，对车轮几何参数测量精度与测量效率的要求也进一步提高。本文确定了车轮关键几何参数检测系统实施方案，设计了适用于车轮在线快速、多参数、大批量测量的锥形旋转预振自动定心装置；建立了车轮偏心、传感器偏移、传感器与测量面交角和车轮轴线倾斜单因素误差模型，以及四种误差因素两两相互作用和综合作用误差模型，对结果进行了比较分析；对部分误差因素提出了相应的补偿策略，并对踏面关键测量点进行了不确定度评价；设计了基于车轮外形关键几何参数检测分析系统的GUI误差分析补偿人机交互界面；最后，利用Pro/E建立车轮三维几何造型，设置模拟采样参数并进行切面采样。结果表明，通过GUI误差分析补偿界面得到的结果与设定值一致。本文的主要研究内容如下：（1）调研车轮生产企业的实际需求，广泛查阅了车轮外形检测的相关国家标准及国内外研究，大量搜集、查阅、参照国内外对车轮检测的一系列文献和研究成果，掌握车轮外形几何参数在线快速、多参数、大批量测量的检测研究现状。（2）设计了车轮外形关键几何参数检测分析系统整体方案，特别是测量环节中关于车轮定心的解决和改进方案。（3）根据车轮外形关键几何参数检测分析系统，列举对车轮测量误差产生影响的主要误差因素并分类，建立了车轮偏心、传感器偏移、传感器与测量面交角和车轮轴线倾斜单因素误差模型，以及四种误差因素两两相互作用和综合作用误差模型，对测量结果进行了比较分析，对影响测量结果的部分误差因素提出了相应的补偿策略，并对踏面关键测量点进行了不确定度评价。（4）为操作方便，针对系统的误差分析部分，设计了基于车轮外形关键几何参数检测分析系统的MATLAB GUI误差分析补偿人机交互界面，实现因素误差分析、踏面测量点数据分析、小波工具箱信号处理等功能，并对文件进行封装，利用Pro/E建立车轮三维几何造型并设置误差参数，进行切面模拟采样，对其结果进行了对比分析和验证。
熊为星[5]（2015）在《基于平行四边形机构的轮对踏面擦伤在线动态测量系统的研究》文中提出摘要：轮对作为机车的关键走形部件之一,对机车的行车安全至关重要。而踏面擦伤将导致轮对运行状态的变化,影响机车的正常运行,所以对踏面擦伤的测量显得必不可少。而由于铁路现场坏境恶劣,特别是踏面处测量难度大,国内采用人工测量踏面擦伤值的居多,因此急需研制出一种能够对机车轮对踏面擦伤在线动态测量的系统。本论文分析了现有国内外的各种测量方法的优缺点,并结合本次在线动态测量系统的目标及要求,采用了基于平行四边形机构的轮对踏面擦伤在线动态测量系统。该测量方法合理地运用了平行四边形机构平动的特性,并结合安装在平行四边形机构上的电涡流传感器的标定结果,当车轮滚过平行四边形机构的测量尺时引起测量尺平动并导致电涡流传感器的输出电压值的变化,从而实现对踏面擦伤深度大小的测定。本论文主要进行了以下工作的阐述：①对擦伤轮滚过钢轨进行了运动学分析,并仿真了擦伤处位移、速度、冲击加速度的时间相应曲线；②选取系统各装置的型号,依据布局图安装并对各部分功能进行了介绍；③对基于平行四边形机构的踏面擦伤在线动态测量系统进行了标定；④利用该测量系统进行现场实验,对采集的数据运用两种算法进行处理,并对比了两种算法的处理过程。得出基于平行四边形机构的踏面擦伤在线动态测量系统的擦伤深度的测量精度可控制在0.2mm之内。
杨贺[6]（2015）在《基于机器视觉的轮对磨耗检测技术研究》文中研究说明机车的轮对作为列车的重要走行部件,对列车的行车安全起着重要作用。我国对于机车轮对尺寸的检测还普遍使用卡尺等工具进行测量,这种传统的靠人工测量轮对的检测方法精度低、误测率较高并且效率差。所以,为能迅速地准确测量列车轮对尺寸,确保轮对磨耗量没有超过规定的限度,在基于此基础上,本文提出了应用光截图法测量轮对尺寸和采用拟合轮对曲线的方法,对于保障列车的运行安全具有十分重要的现实意义。本文主要研究一种基于机器视觉的轮对磨耗自动检测系统。本系统主要是将激光作为光源对轮对踏面进行扫描,从而形成轮对的光带,同时再采用高精度线阵CCD传感器对光带轮廓进行实时拍摄采集。然后对采集的图像通过计算机进行图像分析处理,提取并细化轮对的轮廓线,与标准轮廓线进行比对,准确快速地检测得到轮缘、踏面的磨耗量。本文重点针对系统的标定与图像检测做了阐述,并对系统标定和图像检测的各种算法进行了分析。系统的标定是采用的Tsai两步标定法,对其进一步的改进来提高其标定精度。图像检测是通过对轮对轮廓的原始图像进行了图像预处理、图像特征信息提取、子像素边缘检测及细化轮廓线等分析处理,提高了图像的质量,便于后续的分析计算。其中对多种滤波器的原理进行了分析总结,合理选择高斯滤波达到抑制图像中噪声；对图像的灰度变化、直方图均衡化及阈值分割的原理进行了分析,并利用其算法对轮对图像进行了预处理；对多种边缘检测算子和子像素级检测的原理进行了分析,合理选择了小波变换与Canny边缘检测算子和计算像素级一阶矩的子像素级边缘定位算法对轮对图像进行了提取细化,对提取的图像信息的精度有了进一步的提高。本文较好的提高了轮对的检测精度,通过对现场测量与系统测量的数据的分析,轮对磨耗量的偏差在0.2mm之内,符合实际要求。图58幅,表4个,参考文献54篇。
朱瑾[7]（2015）在《基于并行编程的轮对图像在线处理算法优化技术研究》文中指出轨道交通是国内主要的交通运输工具之一，保证其安全高效至关重要。轮对是轨道交通关键的走行部件，轮对磨耗参数的检测对轨道交通意义重大。近年来，列车不断提速，采用人工测量逐渐不能够满足车辆检修的要求。为了能够及时了解车辆行进时的轮对情况，提高检测效率和精度，轮对自动在线检测得到广泛研究。其中基于光电图像的轮对磨耗在线检测具有非接触、精度高和速率快等优势。基于光电图像的轮对磨耗在线检测过程当中，由CCD采集轮对图像，必须通过数字图像处理技术，获取目标轮对轮廓线，进而计算出磨耗的参数。通过计算机软件轮对图像实现了分割等处理以及相关参数的计算，对数字图像处理架构和算法的研究影响着轮对图像的处理效果。本文是对基于并行编程的轮对图像在线处理算法优化技术的研究，针对轮对磨耗在线检测获取的轮对图像，利用软件开发发挥多核CPU优势，采用并行优化技术减少轮对图像处理时间，并通过对轮对图像处理算法的优化，以提高轮对图像处理精度。本文主要内容有：（1）研究基于光电图像的轮对磨耗在线检测中获取的轮对图像特点，根据轮对图像特点对轮对图像进行分类。研究三种并行编程技术，基于多核CPU的Windows多线程技术和OpenMP并行技术，以及基于GPU的CUDA架构下的并行编程技术。（2）分析了轮对图像处理的相关算法，本文提出轮对图像分类分割的算法。采用亚像素技术对轮对图像进行预处理，得到像素点增加了的优化图像，对该图像进行后期操作。针对三类不同并行技术，设计并行优化方案。（3）设计软件实验方案，设计轮对图像处理实验；通过实验定性和定量分析亚像素技术的优势；采用Intel VTuneAmplifier性能分析工具，分析轮对图像处理算法程序中的热点和瓶颈；设计并行优化实验。最后对设计方案进行实验验证，通过轮对图像的处理实验，图像亚像素优化对比实验，以及轮对图像并行优化实验分析实验结果。
吉建春[8]（2014）在《轮对几何参数在线动态测量方法的研究》文中认为摘要：近年来,我国铁路事业飞速发展,保证列车的安全运行是各项工作的重中之重。轮对作为列车行走的关键部件,它的质量好坏直接关系到列车运行安全。多年来,轮对的几何尺寸检测主要靠人工测量完成,存在着检测不及时、占用车辆周转时间、效率低下等问题,若不能对轮对参数进行及时准确的检测,将严重威胁列车的安全。因此,研制一种能够在线动态测量轮对几何参数的测量系统显得迫在眉睫。本论文对比分析了现有的各种测量方法,设计了一套可以对部分轮对关键几何参数进行在线动态测量的系统,这套系统使用一维激光位移传感器和电涡流位移传感器,能够完成车轮直径、轮缘厚度、轮辋宽度、轮对内侧距等参数的在线测量,测量系统结构简单,易于现场安装,成本较低。这套系统在直径测量中使用两个激光位移传感器和一个电涡流传感器完成,轮缘厚、轮辋宽以及内侧距测量使用激光位移传感器完成。论文对影响直径测量结果的系统结构参数进行了优化设计,对测量系统的误差进行了分析,求出了对应的误差表达式。对测量系统提出了初步的标定方法,能够比较简单地实现系统结构参数的标定。选择了合适的激光传感器与电涡流传感器,并设计了现场安装配套的保护装置,在铁路现场进行了试验,实验结果符合铁路行业技术要求,验证了测量系统的可行性。
朱跃,俞秀莲,邢宗义[9]（2014）在《城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制》文中提出针对城轨车辆轮对测量费时费力的问题,基于激光轮廓扫描传感器技术,开发了一种城轨车辆轮对尺寸在线测量系统。系统采用将激光轮廓扫描仪和激光位移传感器布置在钢轨的内外两侧。将轮廓扫描仪发射的激光线投射到车轮踏面上,实时测量经过测量区域内的车轮踏面外轮廓,并对测量结果进行插值运算、数据平滑运算等算法处理,获得车辆轮对的轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径等主要参数。通过对测量结果数据分析,该系统可以完成运行中地铁车辆轮对参数的自动测量。
马龙深[10]（2014）在《列车车轮直径在轨动态检测技术研究》文中指出列车轮对作为列车的行走部件,列车车轮直径和同轴轮对直径差都是轮对的重要参数,它们的状态直接关系到列车的行车安全,发达国家相继完成了列车轮对综合参数动态检测系统研究,而我国依然停留在手工检测的时代,不仅检测效率低,周期长,而且受人为因素影响大,随着高速铁路的飞速发展,现有的检测方法根本无法与之相匹配,因此,研究新型的列车车轮直径在轨、动态、非接触、高效高精度的检测系统迫在眉睫。本文设计了利用两个2D激光位移传感器相互配合实现了对列车车轮直径的在轨动态检测方法,设计激光位移传感器的装夹平台,利用转台与升降器结构配合,共同实现了激光位移传感器的安装和精确定位,采用减震装置与升降器的悬臂梁机构使激光位移传感器不直接于铁轨路基接触,最大程度减小列车通过时产生的震动对测量结果的影响。论述激光位移传感器数据采集的软硬件设计与转台、升降器步进电机控制的软硬件,利用LabWindows/CVI设计了人机交互界面,完成管理人员对系统参数的设定与测量结果的查看、储存与查询。建立模型,应用MATLAB对模型进行仿真；对机械系统与光学系统的误差进行分析,验证测量方法能够达到列车车轮直径测量精度要求。整个系统是集光、机、电等多学科交叉知识一体的综合检测系统,运用传感器技术、信号测试技术、数字信号处理等技术,实现了对运行的列车车轮直径的测量,不仅满足了列车车轮直径尺寸精度的要求,而且缩短了测量所需要的时间,提高了效率。
二、基于CCD的火车轮对智能测量系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于CCD的火车轮对智能测量系统（论文提纲范文）
（1）轮对状态参数动态检测系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 轮对检测参数 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轮对状态参数检测系统总体方案设计 |
| 2.1 系统功能组成 |
| 2.2 系统总体设计方案 |
| 2.2.1 系统检测单元组成 |
| 2.2.2 系统各检测单元介绍 |
| 2.3 系统检测流程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 轮对踏面缺陷检测方案设计 |
| 3.1 车轮踏面擦伤引起的冲击分析 |
| 3.2 基于平行四边形机构的踏面缺陷动态测量原理 |
| 3.2.1 涡流式位移传感器 |
| 3.2.2 踏面擦伤动态测量原理 |
| 3.3 检测系统选型 |
| 3.4 平行四边形装置标定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 轮对几何尺寸参数检测方案设计 |
| 4.1 2D激光位移传感器 |
| 4.1.1 激光三角测量法原理 |
| 4.1.2 传感器技术参数 |
| 4.2 轮对几何参数检测原理 |
| 4.2.1 踏面几何参数测量方法 |
| 4.2.2 车轮直径测量方法 |
| 4.3 相关算法原理介绍 |
| 4.3.1 基于非线性最小二乘法的踏面轮廓曲线拟合算法 |
| 4.3.2 基于二叉树的曲线特征提取算法 |
| 4.3.3 基于ICP的踏面轮廓曲线匹配算法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 系统测试结果与误差分析 |
| 5.1 测试目的 |
| 5.2 检测系统测量结果分析 |
| 5.2.1 轮对踏面缺陷检测系统测量结果分析 |
| 5.2.2 轮对几何参数检测系统测量结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）列车轮对几何参数在线检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的提出 |
| 1.2 列车轮对检测要求 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 列车轮对检测算法 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 列车轮对检测系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械结构设计 |
| 2.3 电气控制系统设计 |
| 2.3.1 电气控制元件选择 |
| 2.3.2 电气控制系统组成 |
| 2.3.3 系统控制回路 |
| 2.3.4 系统控制流程 |
| 2.4 数据采集与处理系统设计 |
| 2.4.1 数据采集系统 |
| 2.4.2 数据处理系统 |
| 2.4.3 监控界面设计 |
| 2.5 系统样机 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 机器视觉立体测量的数学模型 |
| 3.1 摄像机模型 |
| 3.1.1 摄像机成像的坐标系 |
| 3.1.2 Oc与O的坐标系变换 |
| 3.1.3 Oo与O的坐标系变换 |
| 3.1.4 Ow与Oc的坐标系变换 |
| 3.2 双目视觉三维测量数学模型 |
| 3.3 线结构光传感器测量模型 |
| 3.4 线结构光三维轮对扫描系统 |
| 3.5 基于线结构光的双目测量系统 |
| 3.6 基于双线结构光视觉系统标定 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 车轮型面圆弧曲线的测量 |
| 4.1 车轮型面技术参数 |
| 4.1.1 车轮型面轮廓尺寸 |
| 4.1.2 车轮型面加工与检测要求 |
| 4.2 最小二乘法检测圆 |
| 4.2.1 圆的检测算法 |
| 4.2.2 最小二乘圆拟合 |
| 4.3 基于几何约束条件的圆拟合 |
| 4.4 应用蜂群理论检测圆 |
| 4.4.1 人工蜂群算法 |
| 4.4.2 人工蜂群算法应用于圆检测 |
| 4.4.3 圆边缘提取 |
| 4.4.4 车轮型面激光线中心提取 |
| 4.5 实验结果 |
| 4.5.1 圆弧半径测量结果 |
| 4.5.2 传感器安装位置对测量结果的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 列车轮对几何参数三维测量 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于时域的点云配准 |
| 5.2.1 基于物体几何特征的配准 |
| 5.2.2 基于RANSAC的配准方法 |
| 5.2.3 主成分分析法PCA |
| 5.2.4 迭代最近点算法ICP |
| 5.3 基于频域的点云配准 |
| 5.3.1 频域点云配准研究 |
| 5.3.2 二维离散傅立叶变换 |
| 5.3.3 傅立叶变换位移理论 |
| 5.3.4 图像旋转角度和缩放因子计算 |
| 5.3.5 三维离散傅里叶变换 |
| 5.4 车轮型面点云配准 |
| 5.4.1 车轮型面测量系统 |
| 5.4.2 车轮型面点云数据采集 |
| 5.4.3 求取点云旋转角度和平移量 |
| 5.5 列车轮对几何参数计算 |
| 5.5.1 车轮内侧面拟合 |
| 5.5.2 车轮直径计算 |
| 5.5.3 计算车轮径向跳动 |
| 5.6 实验验证 |
| 5.6.1 标准轮对车轮直径标定 |
| 5.6.2 不同截面内的旋转角和平移量 |
| 5.6.3 轮对车轮直径与径向跳动测量计算结果 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 列车轮对字符识别 |
| 6.1 国内外研究现状 |
| 6.2 小生境人工蜂群算法字符边缘提取 |
| 6.2.1 小生境技术 |
| 6.2.2 小生境人工蜂群算法 |
| 6.2.3 字符边缘提取 |
| 6.3 基于总体最小二乘法提取字符点云信息 |
| 6.4 实验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于结构光视觉传感器的轮对踏面几何参数在线测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 接触式测量 |
| 1.2.2 非接触式测量 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 本章小结 |
| 第二章 轮对踏面几何参数检测原理 |
| 2.1 列车外形主要几何参数 |
| 2.2 轮对主要参数测量方法 |
| 本章小结 |
| 第三章 检测系统整体设计 |
| 3.1 系统结构设计 |
| 3.1.1 传感器位置选择 |
| 3.2 双激光视觉传感器测量原理 |
| 3.2.1 线结构光传感器的三角测量原理 |
| 3.2.2 双激光视觉传感器的标定 |
| 3.3 双传感器系统工作流程 |
| 3.4 检测器件的选型与参数配置 |
| 本章小结 |
| 第四章 测量结果与误差分析 |
| 4.1 实验结果与分析 |
| 4.2 误差来源及分析 |
| 4.2.1 误差来源分析 |
| 4.2.2 影响测量精度的因素分析 |
| 4.2.3 测量不确定度评价 |
| 4.2.4 现场实验及结果 |
| 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文主要工作内容总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）火车车轮关键几何参数在线检测系统及误差分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 论文研究背景及意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内技术现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 车轮测量要素分析 |
| 2.1 车轮外形几何参数 |
| 2.1.1 车轮基本外形几何参数 |
| 2.1.2 车轮踏面外形 |
| 2.2 车轮外形检测要求 |
| 2.2.1 车轮分级 |
| 2.2.2 车轮型式尺寸及公差要求 |
| 2.3 车轮测量要素 |
| 2.3.1 车轮径向尺寸参数 |
| 2.3.2 车轮轴向尺寸参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 车轮检测系统方案设计 |
| 3.1 车轮关键几何参数检测系统实施方案 |
| 3.1.1 车轮检测系统方案实施 |
| 3.1.2 车轮检测系统构成 |
| 3.2 车轮定心装置 |
| 3.2.1 车轮周向三脚滚轮定心装置 |
| 3.2.2 车轮锥形轴套筒导向定心装置 |
| 3.2.3 车轮锥形定心装置 |
| 3.3 测量传感器的布置 |
| 3.3.1 传感器的选用 |
| 3.3.2 测量传感器位置选择 |
| 3.4 测量过程与误差算法模型 |
| 3.4.1 测量步骤 |
| 3.4.2 车轮圆度误差算法模型 |
| 3.5 启动角加速度的选取 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 车轮检测误差分析 |
| 4.1 测量系统的误差源分析 |
| 4.1.1 随机误差 |
| 4.1.2 系统误差 |
| 4.1.3 粗大误差 |
| 4.2 车轮测量误差模型 |
| 4.2.1 车轮轮毂轮辋尺寸链误差模型 |
| 4.2.2 踏面测量单因素误差模型分析 |
| 4.2.3 车轮踏面测量双因素误差模型 |
| 4.2.4 车轮踏面测量多因素综合误差模型 |
| 4.3 误差对测量几何参数的影响 |
| 4.3.1 尺寸链误差对测量的影响 |
| 4.3.2 单因素误差对车轮踏面测量结果的影响 |
| 4.3.3 双因素误差对车轮踏面测量结果的影响 |
| 4.3.4 多因素综合误差对车轮踏面测量的影响 |
| 4.4 误差补偿策略分析 |
| 4.4.1 误差修正 |
| 4.4.2 误差匹配 |
| 4.4.3 误差防止 |
| 4.5 踏面测量不确定度评价 |
| 4.5.1 不确定度的定义 |
| 4.5.2 踏面参数不确定度评价 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 误差分析可视化界面与模拟检测 |
| 5.1 车轮检测误差分析可视化界面 |
| 5.1.1 MATLAB GUI 可视化界面 |
| 5.1.2 显示主面板 |
| 5.1.3 误差分析面板 |
| 5.1.4 踏面数据分析面板 |
| 5.1.5 小波工具箱面板 |
| 5.1.6 文件封装 |
| 5.2 模拟检测 |
| 5.2.1 模拟检测模型与数据提取 |
| 5.2.2 检测结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文主要工作内容总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 简历 研究生期间参与的学术活动 |
| 致谢 |
（5）基于平行四边形机构的轮对踏面擦伤在线动态测量系统的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究问题的提出及研究意义 |
| 1.2 轮对的基本尺寸 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 静态检测技术 |
| 1.3.2 动态检测技术 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 踏面擦伤动态测量原理及模型 |
| 2.1 踏面擦伤引起的运动学分析 |
| 2.2 轮对踏面擦伤动态检测系统的设计目标及要求 |
| 2.2.1 系统设计目标 |
| 2.2.2 系统环境要求 |
| 2.2.3 系统技术要求 |
| 2.3 基于平行四边形机构的动态擦伤模型测量原理 |
| 2.3.1 电涡流传感器 |
| 2.3.2 踏面擦伤动态测量原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于平行四边形机构的踏面擦伤动态测量系统的选型 |
| 3.1 踏面擦伤自动检测系统选型 |
| 3.1.1 电涡流传感器 |
| 3.1.2 平行四边形机构 |
| 3.1.3 工供机 |
| 3.1.4 UPS不间断电源 |
| 3.1.5 多通道线路采集卡 |
| 3.2 踏面擦伤动态检测系统的布局 |
| 3.2.1 系统硬件的分布和功能 |
| 3.2.2 系统工作流程 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 平行四边形系统的标定及测量结果分析 |
| 4.1 平行四边形系统的标定 |
| 4.1.1 电涡流传感器的标定 |
| 4.1.2 平行四边形标定 |
| 4.2 擦伤动态测量数据的处理及结果分析 |
| 4.2.1 普通算法处理擦伤 |
| 4.2.2 小波变换法处理擦伤 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结果与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）基于机器视觉的轮对磨耗检测技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 国内外轮对检测研究现状 |
| 1.2.1 国外轮对检测研究现状 |
| 1.2.2 国内轮对检测研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容、目标和方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 研究方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 轮对动态磨耗检测系统的基本理论 |
| 2.1 机车车辆轮对几何参数基本知识 |
| 2.2 机器视觉系统的原理 |
| 2.3 曲线拟合理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 轮对动态磨耗检测系统的标定 |
| 3.1 摄像机标定中的几种坐标系 |
| 3.2 Tsai两步标定法 |
| 3.3 两步法标定实验及结果 |
| 3.4 结构光三维视觉原理 |
| 3.5 结构光三维视觉模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 轮对动态磨耗检测系统 |
| 4.1 轮对动态磨耗检测系统重要部分 |
| 4.1.1 光源系统 |
| 4.1.2 光学镜头 |
| 4.1.3 高速CCD摄像机 |
| 4.1.4 图像采集卡 |
| 4.2 系统的软件设计 |
| 4.3 系统总体结构布置图 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 轮对动态磨耗系统图像检测 |
| 5.1 轮对图像获取 |
| 5.2 图像预处理 |
| 5.2.1 噪声及滤波处理 |
| 5.2.2 图像灰度变换 |
| 5.2.3 直方图均衡化 |
| 5.2.4 图像分割及其二值化 |
| 5.3 图像特征信息提取 |
| 5.3.1 常用的边缘算子检测 |
| 5.3.2 Canny边缘算子检测 |
| 5.3.3 小波分析边缘检测 |
| 5.4 子像素级边缘检测 |
| 5.5 轮廓线的细化 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 数据处理及精度分析 |
| 6.1 轮缘轮廓三维重建及比对 |
| 6.2 磨耗程度的精度分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）基于并行编程的轮对图像在线处理算法优化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于光电图像的轮对参数检测国内外现状 |
| 1.2.2 图像并行处理技术国内外现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 轮对在线检测方法和图像处理的并行技术 |
| 2.1 基于光电图像的轮对在线检测方法 |
| 2.1.1 检测原理 |
| 2.1.2 检测系统构成 |
| 2.2 轮对图像的特点及分类 |
| 2.3 并行技术 |
| 2.3.1 Windows 多线程 |
| 2.3.2 OpenMP 技术 |
| 2.3.3 CUDA 并行编程技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 轮对图像处理算法优化 |
| 3.1 轮对图像的主要处理算法 |
| 3.1.1 图像的分割 |
| 3.1.2 图像的细化 |
| 3.1.3 图像的像素跟踪 |
| 3.2 轮对图像分割算法的优化 |
| 3.2.1 Otsu 算法 |
| 3.2.2 区域生长算法 |
| 3.2.3 轮对图像分类分割算法 |
| 3.3 轮对图像分割的亚像素处理优化 |
| 3.4 轮对图像的并行优化 |
| 3.4.1 轮对图像并行处理可行性分析 |
| 3.4.2 Windows 多线程对轮对图像的并行优化 |
| 3.4.3 OpenMP 技术对轮对图像的并行优化 |
| 3.4.4 GPU 上 CUDA 架构对轮对图像的并行优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 实验设计与结果分析 |
| 4.1 实验环境 |
| 4.2 轮对图像的处理实验 |
| 4.2.1 轮对图像处理效果 |
| 4.2.2 图像分割算法实验结果对比分析 |
| 4.3 图像的亚像素优化对比实验 |
| 4.3.1 图像亚像素优化对比实验设计 |
| 4.3.2 亚像素优化对比实验结果分析 |
| 4.4 轮对图像并行优化实验 |
| 4.4.1 轮对图像处理算法性能分析 |
| 4.4.2 图像并行处理实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）轮对几何参数在线动态测量方法的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 轮对的主要几何参数 |
| 1.3 国内外研究发展现状 |
| 1.3.1 静态检测技术 |
| 1.3.2 动态检测技术 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 2 系统基本原理 |
| 2.1 激光位移传感器 |
| 2.2 电涡流位移传感器 |
| 2.3 车轮直径测量方法 |
| 2.4 直径测量系统构成 |
| 2.5 轮缘厚度测量方法 |
| 2.6 轮辋宽度和轮对内侧距测量方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 直径测量优化设计和误差分析 |
| 3.1 圆弧圆心角和测量精度误差放大倍数的关系 |
| 3.2 结构参数优化设计 |
| 3.2.1 光线出射角度 |
| 3.2.2 激光位移传感器与电涡流传感器安装距离 |
| 3.3 测量系统误差分析 |
| 3.3.1 直径测量误差分析 |
| 3.3.2 轮缘厚、轮辋宽和内侧距测量误差分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 系统标定方法 |
| 4.1 直径测量标定方法 |
| 4.2 轮缘厚度、轮辋宽度、轮对内侧距标定方法 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 现场实验 |
| 5.1 测量系统构成 |
| 5.1.1 系统触发装置 |
| 5.1.2 车号自动识别装置 |
| 5.1.3 传感器保护装置 |
| 5.1.4 直径测量单元 |
| 5.1.5 轮缘厚、轮辋宽及内侧距测量单元 |
| 5.1.6 数据采集单元 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 轮对尺寸测量原理 |
| 1. 1 轮对与踏面磨损 |
| 1. 2 激光轮廓扫描仪 |
| 1. 3 测量方案 |
| 2 系统的结构及算法原理简介 |
| 2. 1 系统结构 |
| 2. 2 系统工作流程 |
| 2. 3 算法处理流程 |
| 2. 3. 1 插值处理 |
| 2. 3. 2 点云数据平滑方法 |
| 2. 3. 3 尺寸差值求解 |
| 3 实验与分析 |
| 4 结论 |
（10）列车车轮直径在轨动态检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 国内外列车车轮轮对几何参数检测研究现状 |
| 1.2.1 静态检测 |
| 1.2.2 动态检测 |
| 1.3 国内外技术现状 |
| 1.3.1 国外技术现状 |
| 1.3.2 国内技术现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 列车轮对结构分析 |
| 2.1 轮对的作用、组成及分类 |
| 2.1.1 轮对的作用及组成 |
| 2.1.2 轮对的分类 |
| 2.2 列车轮对踏面结构 |
| 2.3 轮缘踏面外形的主要技术参数 |
| 2.3.1 轮缘厚度 |
| 2.3.2 轮缘高度 |
| 2.3.3 轮缘综合值 |
| 2.3.4 列车车轮直径 |
| 2.4 常见列乍车轮故障 |
| 2.4.1 轮缘故障 |
| 2.4.2 踏面故障 |
| 2.4.3 轮辋厚度减少 |
| 2.4.4 车轮裂纹 |
| 2.4.5 轮毂松弛 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 测量原理与机械结构设计 |
| 3.1 测量系统组成 |
| 3.2 测量原理 |
| 3.3 参数的确定 |
| 3.3.1 系统技术要求 |
| 3.3.2 激光位移传感器的选用 |
| 3.3.3 激光位移传感器个部分尺寸的介绍 |
| 3.3.4 激光位移传感器的安装角度的计算 |
| 3.4 机械结构设计 |
| 3.4.1 专用卡具设计总体方案的确定 |
| 3.4.2 激光位移传感器装夹转台的设计 |
| 3.4.3 转台减震器的结构设计 |
| 3.4.4 触发装置控制部件设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 控制系统设计 |
| 4.1 运动控制系统设计 |
| 4.1.1 运动控制系统硬件设计 |
| 4.1.2 运动控制系统软件设计 |
| 4.2 数据采集系统设计 |
| 4.2.1 数据采集硬件设计 |
| 4.2.2 数据采集系统软件设计 |
| 4.3 人机交互界面的设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 系统建模仿真与误差分析 |
| 5.1 模型的建立与仿真 |
| 5.1.1 模型的建立 |
| 5.1.2 利用MATLAB对数据进行仿真 |
| 5.2 误差分析 |
| 5.2.1 机械系统的误差分析 |
| 5.2.2 光学系统误差分析 |
| 5.2.3 速度传感器精度引起的误差分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、基于CCD的火车轮对智能测量系统（论文参考文献）
- [1]轮对状态参数动态检测系统的研究[D]. 王资昌. 西南交通大学, 2019(03)
- [2]列车轮对几何参数在线检测关键技术研究[D]. 张爽. 吉林大学, 2017(09)
- [3]基于结构光视觉传感器的轮对踏面几何参数在线测量系统研究[D]. 邱克松. 北京交通大学, 2017(01)
- [4]火车车轮关键几何参数在线检测系统及误差分析研究[D]. 蔺聪聪. 华东交通大学, 2015(11)
- [5]基于平行四边形机构的轮对踏面擦伤在线动态测量系统的研究[D]. 熊为星. 北京交通大学, 2015(09)
- [6]基于机器视觉的轮对磨耗检测技术研究[D]. 杨贺. 北京交通大学, 2015(06)
- [7]基于并行编程的轮对图像在线处理算法优化技术研究[D]. 朱瑾. 杭州电子科技大学, 2015(06)
- [8]轮对几何参数在线动态测量方法的研究[D]. 吉建春. 北京交通大学, 2014(03)
- [9]城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制[J]. 朱跃,俞秀莲,邢宗义. 机械制造与自动化, 2014(02)
- [10]列车车轮直径在轨动态检测技术研究[D]. 马龙深. 长春理工大学, 2014(08)