基于机器视觉的钢轨轮廓测量方法研究

钢轨轮廓检测是轨道几何参数检测的重点和难点。采用二维平面靶标对激光摄像传感器进行标定,建立世界坐标系和图像坐标系的标定模型。通过棋盘格进行实验标定,获取300组数据,采用非线性最小二乘法来标定模型参数。结果表明:采用非线性最小二乘法能够将棋盘格水平和垂直的测量误差控制在0.3 mm左右,该方法能够很好地运用到钢轨轮廓测量中。     

基于Gocator的多传感器数据拼接方法研究

点云数据拼接在众多科研领域有着十分广泛的应用。为完整、精确地得到复杂物体的点云数据,提出一种基于Gocator的多传感器数据拼接方法。该方法需要对多传感器系统进行两两校准以获取各传感器坐标系与基准坐标系之间的空间变换关系,进而将各传感器自身坐标系下的数据转换到基准坐标系下,实现多传感器数据的拼接。对于双传感器数据拼接,首先通过两只传感器同时拍摄单孔标定块,利用最大距离法提取标定块轮廓坡口特征点,根据坐标转换原理,初步确定了两传感器间的旋转平移关系;在此基础上采用迭代最近点(ICP)算法进一步优化确定两传感器之间的最优变换矩阵,以得到精确的拼接关系。实验室搭建双传感器钢轨廓形检测平台对该算法进行验证,实验结果表明,多次拼接得到的钢轨廓形与标准模板误差不超过0.2mm,完全符合钢轨廓形允许误差要求,该算法具有较高精度和稳定性。     

基于机器视觉的公铁联运车导引落轨检测系统

为了解决目前公铁联运车落轨时需要人工辅助,效率较低的问题,基于机器视觉技术,设计并实现了公铁联运车导引落轨检测系统;系统利用安装在转向架附近车架下的摄像头获取车辆与钢轨的图像信息,采用边缘检测和Hough变换结合的算法来检测地面标志线与车辆钢轮的相对位置,计算出车辆钢轮与钢轨之间的偏移距离和角度;测量结果通过工业无线网络传送到驾驶室里的平板显示器上,辅助司机调整车辆位置完成精准落轨;现场试验表明:导引落轨检测系统能够实时有效测量钢轨与钢轮的距离,检测误差不超过±3 mm,且结果更新时间低于200ms,满足转向架落轨精度和实时性要求.     

激光三角法钢轨磨耗检测系统研究

传统基于图像处理的钢轨磨耗检测系统处理过程复杂、运算量大,难以满足实时检测的需求.为了解决以上问题,基于激光三角法构建了一种新的二维高精度钢轨磨耗检测系统.它采用光切法扫描钢轨轮廓,将直接采集到的轮廓坐标通过以太网传输到工控机上;通过对不同去噪方法的性能比较,最终采用基于灰色关联的中值滤波方法对初始轮廓数据进行预处理;采用基于最小二乘的高斯-牛顿非线性二次拟合来提取轨腰圆心特征点,通过仿射变换将实测轮廓与标准轮廓进行对位,得到钢轨的磨耗值.实验结果表明:该检测系统垂直磨耗和侧面磨耗测量精度均达到±0.2mm,性能优于传统图像检测方法(±0.3mm),满足铁路标准要求,可用于实时检测钢轨磨耗参数,指导轨道维护工作.     

一种钢轨动态轮廓数据校准方法研究

为减轻轨检车振动对车载视觉测量系统动态测量钢轨轮廓的不利影响,提出一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法ICP(Iterative Closest Point)的数据校准方法。通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟了振动对测量的影响。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088 mm、0.085 mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227 mm、±0.219 mm,该方法有较好的精度,可应用于工程测量。     

工业机器人视觉检测系统的现场标定技术

介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系统坐标变换链,以MD—H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型,同时,对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵,实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准,进而完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明:该方法操作简单,能够获得±0.30 mm的标定精度。     

基于点激光和视觉引导的瓶口螺纹测量系统

人工测量医药罐体瓶口螺纹尺寸的精度与重复性较差，使用三坐标机虽能提高精度但检测速度慢，针对以上缺点，本文设计了基于点激光和视觉引导的瓶口螺纹测量系统。该系统能实现罐体的夹取、视觉引导定位以及瓶口螺纹的高精度测量。首先，针对上料位置的动态变化，使用机器视觉算法完成罐体的精确定位；其次，针对螺纹尺寸测量的高精度要求，使用激光测距传感器完成螺纹轮廓的数据采集；最后，针对螺纹的复杂外形，使用最小二乘法拟合螺纹轮廓，分别计算螺纹相关尺寸。试验结果表明，该系统能够准确地测量出不同规格的瓶口螺纹尺寸，绝对精度、重复精度分别能够达到0.01mm和0.003mm，基本满足医药罐体瓶口螺纹的测量要求，在实际生产中具有良好的可行性。     

基于STC89C52微控制器的非接触测量装置

柔性物体易于变形,当采用传统的游标卡尺、千分尺测量其外形尺寸时,不仅效率低,而且重复性和稳定性差。基于激光位移检测与光电传感技术,提出了一种用于柔性物体的非接触测量方法。以STC89C52微控制器为核心并利用激光传感器和精密丝杆导轨系统设计了测量装置,根据被测物体遮挡光跳变间隔内丝杆移动的距离确定物体的宽度或外径。一系列柔性物体的测量实验结果表明,实际测量精度可达0.1 mm。这种方法也可用于高温物体的外形尺寸测量。     

基于简化特征匹配的双目视觉测量系统及其参数计算

为了解决高温风洞内部高精度非接触测量的难题,完成了观察窗透视双目视觉测量系统。该系统基于主动投射移动线激光和超高速同步相机,以简化左右图像特征匹配的复杂度。介绍了提取线激光光条中心的改进的灰度重心法,还讨论了相机和镜头的选型策略以及参数计算。实验表明,该系统最快可以1s完成一个扫描幅面,在1300～1500 mm处,待测幅面为300 mm×300 mm时的最大测量标准偏差为0.11 mm。应用显示,该系统可以保证高温风洞内待测物的实时连续测量和后续动态分析、演示。     

钢轨廓形打磨在沪昆线小半径曲线的应用与实践

文章介绍了钢轨廓形打磨在山区铁路小半径曲线上的应用,从廓形设计、数据分析、应用情况等方面对钢轨廓形打磨进行了详细阐述,并对实施情况进行对比分析,廓形打磨的运用对有效延长钢轨使用寿命起到了明显作用,值得在工务系统推广运用。