基于光学测头的车轴视觉测量技术研究

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1、分类号：TP391.4单位代码：10183研究生学号：2013552006密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于光学测头的车轴视觉测量技术研究ResearchonAxleVisionMeasurementTechnologyBasedonOpticalProbe作者姓名：金宇专业：精密仪器及机械研究方向：车辆测控技术指导教师：刘长英副教授培养单位：仪器科学与电气工程学院2016年4月未经本论文作者的书面授权，化法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制Ｖ修改、发行、出租、改

2、编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此。限。否则，应承担侵权的法律责任）吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明，是本人在指导教师的指：所呈交的硕±学位论文导下。除文中己经注明引用的内容，独立进行研究工作所取得的成果含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。夕Ｋ本论文不包对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中Ｗ明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：么琴日期：年《月日—————————————————————基于光学测头的车轴视觉测量技术研究———

3、——————————————————ResearchonAxleVisionMeasurementTechnologyBasedonOpticalProbe作者姓名：金宇专业名称：精密仪器及机械指导教师：刘长英副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月3日摘要基于光学测头的车轴视觉测量技术研究轨道交通是一种重要的运输方式。随着生活节奏的加快铁道运输速度也越来越快，这就对其零部件的生产提出了更高的要求。列车的轮对是连接车厢与铁轨的关键部件，而轮对之间使用车轴来连接，所以车轴的加工精度决定了列车的运输安全。本文详细分析了单目视觉测量技术原理，考虑到被

4、测物动车车轴的特性，利用测头测得的轴上点的三维坐标然后拟合出垂直于轴中心线轴圆柱截面，实现车轴半径尺寸的测量。由CCD摄像机、光学测头、图像采集卡和计算机等构成了视觉测量系统。测量时，由光学测头测得待测车轴上的点三维坐标，然后处理所得的轴端面点和轴上点，最后拟合出圆柱垂直截面获得车轴半径长度。本文利用光学测头上特征点位置信息，依据摄像机的透视成像模型建立系统测量模型，利用正交迭代算法求解出测头坐标系与摄像机坐标系之间的位姿变换关系矩阵，然后使用所求得的旋转和平移矩阵求出测头上测尖在摄像机坐标系下的坐标。为了提高视觉测量系统的测量精度，本文使用基于双三次

5、插值高斯曲面拟合方法实现了光学特征点的亚像素定位。使用本文研究的视觉测量方法对动车车轴半径长度进行了测量，分析结果可知：文章研究的基于光学测头的车轴视觉测量方法的具有可行性，测量误差范围为±0.03mm。关键词：车轴测量，计算机视觉，单目视觉，光学测头IAbstractResearchonAxleVisionMeasurementTechnologyBasedonOpticalProbeRailtransitisanimportantmeansoftransport.Withtherhythmoflifetospeeduptherailwaytrans

6、portspeedisfasterandfaster,whichmakesahigherdemandfortheproductionofitsparts.Trainwheelisthekeycomponentsofthetrainandtheraillink,andtheuseofaxlebetweenthewheelstoconnect,sotheprocessingaccuracyoftheaxledeterminesthesafetyofrailwaytransport.Inthispaperadetailedanalysisofthemonoc

7、ularvisualmeasurementprincipleandconsideringthemeasuredcharacteristicsofthemotorcaraxle,usingprobemeasuredaxispointinformationandthenfittheperpendiculartotheshaftcenterlinecylindricalsection,axlelengthofradiusmeasurement.ThevisionmeasurementsystemiscomposedofCCDcamera,opticalpro

8、be,imageacquisitioncardandcomputer.Whenthemeasu