机器视觉钢轨轮廓打磨诊断系统关键技术研究

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1、网络化控机制器视系（申请全日制工学硕士学位论文）觉统钢中轨基轮廓于TCP/IP打磨诊断系协机器视觉钢轨轮廓统议关的键拥打磨诊断系统关键技术研究技术塞研控究制算培养单位：信息工程学院法的王学科专业：通信与信息系统研究研究生：王峰峰赵指导教师：尹勇教授璇武汉武理汉工理2014年4月大工学大学万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目机器视觉钢轨轮廓打磨诊断系统关键技术研究英文Researchonkeytechnologyofmachine-visional题目diagnosissystemforrailprofilegrindi

2、ng研究生姓名王峰姓名尹勇职称教授学位博士指导教师单位名称信息工程学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称通信与信息系统论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席刘泉评阅人刘泉聂明新2014年4月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所

3、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵

4、守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据中文摘要钢轨的轮廓是钢轨的重要特征，它直接承受了列车的压力，引导列车安全行驶在轨道上。因为受到列车压力的压迫、自然环境的复杂多变和钢轨的长期使用的原因，钢轨的轮廓会产生不同程度的磨损、形变、薄膜等损坏，致使钢轨高度逐渐减小、肥边逐渐增大、顶面凹凸不平，影响了列车的安全快速行驶。所以，铁路的打磨等维护作业是保障钢轨状况的关键工作。近年来，随着铁路基础建设的不断完善，钢轨打磨越来越重要。然而，如今的钢轨打磨工序仍旧比较复杂，钢轨轮廓检测设备大多是接触式的，作业效率低下。论文以改善钢轨打磨

5、效率和精度为目的，运用机器视觉的检测方式，开发了一种非接触式钢轨轮廓打磨诊断系统。在论文系统测量中，首先需要提取条纹图像中的条纹中心线，它直接影响了测量的精度，因此论文研究实现了稳定准确的中心线提取算法，它主要包括：背景差分、平滑处理、阈值分割、中心线提取、中心线去毛刺空洞处理。然后，论文运用了直接线性转换（DLT）模型的摄像机标定方法得到图像坐标系与物体坐标系的转换关系，从而可以由图像中的条纹中心线得到实际的钢轨轮廓曲线。紧接着论文研究实现了钢轨轮廓数据的圆滑处理算法，用于消除图像像素点栅格化以及轮廓曲线的断续对测量精度的影响。论文还

6、研究实现了对齐到基准轮廓的算法，这种自动化对齐的方法保证了钢轨打磨指导系统生成打磨模式表的稳定性，而且结果比人工对齐准确。最后，论文研究设计了系统测量的检验方案，通过大量试验数据验证了系统测量的准确性和重复性，通过在铁路现场试用验证了系统指导打磨作业的可行性和准确性。论文系统测量精度达到了0.1mm。并且与同类系统相比较，本系统具有自动分析的功能，能够完全做到测量分析全自动化。同时，论文开发的系统加入了钢轨打磨指导系统，系统能根据实测的钢轨轮廓生成适用于打磨列车使用的打磨模式表，不仅替代了人工遍模式的工作，而且模式更加精确，从而提高了打

7、磨效率，改善了打磨的精度。关键词：非接触式轮廓测量;钢轨打磨;中心线提取;圆滑处理算法;轮廓数据对齐算法I万方数据AbstractTherailprofileisanimportantfeatureofrail,itdirectlybearsthepressureofthetrain,and,itensuresthesafetyoftrainrunning.Becauseofthetrainpressure,thecomplexandchangeablenaturalenvironmentandreasonforthelong-term

8、useofrail,theprofileoftherailworldproducedifferentlevelsofdamage,suchaswear,deformationandfilm,whichwou