非接触式钢轨全轮廓磨耗测量系统设计

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1、分类号：密级：uDC：学号：415926613065南昌大学专业学位研究生学位论文非接触式钢轨全轮廓磨耗测量系统设计DesignoftheNon-contactRailProfileAbrasionMeasurementSystem陈佳明培养单位（院、系）南昌大学机电工程学院指导教师姓名、职称朱洪涛教授指导教师姓名、职称鄢积分高级工程师专业学位种类工程硕士专业领域名称仪器仪表工程论文答辩日期2015年5月23日答辩委员会主席：评阅人：________2015年月日学位论文独创性声明一、学位论文独创性声

2、明本人声明所呈交的学位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。据我所知，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，也不包含为获得南昌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做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写签字円期年<月，曰二、学位论文版A使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意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

3、文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：签字曰期<月/"曰签字曰期年6月/曰论文题目^例姓名论文^别博士□施士0学.院/系/所专业联系电话E—mail通

4、信地址(邮编):□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，_______年_月后公开)摘要摘要铁路运输因其输送能力大、综合成本低的独特优势而成为最重要的一种交通运输方式，是国民经济建设与发展的大动脉。铁路安全是铁路运输的根本前提和基础，“安全第一”是铁路永恒的主题，而钢轨自身状态与性能的优劣，直接关系到铁路的运输能力和行车安全，其中，钢轨磨耗是不容忽视的重要因素。钢轨磨耗主要是车轮与钢轨间滑动摩擦和滚动摩擦产生的结果，一般在钢轨轨头部分产生，是决定钢轨使用寿命的重要因素之一。目前国内钢轨磨耗检测手段主要

5、是以接触式测量、人工操作为主，其效率低、工作量大、安全性低。本文运用激光技术，采用激光传感器和磁致伸缩传感器和独特的二维测量机构，能快速获取钢轨断面轮廓的坐标，结合符合行业标准的磨耗测量基准实现钢轨磨耗的高精度测量，开发了一套非接触式钢轨磨耗测量系统。由于待测对象为钢轨外轮廓，论文采用了分两次扫描钢轨轨头的全部轮廓，再将得到的数据点云通过滤波、数据精简和数据拼接等算法处理，将测量数据转换到同一个坐标系中，得到完整的钢轨轨头外轮廓；再以通过同步测量基准定位块所获得的磨耗测量基准点坐标匹配标准钢轨轮廓进行

6、对比，计算出钢轨轮廓各处的磨耗的技术路线，完成了包括测量机械结构设计、数据采集系统设计、测量数据的处理、磨耗测量及试验样机的调试实验在内的系统研究工作，以及用于钢轨磨耗信息处理与特征识别的滤波算法、最小二乘法、Hough算法、ICP算法等算法研究工作，并通过实验验证了算法模型的正确性。为检验钢轨磨耗测量的效果，本文在实验室条件下，通过对预设磨耗试件的实际测量与数据分析，验证了系统的准确性和重复性，试验样机及其测量软件系统符合预期的检测精度要求。关键词：钢轨磨耗；轮廓测量；数据处理；测量精度IABSTR

7、ACTABSTRACTTherailwaytransportationbecomeaimportantmeansoftransportationbecauseoftheuniqueadvantagesofitslargeconveyingcapacityandlowcost,isthemainarteryofnationaleconomyconstructionanddevelopment.Railwaysafetyisthebasicpremiseandfoundationofrailwaytran

8、sportation,"safetyfirst"istheeternalthemeofrailway,andtheconditionandperformanceofsteelrailisdirectlyrelatedtotherailwaytransportcapacityandtrafficsafety,amongthem,thewheel-railabrasionisanimportantfactorthatcannotbeignored.Wheel