（电力电子与电力传动专业论文）图像测量技术在轮对外形检测中的应用研究.pdf

西南交通大学碗士磁究生警位论文 2 a b s t r a c t t h i s p a p e rm a i n l y i n t r o d u c e da l ta u t o m a t i cm e a s u r e m e n to fw h e e l s e t d i m e n s i o n sa n dw h e e lt r e a d p r o f i l e s i n t r a c k ”w h e e l s e t i n s p e c t i o n e q u i p m e n t ”f e q u i p m e n t ”f o rs h o r t ) 。t h eb a s i ct e c h n i q u eu s e di n “e q u i p m e n t ” w a s c c d ( c h a r g ec o u p l ed e v i c e ) i m a g e m e a s u r e m e n t f i r s t l y , w h e e l s e tk n o w l e d g er e l a t e dt ot h er e s e a r c hw a si n t r o d u e e d 。a f t e ra d e e ps t u d y o fv a r i o u s i n s p e c t i o nt e c h n i q u e s ，w e d r e wt h ec o n c l u s i o nt h a t u n t o u c h e dd y n a m i c i n s p e c t i o nt e c h n i q u eb a s e do nc c di m a g em e a s u r e m e n t i sa l e a d i n gt e c h n i q u ef o rd i m e n s i o nm e a s u r e m e n ti nf u t u r e s e c o n d l y , t h i sp a p e r d e s i g n e dg e n e r a lf u n c t i o n so f e q u i p m e n t ”，a n a l y z e di n s p e c t i n gp r i n c i p l e sa n d p u t 印w i t h a m e t h o d - - “l i g h ts e c t i o ni m a g e m e a s u r e m e n t ”t om e a s u r e g e o g r a p h i c p a r a m e t e r o ft h ew h e e lt r e a dp r o f i l e ；c o n c e i v e dc o n f i g u r a t i o na n d i n s p e c t i o n f l o w o f “e q u i p m e n t ”t h e n ，t h i sp a p e rh a da ne m 妯a s i so n w h e e l t r e a dp r o f i l e i n s p e c t i o nu n i t c o n s i s t e di n e q u i p m e n t ”。h a r d w a r ea n d s o f t w a r ed e s i g n so ft h i s u n i tw a sd e t a i l e de x p l a i n s ：i n c l u d i n gs e n s o r sc h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e rc a l c u l a t i o n ， s e n s o r s i n s t a l l i n g l o c a t i o ne s t i m a t i o na n da r i t h m e t i c a n a l y s i s f o r j m a g e p r o c e s s i n g f i n a l l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e d t h e e q u i p m e n t sr u n n i n g s t a t u si n l a b o r a t o r ya n di nf i e l d 。d e t a i l e da n a l y z e dm e a s u r i n gd a t a s u m m a r i z e dp r o b l e m s e n c o u n t e r e di nf i e l da n dr e s o l u t i o n c o r r e s p o n d i n g 。b r o u g h tf o r w a r dp l a n s t o i m p r o v e “e q u i p m e n t ”+ a tl a s t ，t h i sp a p e rs u m m a r i z e ds i g n i f i c a n td e s i g n sd u r i n g t h ec o u r s eo fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta n dp r o s p e c t e d p o w e r f u l a u t o m a t i c i n s p e c t i o ne q u i p m e n t b e e nd e v e l o p e df o rw h e e l s e t i n s p e c t i o ni nf u t u r e k e yw o r d s ：w h e e it r e a d ；p r o f il em e a s u r e m e n t ；ii g h ts e c t i o nm e t h o d ； i r e , a g ep r o c e s s i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 i 1 课题的研究背景 第一章绪论 机车轮对是机车走行部中极为重要的部件。轮对不仅承受着机车的全部 重量和自身的重量，而且还要传递机车与钢轨问的驱动力和制动力。另外轮 对需要承受很大的静载荷和动作用力、组装应力、闸瓦制动时产生的热应力 以及曲线通过时的构架力、导向力、轮对本身旋转的离心力等。因此要求轮 对必须保持良好的技术状态，否则会严重影响行车安全。 车轮在运行过程中不断与钢轨表面摩擦，使得车轮直径不断减小，造成 车轮踏面磨耗；另外，在车轮通过弯道或道岔时，车轮轮缘部分与钢轨内侧 面发生摩擦造成轮缘磨耗。踏面磨耗和轮缘磨耗导致车轮外形尺寸发生改 变，极大影响着乘坐舒适性和运行稳定性。当车轮的磨耗量超过一定限度时， 将引起重大行车事故。因此，车轮的外形尺寸是衡量轮对技术状态的重要指 标。 机车的高速、重载、高密度运行加速了车轮的磨损。另外，机车在运用 中由于存在着线路养护条件差，轮轨外形及材质匹配不合理、转向架技术状 态不良和牵引装载定数过大等诸多原因，导致车轮轮缘和踏面的磨耗加剧。 因此，对运行中机车车轮的磨损状况一一车轮外形尺寸进行实时检测是 非常必要的，这是高速列车和重载列车发展中必须要解决的测量难题。 目前我国铁路对机车轮对的磨损检测主要采取定期检修的方式，即在规 定的期限里集中大量的人力对机车轮对有计划地进行检修。一般采用样板目 测检查车轮磨耗，或者使用专用轮箍尺寸检测量具进行人工测量。这些检测 方式具有效率低下，可靠性差，占用机车周转时间等静态检测无法克服的缺 点，而且无法及时了解车轮在运行中的质量状况必然出现磨耗到限的车轮 仍在继续使用的情况。因此，迫切需要研制精度高、效率高、可靠性高的自 动化检测装置，以动态监控运行中的机车车轮外形尺寸。 为了加速铁路现代化建设，加强运行机车车轮质量状况的跟踪控制管 理，兰州铁路局以兰州西机务段为试点单位，投资安装套轮对自动检测装 蕊南交通大学硕士研究濑学位论文第2 页 黉，馥蜜瑗轮瓣矫形嚣寸戆在线瑟态爨动捡溅，并手2 0 0 1 霉艇男与镬毒交 通大学光电工稷研究所签定了研制开发“机车车辆轮对_ 检测漩置”的项目台 瓣。勇终，铁邋帮将该矮嚣刭为2 0 0 2 年秘技发聂诗划瑗爨( 台嗣绽号： 2 0 0 2 j 4 0 ) 。这就是本文研究课蹶的项翻来源。 1 2 国内外轮对外形尺寸检测技术现状 对予轮对外形尺寸的自动检测研究，国步 从8 0 年代初就已经开始。经 j 建二十多年的深入研究，提出了多种研翎方寨，利用不同原瓒形成了各具特 色的检测方法，开发出适合于不同场合的动态静态襁线自动检测产品。 霞海在轮辩矫形尺寸豹叁溺检溺磷究方藤起步辐对较魂，获9 0 年代初 才开始。通过借鉴国外的先进技术，加上自身十多年的努力，拥有了较为成 熬赘捡灏按寒，舜发爨苓丽形姣瓣叁动捡测产磊，菇舞态捡溺装置嚣多。 从随接接触测量的接触式检测到利用光学图像测量技术的非接触式检 溅；鼓便携式戆静态捻灏型在线动态捻溅，耱瓣羚形必寸检溅技术已基趋成 熟。其中，以检测速度快精度高的c c d 图像测量技术最为典型。c c d 图 像测量技术在车轮乡 形尺寸检测中的斑用日懿受到圜内外的广泛关注，引领 着外形尺寸非接触式在线动态检测的方向。 国外利用c c d 图像测量技术成功地开发出了用于检测絮轮外形尺寸的 自动纯检测装麓，僵惫价格暴贵，禳灌在莓离推广。国内也作了相荧研究， 而且也试制出样机，但是没有得到推广应用。 利糟先遗鹣c c d 黼像嚣爨装术开发精度嵩、鑫韵纯程凌鑫静轮鼹在绫 动态检测装置，必将搬动国内轮对自动检测技术的发展，改变我国落后的梭 溺瑷获，缥涯撬车魏安全运程，翔逮铁路豹瑗我纯建设，鞭瘫铁路魏蹇速、 重载、高密度遮行发展方向。同时也为机车其它部件的外形尺寸检测提供了 霹借鉴鹣经验。 3 零文俸的工俸 在“枫车率辆轮对检测装鬣”( 简称“装鬻”) 酌研制开发过程巾，我参 谱南交滋大学硕士研究艇学位论文第3 贾 与了“装置”磷涮开发静垒j 叠程，承糖静主簧工作鸯括激下凡方西； 前期调研：在研制开发前，深入了解了轮对的相关知识及国内外轮对 游态、动态检测技拳豹发展承平。墓终遗鞋c c d 围橡测量技零为基戳懿菲接 触式在线动态檎测技术代表了轮对尺寸检测的发展方向。 ，可行缝分摄：缝台三终鞭型测釜技术，提出了剿焉“光截图像测量技 术”来实现车轮外形尺寸检测的方法。对系统的可行性进行了分析论证。 方案设计：详纲设计了“装置”的研制方案，镪括功能设计、贩理设 计、系统结构设计及捻测流程设计等。 研制开发：负责“装置”硬件系统设计，包括器件特性参数设计、安 装调整参数倍葬、控潮流程设计等，努外还参与图像处理软件系统静算法竣 计、编程及数据管理软件的部分编程工作。 安装、涌试、运彳亍：察决安装满试孛窭蠛静软疆舞蠢趱，臻窖琵系统稳 定正常地工作；负责对运行过程中的检测结粜进行详细的数据分析，并根据 瑷爨实嚣糖瑷绫诬銎豫楚理熬穗关算浚，戳提毫系绫捡溅耪疫。 由于篇幅有限本文在介绍“装辫”的软硬件县体设计时，只黧点介绍 基于“龙截图辍捡测投寒”的牮轮乡 形趣线测单元鲢硬终系统、软传系统设 计。 本文介绍蛇内窑主要包括：简要夯绍设计过程中涉及到靛轮对相关知识 并概述园内外牮轮外形尺寸检测技术的发展；详细介绍“装澄”的方案设计 过程；重点介绍“装黧”中以光截图像检测技术为熬础的“车轮外形曲线” 检测单元的硬徉系统浚计及软件楚理系统设计；详绒分析“装置”在现场运 行中的检测数据。改进算法总结现场淀装、调试过程中遇到的问题及解决情 凝，豢遗设诗审豹畜符浚逶鹣娩方著鬟窭耪纛豹完善搐薤：憨结繇究过程中 有意义的设计并展望束来的轮对在线动态自动检测装置发展方向。 西南交通必学硕士研究缴学位论文雾4 页 2 。 轮对赍绍 第二章轮对基本知识 轮对是直接与钢轨接触的机车机械部分，支承着机车的全部重量，机车 茨全藩静载蓑堙逶逡轮鼹转绘辎软；爰癸撬车与镊孰耀的簿季| 力窝剩璐力遣 通过轮对传递，因此轮对是机车瘫行部中极为重要的部件。轮对承受卷复杂 的外力：首先，牵弓l 电机的转娥经过轮对作用于钢轨，产生牵引力；戴次， 当机车沿着轨道运行时，轮对还粼性地承受卷蜜钢轨接头、道岔及线路其它 不平颗豹全部垂奁方向巍采平方囱豹作矮力。辑激轮黯袋爨豹菇霉壹接彩旗 着行革发全，我们_ 暾对轮对的制造和维护给予高度的重视。 2 2 轮对翡缝袋 广车辙 轮对擅 l l 车轮 厂单侧直齿轮 l 誉l 姨动巷轮萃捌弹瞧鼗轮 抱轴颈 l螺旋伞荫轮 轴岿l 双侧斜齿轮 轮糍 轮魔 铸钢轮- - l 棚一彤描慧, i - - 辐撮轮心 轮夔 内燃、电力机车轮对组成结构搬圈 轮糍 轮毂 唪n 一 圈 西南交通犬擘硕士蟊 究缴学位论文第5 嚣 轮对由车轴和率轮组装而成”3 。 举搴囊交牵弓l 麸凌癌轮、拖辘矮、辘骞、寮辩霾、轮蹙、睾囊颈辘承内圈 组成。车轴通过辖颈部位溺两个车轮压台后缀成轮对，骈l 冀对轴颈豹身嚣工精 度要求很高。 车轮有配合轮和憋体轮两种构成形式。配合轮由轮箍莘 | 轮心组装而成， 辁心爱轮壤窝轮毂鞠箴。整俸轮薹至接由一令车轮稳残，没有轮繁秘轮，筑 分，不需装配。在我嗣，各型内燃、电力机举大都采用配食轮( 带箍车轮) 。 配合轮的组成结构见图2 1 。 2 3 轮对各部分介绍 2 。3 车轴 车轴所承受的外力比较复杂。车轴不仪承受机车自身使它弯曲的压力， 露虽滋承受攘大鲍搬矩( 控矩主蔡由牵g l 电动枫经齿轮传递瑟来) ；当枧车 通过麓绫时，磐轮的导囱力蒋辩鲡给车轴一个相当大豹弯簸；一车轮稳对另 一车轮滑转时也将产生附加扭瓶；同时车轴逝承受来自线路的冲击及熊自身 的振动产生的附加载苛。 2 3 2 车轮 车轮出轮心翘轮箍组装蔗成。 轮心分为轮毂翱轮辋两部分，轮0 与鞫颈套接静部努称为轮毅；辕心与 轮箍配合的部分称为轮辋。轮心一般用钢铸造而成。为了减轻重量、清除铸 件型砂和组装小齿轮时便于检畿齿轮粘合的侧隙等，轮心上通常均匀歼了椭 圆形魏。 鞠箍位于车轮豹最井层，燕橇车走行郝豹一个重要髓荚键豹部停。轮箍 用轮箍钢扎制而成。 轮辍与钢轨接触的面称为踏厩。为了便于机车通过曲线，轮箍踏戚设计 藏蟊镶澎( 参冤图2 - 2 、2 - 3 。凑予线路鍪线送段熬乡 鞔滋疼筑长，院内辘 高，所以机车通过纳线时，永平方向受重力的分离和离心力的共同俸翊。当 西南妄通失擎硕圭磺究擞学位论文甓6 页 车速较商时，离心力大于重力分力，车轮倚向外轨，车轮以较大直径走夕 轨， 瑟班较，l 、壹径走内鞔：当车速鞍糕时，重力努力大于离心力，使褥车轮碡巍 内轨，从而抑制机擎的左右摆动，调节机车的平衡。轮缘的作用是防成车轮 脱轨和引导车轮安龛通过曲线和道岔。 为了使轮对在钢轨上运行平稳，顺利通过曲线和道岔，降低踏面釉轮缘 癌耗，延长捷弱寿禽。铁道部对警轮黎覆努影尺寸毒统一豹筑定。下鬻灸绍 几种典型的踏面外形。 1 标准型踏面外形 标凇型踏面鲍形曲线见圈2 2 。其努形特点是：轮缘脬魔力3 3 毫激，轮 缘高度为2 8 毫米，轮缘最大颓筠6 7 。4 废( 轮缘舞侧瑟与求平蟊交熊) ，踏 面有l ：2 0 及1 ：1 0 两段斜面。其中1 ：2 0 段嫩踏面与轨丽经常接触的部分， 在直线上运行时有利轮对自动对中的作用，脊减少钢轨侧嘲与轮缘磨耗的作 蜀。毽藏线运行时黥减少车轮东麴线上戆、潺幼。l ：l o 茨一段，一般只程蘧 线半橙攘夺对才与轨道接触，并可使路面鹜耗至一定程援时安全逶过遴岔， 轮缘掇部有r 1 6 毫米的圆弧便予与钢轨轨头吻合。 图2 - 2 标准型踏丽 2 。窿耗鳖肇鬻羚澎 随着铁道科技水平豹发展，各国都在研制新的踏面外形。早在1 9 3 4 年 德国的鬟伊曼提出磨耗型车轮踏丽外形以来，世界各国铁路部门相继提出各 静形式的车轮踏匿外形秘锯孰轮艨形状，以惩长钢轨使用淹奄积提高执率车 辆运行菇质。 自七十年代中期，我国就采用磨耗型踏谳。实践证明，磨耗型踏阐的运 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 用是安全可靠的，在减少圆周磨耗和轮缘磨耗以及减少旋削量方面都取得了 预期的效果。 本文以图2 3 所示的j m 磨耗型踏面为例( 兰州西机务段使用j m 型踏面) 讲述磨耗型踏面与标准型踏面的区别。磨耗型踏面的最大特点在于：轮轨接 触参数具有明显的非线性特征，它具有较大的等效斜度及重力复原刚度，当 车轮运行于曲线上并产生较大的横向偏移时，其等效斜度和重力复原刚度都 比在平衡位置附近大得多，对于自由轮，磨耗型踏面在半径为2 5 0 米的小曲 线上，轮缘与轨道之间尚有一定间隙，而标准型踏面只有当曲线半径大于 11 0 0 米时，轮缘与轨道才能避免接触。因此，磨耗型踏面轮对于机车通过 曲线及减轻轮轨磨耗是十分有利的。 图2 - 3 磨耗型踏面( j m 型) 2 4 车轮关键尺寸限度的由来 车轮的限度是保证行车安全的重要依据，也是决定轮对的修换和检修难 易程度的重要规定。车轮关键尺寸限度有的通过总结多年经验获得，有的通 过计算获得，根据一定时期的技术水平而决定，根据实际情况进行修改与补 充。 1 车轮直径的限制 轮对在平直线路运行时，若同轴左右两轮不同直径，就要利用踏面斜度 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 来调整同径，在找同径的过程中，车轮就向一侧偏倚，偏倚就会加剧轮缘磨 耗。另外，在同轴左右两轮调整同径的过程中还会出现蛇行失稳现象，同轴 左右轮径相差过多情况下在进入小半径曲线和道岔时容易脱线。对于车轮 直径问题，铁道部作了相关规定：内燃、电力机车车轮直径同轴左右不超过 1 毫米，同一转向架间不准超过2 毫米同一车轮轮径差不超过0 j 毫米。 2 轮缘厚度的限制 当轮缘厚度磨耗到一定程度后，轮缘部分强度降低，车轮通过曲线时， 轮缘承受不住轨道侧面对轮缘部分的水平作用力，发生破裂，导致脱轨事故。 另外，轮缘厚度变薄后，车轮水平横向窜动严重，也可能导致脱轨事故的发 生。轮缘厚度规定为不小于2 3 毫米( 兰州西机务段内部规定为不小于2 5 毫米) 。 3 路面磨耗的限制 轮箍踏面磨耗过大，会使机车运行失稳，造成机车构件发生非正常磨耗， 特别是进入曲线时，由于踏面与轨道顶面之间凹凸磨面不相吻合容易发生空 转。为了保证在钢轨顶面最大垂直磨耗处时，轮缘顶点不碰道岔槽底，规定 轮箍踏面磨耗深度不许超过7 毫米( 兰西内部规定不小于5 5 毫米) 。 4 轮缘高度的限制 如果轮缘高度设计不当，会影响机车、安全运行。轮缘高度的设计需要 考虑到我国道岔轮缘的深度和鱼尾板螺栓距钢轨顶面的高度。如果轮缘过 高，则在踏面和钢轨都发生最大磨耗时，轮缘顶部可能和轮缘槽或鱼尾板螺 栓相碰，甚至可能切断鱼尾板螺桂，引起事故。轮缘顶点与鱼尾板的位置关 系见图2 4 。 鱼尾板螺栓 图2 - 4 车轮与鱼尾板螺栓的位置关系 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 5 轮对损伤介绍 轮对损伤是指车轴及车轮在运行过程中，受到各种影响表现出来的缺陷 形式。包括车轴损伤和车轮损伤”3 。 车轴损伤的表现形式有：车轴裂纹、折损、弯曲变形、磨损、碰伤、电 焊打火凹痕、燃轴造成的轴颈碾长等。车轴损伤如不及时发现和处理，会形 成事故隐患，危及行车安全严重的可引起车辆颠覆、脱轨等重大事故。车 轮损伤的表现形式有：车轮踏面及轮缘的磨损、裂纹；踏面的缺损、剥离、 擦伤、局部凹入、碾宽；踏面上粘有熔化金属等。 鉴于”装置”只检测车轮轮箍外形尺寸，以下只介绍几种危害严重的车 轮损伤形式的形成原因及不良影响。 1 踏面磨耗 所谓踏面磨耗是指：踏面在工作过程中，沿车轮半径方向尺寸的减小。 机车、车辆运行时，车轮在钢轨上不断滚动，车轮踏面与钢轨形成一对摩擦 副，使得轮箍踏面与钢轨相互作用时产生磨耗。另外，机车制动时闸瓦和轮 箍踏面之间的摩擦力也会造成踏面的磨耗。 踏面磨耗使踏面的斜度受到破坏，造成以下几方面的影响： ( 1 ) 加剧蛇行运动：车辆沿直线线路运行时主要靠车轮踏面的斜度来自 动调节轮对，使它经常处在轨道的中间位置，防止轮缘偏磨。当运行至弯道 时，由于轮对偏向曲线外侧故可依靠带有斜度开始的踏面使轮对圆滑地通 过曲线。倘若踏面磨耗过甚，其斜度必然遭到破坏，将引起蛇行运动的加剧， 使车辆运行平稳性特别是横向平稳性下降。 ( 2 ) 踏面磨损后，斜度受到破坏，使轮对通过曲线时，车轮产生局部滑 行。这样不但增加运行阻力，而且更加剧了车轮与钢轨的磨损，同时也会影 响行车安全。 ( 3 ) 由于踏面凹入，使轮缘的相对高度增加，当踏面磨耗过大而且钢轨 顶面磨耗也过大时，机车过钢轨连接处时有可能切断钢轨鱼尾板连接螺栓， 造成车辆颠覆事故( 参见图2 5 ) 。 由于以上几种原因，当车轮踏面磨耗量达到一定尺寸时，车轮就不能继 续使用，必须进行旋修。使得轮箍厚度不断减薄，直至超过运用限度而报废。 根据国外试验结果表明：车轮在钢轨上运行时，由于制动或与钢轨摩擦 羲蜜藏潦天察鼹壹瑟瓷雯拳辍谂变蘩 嵇嚣 产垒瓣霹黢鹣蹇蕻麓惫瑟羚辫，鏊爱肇耱裘溪戆接黻蕊鏖力熬瀑筏爨爨避纨 铎曝鞭，在髓瓣秘瓣鬣一毫渺藏爱簿纛鳇为0 。0 5 0 。2 艄鹣巍疆裰，鞭敷窜 爱蘸甄憋黪巍，安鬟土壤整耩嚣囊豢琴鼙黪黢嶷鹱簇彝爨襄蕊苓鞭黢萋熬瓣 繁。 窆。耱撩瓣髓 稔缘爨藕薜黪纛撬蠖愁羧复杂，琴楚涤攀瓣麓籀蕊惩掰零 麟r 霹爨壤 竞令躐麓多黪襁鬓瓣潜嚣嚣黪成魏。敲碜力警舅戮簿：车辍乓鞠鹱裙显露懑 簿，繁轮黎淹了鬓蠹鼗蔫鞲零平鼗蒋。警魏攀逶瓣麓凌稻遵岔辩，离心妻绘 霉转带来拳乎浚嵇，鸯珏之转囱懿获率熬辊构备参数不嚣鬣，税肇产坐炼行澈 蘩，瞧忿产鍪戆溪黎黪箨煮造缕辕绻褰赣鞭裁；囊瓣蔼霪鼗。 轮缘瓣攒毒三熟澎式越匿2 - 5 ) ：轮撩犟燧撼枣、赣激顶帮黪畿铎芒 嫠耱踩霪囊鼹爨；蘩袋裁藩戆黎楚甚，会产篷婺下誉襄嚣暴： kkk 砖羲绦寒舞变游母麓壤瓣耗熊锋芒蟪耱滚鎏蘸麓拯 黼2 - 5 娅壕蘑攘蹙辩 ( 1 ) 轮缀麟攫臻攒燮簿掰，强震下辩，滏轮瓣激錾绫璇徽懿行避麓辩， 耱爨程褒羹镄辘零平鸯戆露鞠下，焱警蒙豢爨羲稳，葚囊逡藏器率事蓑。麓 时，辜褪镧髓静寰避搭载嫩戆擐撅鞔题秘攀轮凑燃距菇波艳缘簿液等嚣潦 孬塞熬，絮暴辖霹熬一饕攀耱耱缝熬凝避薄，辩囊蘩媾瑟一瀑攀轮与耀魏黪 安全撩载爨。 ( 2 耱藩黪壤赣磐嚣，礁耱霹嚣涎遴爨瓣，鬻髓接开炎辍嚣邈壤懿孰辫 羧，麟懿辘撩密援戏镣慧辩，必霰蒸攘耱辩。 ( 3 转缭溪壹舞授超遵辩发瓣，蕊羚缘檄粕萄绷孰内测磷形擒带鬻羧燃， 囊警耱逶避避岔鞋，穗子穗缘与攥辘接簸黢没蠢瓤鼯，菰套镶攀耱糍鸯交辘 凌藤上鼗叉心，嚣撵蠡造成糍魏霉被。嚣魏，轮绦瓣誊整撰避滚辩耱辩毽涔 诲黎黎运麓。 静因纳娥凝袭嘲，辘缘麴蘑耗镯耱辘鞭麟渺状谢缀大靛羝。粕豢轮熬麟 耀毒逶霪嚣蔽乎臻黪耗蘧交黪黪装裰箨，然馨嚣魏季严重。夔歉锻稳瑟，黪 糍帮瓣萋嫩键。嚣鼗；磨糍瀚获镘魄联决予耱鞔麟麓戆弼心稳凄。 匿南交通穴牮硕士研究擞喾位论文絷11 页 3 。躐面剥鬻 黩颟豪嚣金嚣成片状嚣落，在路甏主澎袋粤嚣境匏筑蘩猿受蘸甏剿离。 踏面剥粥一般分为制幼剥离和疲劳剥离两种。 由麟颡裁动热裂遮藏的，熬制裁剥饔，霞糖常和麟鬣擦伤同时发生，裂 瓷层鲍深度较浅。 疲劳霹离是囊壤接缴疲蒡皴袋静表凌，葵产生主要与寝力文夺+ 爱餐次 数多少袋鑫属对它的抵抗能力霄笑。所以只婺濑加接触戚力，不论是静衙重 或打击衙蘑，都促进这种剥离的产生。 4 ，黯覆攘臻 踏黼擦伤是出予车轮在轨西上滑行，两熬蕊形踏西蘑成浃或数块平面 豹凌象。它多数怒耄予稍葫力逡大或缓解苓魏镣覆鑫遮藏豹。发生了擦伤静 擎轮由予不能圆滑蛾旋牵耄，所以逐会进一步引起滑行。 车轮在鞔瑟上漕摇对骞懿下暇两： ( 1 ) 程硬度低的麟面上发生撩伤时，随艏街于车轮的旋转使之反笺受到 冲击装耱，很快裁产生刹离。 ( 2 ) 凝度高媳踏灏上出于受到滑嚣孵的热澎嚷，易产嫩瓣眼状热裂纹， 莠疆憩为越点舔缀捷形袋鞋离。 擦掰移副离两样会靛踏面塌部翻黧，子怒窜轮在运行中会出现躅黼性豹 上下跳渤，增加对机车及线路的搬动冲击，其髂果不但加速了线路的破坏， 瑟且使掰车运露警舔牲菱，车辅零臀瞧容易摸蝽，黉冬弱发生熬辍事敬。 5 撩堆 羹予瓤车运嚣瓣耱簸阗静叠瑟揍篷终建，零轮鼯纛鳖鼗燮形，导致耱箍 外侧辗爨出毛边残程轮缘根部i 酲弹形成台阶状辗堆，转缘顶出现“锋眷”， 遘翡2 5 毫寒麓右。 车轮踏面的辗宽影响乘务员擦车，轮缘顶出现“锋芒”造成轮缘测厚对 出现假毯，缩短轮对的使用期嫩，造成缀大蛇浪费。 6 糖箍弱裂 筏奄耱薤在捉械力黧熬盛力魏经台终楚下疆役。建擎蠢释溪紊翁彩穗t 不可遴熊媲会造成耱箍麟面密现璃部塑性交形和细小袋缀，冶众缺穑的存在 也将磁静种复杂威力的作用下成为裂纹源并不断扩展。随璜车轮的滚动与钢 孰秘镶繇按照，疆纹班漆器速翠逐海扩疆恧熬旗灾难糕鹣憝繇耱箍。 嚣鹚交通大学硕士研究生学位论文 蒙1 2 页 2 + 6 轮对检修载度 2 6 。1凋肉静两种主要梭簿镧凌 嚣翦，遣赛务嚣簿获遥车辆袋孀嚣捻嫠裁澄可势为两释类蘩：一释是把 车辆维修划分为糟于个修程，进行有计划地预防性维修计划修；舄一种 怒摄挺辜辘在运行孛戆按寒状态，送行必要静缭掺器骖理拣态嫠e 1 计划修 诗黧黪是攒对铁道车辆接车群蠢车整，努嬲寿诗越遗送行翡蓑耱性稳 衡、维护和修理。它是在举握了铁道车辆损伤规律的基础上，根据各种部件 戆提密速度靼馒怒援眼，嫠镪赫羹于洽的孤赆，为确保行车安全，定期进行 相应的检套、维护和维修，以防止和减少故障，延长谴掰寿命，飙而箍好酌 发挥铁道攀辆的逯输能力。 2 状态掺 状态修是指按车辆的技术状态而进行必要的修理工作。亦即对运用中的 车辆+ 发现诗么藏障辘蘩理骨幺薅短，掰没有嚼确翁诗燃，每次喾理懿痒登 范围和工作量是随机的，对车辆不作根本性的彻底修理，甚至使用到定程 度魏擐寰。 状态修具有较高的维修有；2 ： 性，较小的维修工作量，因此溉年来弓i 起格 羚懿重巍。对予我溪长籁采受擎一麴诗鲻嫠懿竣修裁蹙来说，戳造袈 串逐步 扩大实施状态修怒十分必骚的。 2 6 2 轮对检修豹发展方向 随着机车酌黼速、鬣赣茇袋，车轮孵臻越来越快，检修褥麓越来越短。 男抖，随麓机车的高密度运行，机车的周转时脚也越米越短。对机车攀轮的 寇羧蕹黪嚣要集串夫量翁人力、物力，占矮六羹靛辊率对蠢，越来越不链适 碰铁路的发展要球。而状态修具有较高的维修商效性，较小的维修工作量， 不占愿魏率矮转辩锺，聪豆蕤及时发琨惩嚣，鞭踪车轮麓质量状况。霹筵， 状态修代寝着轮对检修的发展肖向。 磷南交通太学硕士姘究生学位论文第13 页 第三章车轮外形尺寸检测概述 3 。1车轮外彤尺寸检测的重要性和必要性 轮对是援车惫行部巾极为蘩要螅帮 粤。轮慰枣子承受粳大的静载髓和动 释埔力、组装应力、箭瓦制动对产生韵热应力强及曲线通过时的构架力、导 向力、轮砖本身旋转的离心力等，因此要求轮对必须保持良好的技术状态， 孬掰会严鬣影稚行车安全。 机举轮对的踏面磨耗是影响机车运行安全的重要因索，它酋先破坏了踏 嚣游键度，霾悉影瘸了耱对在锈辘上歪露鹅运棼，导致机车运露数平豫经薄 低；其次，踏面磨耗加大了踏面与钢轨的接触耐积，增加了运行阻力。因此， 在辊车运行中+ 对路疆籍耗懿实辩稔溅燕菲鬻必要瓣。 随着机车的黼速、重貔、高密度运行，机车轮对的磨损情况越来越严重。 轮绦熬过凄瘗耗或卷垂誊赛耗，藜将降低走舒安全往并罐燕戏鞔懿危险，投 大缝影响潜列车与轨道设旌静安全与使阁寿命。另外，机车在遂用中由于存 在璜线路养护条l 牛差，轮辘外形及材质匹配不舍理、转肉架技零状态不良黎 牵弓 装载畿数过丈等诸多原因，粤致车轮轮缘帮踏面豹滕耗翮劂。因藏及对 准确地捡测出车轮外形尺寸( 车轮的磨糕程度主要通过测量轮缎、踏磷外形 豹凡蘩参数来裁断，这莹数据毯搔：车轮童径、轮缘露旋、路蕊磨耗、窝垂 直磨耗等“) ，了解车轮的磨耗状况，魁高速列率和重栽列车缴展中必须要 瓣凌獒溅鼙难纛。 3 。2 国内外率轮外彩尺寸检溺研究状况 国外从事轮对自动稳测方面的研究鼹经2 0 多年，在车轮的外形尺寸检 溅方瑟进行了深入蕊研究，糖膏了较残熬缒检测技术，嚣发出苓冠类型熬捡 溺产品并投入日常使用，为铁路寝全事她做出了巨大贡献。 国内舞展车轮外形尺寸检测研究工撵起步较晚，9 0 年代左右开始。经 烈南交通丈学硕士研究雏学位论文第1 4 页 过十多年的努力，提出了一些新的思路和检测方法，研制出不间类型的检测 装要，键莛没舂澎戴广泛逶爰翳爨魂毽梭溅产菇，没毒敦炎我嚣轮对尺寸检 测的落肼状态定期进行人= 【榆测。 车转外形尺寸的捻测方法熬本分为赘卷捻溅法和劫漆检测法：势态捡测 鼹指枫车车辆在静止状态下或梭修中避行鲍测犍，一敖戡车瞧遗行计划修时 都采羯羚态检嚣方式。旗态硷灏楚搔撬辜车辆在运牙辩遴孬鹣溅量。采灞在 线动态髓溺方式，麓机车轮对参数检测豹发鼹方向。 3 。2 + 1 静态捡测技术戆发鼹 静惑羧涎鼓零经掰了姨瓤壤爨蒹狳霰劐魄予量其淤敬，荐戮圈豫溅鬣静 除段”。 1 。橇辕耋瑟输羧 早期( 8 0 年代) 的轮对外形尺寸静态检测主要采用机械最具接触式测 量，般通过卡尺警工嶷现，工馋量大，速麟悛、效率蠛。不过由于掇蠛量 舆检测舆寅稳定性您、成本低、携带方健等优点，在轮对的定期检修中仍被 广泛采麓。 2 媳子量爨瀚羧 睫辫微电子技术、光学技术( 尤其是激光拽术) 和可编程控制技术的飞 速发展，旱期懿爨城爨爨测量方式逐蘩较电予餐其薜取代。遁过在车耱上热 装电予鬟 矮，用接触斌稔灏探头( 勉聪行式搂糕传感嚣) 躐非接触式徐涮探 头( 蘩，l 辱整移转懑器8 1 、电感鬣移簧感嚣、激光爱移餐黪器8 3 ) 扫蠢车轮 的轮缘踏面部分来获得率轮的外形曲线。这种梗量方式实现了半自动化测 羹，逶念予在线，嚣程线瓿车轮对捡瓣。提离了检涎羧率。 3 翮像测鬣阶段 随嚣c c d 技术的发展。c c d 图像测量披熔在尺寸捡测鬏域中 ! 譬捌了广 泛的应磁“叫1 ”。邋牮采，c c d 图像铡爨技本逡渐应爆至4 谈路检测领域。妇 粥年代镑，妥本嚣淡豹“轻霹爨渤箍查装鬣“”3 蓑是弱磺c c d 錾豫鬻嚣技 术对梭修时解体静轮对邀行菲接触检测，获褥率轮外形尺寸及外形曲线。图 像测量方戏不仅实现了梭修作业的自动化，搬黼了检测糟魔和w 靠性，而且 投太避泼藩了 篝数磷境。 西南交通太学硕士研究生学位论宽 帮1 5 页 3 2 2 动态检测技术的发展 动懑检测技沭实现了机车的在线动态检测因此戥有检测濂度快、效率 蔫、捡溅爨动健器度襄、不占熏檄车车辆餍转黠灏寝便予毒裱车轮信惑蘩糕 等优点，程最近十几年里，车轮外形尺寸动态检测技术日益受剿世界各国的 羹援。鼓下舟绍凡秘热型携车轮多 形尺寸动态梭溅技术。 1 撩触铡嚣法 接触测量法般通：i 恁直接测疑轮缘凝度的变化量采获褥车轮关键尺寸， 邋释方式一觳只熬裣溺路面密糯。使鬻按魁方式避彳亍车辕尺寸动态裣澜盼研 究实例有：日本谯9 0 年代中期研制出的“定疑型轮对童要尺寸测定减鼹” “ l 墓方爻太奁粥年戎中螽蓊爨澎斡“辊车轮瓣踏磊藏耗毫动捡溅薪方法” “”；另外还有长沙铁道学院同期研究的“车轮蹒面磨糍自动检测系统”。 2 满滚法 前苏联在8 0 年代初斓设计了利用涡流检测变换器来检测举轮磨糕的非 按皴式。车轮踏疆整耗捡溅装置川”1 ，测量时，对规车速度秃黻裂，可鑫缝 商，但只能检测踏面磨耗。 3 。越声遥测法 机车弧辗定速度通过对，遥浏传黪瓣组浏粥距车轮各特征袭面酌鞭离， 经分析处壤后可以得到攀轮直径、轮缘厚度、黠面磨裁及垂直摩耗等参数。 超声遥测浚莉瘦瘸实铡怒俄罗辫联邦铁路手鞫年我串期研稍鲍“轮对参鼗 自动化检测装置”。 毒溜豫戮蠢法 图像测量技爿乏不仅槛车轮外形尺寸的静态梭测中褂以应用，在动态检测 中毽羧广泛爱焉。聪霉c c d 摄像氍接摄嚣遵中莓轮鹣终形霪豫，飙蘑豫土 直接获墩反映车轮外形的轮廓曲线即完成了车轮外形熬键尺寸参数和外形 爨线妁瓣繁。c c d 霆像糗测技术在车轮终澎足寸动态捡涮孛静典型戏援实 例有：日本8 0 年代初研涮的“轮缘磨耗自动棱溯器”“”；罗马尼亚9 0 年代 中期硬铡滋“车糖辫形黪燧鑫动投溅系烧”“”；尽零9 0 年代柬研制的“车 轮踏面形状自动测定装嚣”。；我国9 0 年代采试制韵“车轮输箍参数菲接 触动态监测装置”。 磷旗交通失牮硕士研究燮攀位论文 黎1 6 页 3 ，2 。3 轮对检溅搜米戆来慕发蕊方患 轮澍外形尺寸检测技术经历了3 0 多年的缴展后醴日越成熟，从爨撩接 敲涎量鳓按蘸式梭溅戮剽霜党学鼷像涮爨技零酾饕接皴式捻溅；簌蘧辑姣瓣 黪态捻溅戮在线蘩慈魏溺，影袋了器疑姆色、麟理各黪瓣多耱验测援零。冀 巾，菠c c d 嚣豫溅鬣技术鸯萋璇开发翡捡溅装霰具有糗浏瀵鼗侠、精葭赢、 自动化糨廉高、熊实现车轮外形尺寸的非接触橼线动态检测等特点，目髓受 裂毽肉外鲶广泛关注，弓 矮藿车辍羚影足寸嚣接敲式农线鹚杰捡溅的方勰。 两南交通大学硕纛研究擞学位论文辩1 7 页 第四章研制方案设计 我麓铁蘧躐务韶 l 现嚣豹楚溅车轮外形足寸参数懿方法基本属游态捡 添法，主蘩镶靠手工鼹爨。这释溅量方法存在羲效率低、鑫动讫程度不麓、 可靠性溅、占用枫车周转时间等缺点“。 为丁加强机车轮对质量状况的跟路控制龄理，改变转对检测的潞雁状 掇，逶嶷状态参麴发震，兰裁铁路禺与鞭南交避大学毙雹工穗磷究瑟签定了 项目含间( 简称“念简”) ，要求开发“瓶车牮辆轮对检测装鹭”，以实现轮 瓣乡 澎尺寸瓣奁线霸态羧测。 “袋嚣”拟订裟在机车入库线上，自动梭澳4 入库机车的轮对外形尺寸； 及霹撒密整耗鬟隈、超辩蘩嚣，蟾傈耩车鹣蜜垒运蠡。 4 。1 性蘸指标 “装置”的性能指标主要包括两方面的内释：完成的功能和系统臼臼检测 精度。性能指标主受依摆“合嘲”中的相关嫂宠来制灌，“鼗置”超暇报警 功戆渗及委鳃只专剿袋参鼗需要菝蘩缓暹藩豹穗关矮定采设鬟( 参熨本书 2 。4 节：车轮关键尺寸限度的由来) 。 4 + 1 完成的功能 “黼置”的功能包括检测劝熊和数据营瑷功能。 ，撩潮臻麓 捡溅凌筵是予实袋耱对的羚形灵寸检溅秘终形趋线捻测。 枫车毒凌计数：戏疑或多撬通过封，畿簸穗谖裂并谗豢援车数霹，醴 实现多机检测数据的顺序存储、鼹示。 牮轮皇动计数：对枧车发凑车轮分别爨渤计数。 爨漤羧溅攀轮辨澎足寸( 寇旗轮缘蓐发、趁绫褒壤、蘑嚣塞耗、耱缘 麟耗、举轮直径、率轮甭圆度 强赢交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 自动检测举轮外彤曲线。 自疆裣弱稔对内躐。 2 数糖管理功能 数攘餐理功能包括捻测数撵的存麟、显示、报警、打露、凝享等方瑟懿 幼能，憩结如下； 搬淡显示捻测结浆数据。 绘懿车轮矫形捡灏魏线，著与车轮标准井形酋线磁较鼗示。 自露b 建立检测结果数据库。 撬洪对捡测数据静奁诲、院较、绫谤等精姥。 报液显示、打印检测结果。 ，报警显示超陵毽，并疆供超疆蕊豁翠臻熊。 检测结果濑过网络实现共亭管理。 4 1 2 检测耩度 “合同”中规定了尺寸检测项目( 车轮外形尺寸检测、补形曲线检溯、 耱对内蹑检测) 的检测麟度： 轮缘厚凌 o 。j 黜 轮缘高度0 。5 m m 露麓蠹耗0 。5 鞠 轮缘磨耗0 5 m m 车轮壹弪0 。s 蕊 轮对内躐0 3 蚴 4 2 棱测原璩及方案设计 叁毒2 1 繁霹躲，“装置”器要完戏鞋下建右蘑翡捻溅珑戆：搬孥螽动 计数：车轮骞动计数：牮轮外形尺寸自动检测翱轮对内距自动检测。机车计 数帮轮对计数羼予转助检测功栽，实现起来篾罄；丽掣轮外形尺寸垃测和轮 对内薤检涮实璃了轮对基奉尺寸餐熬梭溺，是“装置”翡基本梭涮璃髂。各 项检测功能的检澳4 原理如下： 器痰交遘失紫媛圣礅窕燮攀缎论文蘩1 炎 4 ，2 躐车蠹潦诗瓣 g d 器 ； g d t 鑫 v 0 楚争i 撬嚣邈旗诗数辍援蓊4 - 2 舞甄鹫美输瀣电压壤辫 羲攀贻鑫凌嚣鼗璃艇逶蓬一麓辩麓凌竟邀舞荧、瀚寐实蠛。躲鼹 一l 所示，鬣辊牵遥避辩，对瓣妓港窀帮蒺辩按黢蠕接收激瓣臻髓竞绩曝， 接收端输缎邀垂波形撼黼4 2 熬t 避( ，t 1 ) 淡；攫颦邋避辩，光鼹被掰 精，餮数撩麓赣蠹藏嚣偿弩菱叟虢黛，楚溪4 - 2 翁t ( t l ，t 2 ) 鬏，事惩 突垒逶憨瓣，揍羧鲻嚣次接羧鬟爨嫠号；毫篷簸穗渡黪瓤强戮裔毫警敞淼。 逶过捻涮按牧端辕浅魄繇痿号翡下辫漆瓣交镶静鼯霹竞戏熊车麓鑫囊嚣熬。 4 。2 ，2 袈羲塞霸诗数 黼4 - 3 攀耱幸 数梭灏羰溅 车耱趣蘸谤羧麓畿遴遘蘩逡器荧寒窭褒。黧灌4 - 3 赞紧，零辘整瓣滋遴 耧中，耱艨舔劳蠢菠避嚣关k 静稔溯鞲鬻靠避，警轮缘溪淼藩势莲天羧瓣舜 荚抟竣测越霎醇，撩瓣嚣荚蘸熬麓，爨爨魏艇黢嵇号寒慰攀辍进行诗数。 鞭南交通太擀硕士研究童举位论文籀2 0 页 4 。2 3 率轮外形必时检溅 o 豳4 一毒攀耱捧黪筵键式砖闯翡美茉 始鬻4 - 4 袋承，攀轮外形足寸驰关键测量参数包擞轮绦麟壤b 、轮缘厚 囊b 、耱缘瘗耗b 、髓蓠褰耗瓠菠车耱巍径羚等。缝鬻穗攀耱势渗熬绫嚣， 即可获榭轮缘高廉k 转缘厚度k 、轮缘磨糕h 、踏面磨耗仉的铡量憾( 轮 缘瘫瘦，输缘蓐塞遴涟检测馥线蚕嶷获褥，耱缘藤耗、路黉癣耨逶过捻铡藏 绞与撼溱裁线簸：鞍获褥) ， 耱缭鼯塞b 、翰绦蒜度b 与辕缘整耗b 、蹬藩毫耗瓢之鬻毒鞋下菠累： l ，= w h l 。= i f - t 。媳一1 ) 戒孛雾辍缀厚度熟糖疆蕴 h 轮缘高度媳标准傻 交登臻f 4 一1 ) 霹焱，藉获褥了耱缘磨糍k 翱罐瑟蘑糕辩测量螫，轮缘 垮度h 葶辩轮缘禽媵b 值也隧之簸褥，戮此轮缘媵耗和踏鼷艟髓是两个蒸要 簿足专稔溅量，遥避遮耩专足专参数器霹了辩攀耱蕊褰裁德嚣及足李觜惑。 车轮簸径d 也最影晌行车安娥的重辫车轮外形尺寸。但是率轮直径照个 终怼溅激潦，簸牵辕秭形鼗线孛笼法获褥车转麓【凝，登频趱蔟它捡嚣方渍裴 霉。 躐魏翠轮羚黪必寸稳溅垂攀耱癸澎攘缓梭溅煮车轮鬣径硷灏嚣繇势簿 成，以下静剐介缁两部分的检测艨理。 1 ，搬轮雏形攮线捻粼 3 。2 。2 萤孛漤逮麓a 黪凳辩戴寸在终凄淼竣溅菝零孛，怒声蓬溅法酾霭 像测量法检测项秘比较垒，不仪拣检测攀轮外彤的关键尺寸，搿且还获爆了 西南交通穴学颈士研究嫩学位论变蘩2 1 页 率轮的夕 形曲线，是两种先进的外形尺寸检测方法。另外，随藩c c d 制作技 寒裾发震ic c d 在鞠像羧溅孛翡巍耀越寒越f “，技寒越寒越或然，捻涎精度 不断提商。诧较凡种在线动态检溯方法衙，选样辨c c d 图像灏懿菝术为器础， 与嫩光三角测量法棚结会的“光截图像测量拽沭”来梭测车铃外形曲线。并 获得车轮静形尺寸参数。 ( ) c c d 鏊豫瓣豢系缝 c c d 鬻豫涌爨技术怒一耱税额溺量技术。c c d 鬣稼测鬣豹罄奉藩壤是： 被测对躲的光信息邋过光学系统，在c c d 光敏雌元上形成光学图像，c c d 器 转运遗爨窘扫籀动能器毙毫转抉劝麓将被测对象懿空惩嫩强努毒转挟盛露 侉的鹫德信号，势投据确定魏时空参数阙豹糨嚣关系获褥耪钵空闻分布状态 数据1 典型的c c d 图像灏攥系统组成结构如图4 - 5 所示。 照辫 糕娩 涮瑟 对象 光学 系统 c c d 摄 像系统 穗豫聚 集系统 嚣4 - 5 典氍c c d 鞠像测鬟系统组娥 强德融 理系统 ( 2 ) 激光三鬣测鬟法 激光三角法( l a s e rt r i a n g u l a t i o n ) “”叫删以传统的三角测量为赫础， 广泛艨礴予鼯蒜溅鬣，= 缝蔼型测量零三绻颟黧溅量中。激嫩三燕法般采 蠲强4 - 6 所示静蠢鼹结构。 a 心 j 飞避镜缎 帮 。童 考孚颡 探囊簌 隧4 6 光学三黉测量漱原理 潮审，n 点蠢猩参考泽葱憝敖上被灞魏体嚣，凌瑟上翡| 焘在探渊器绩 收箍上澎戏的像点。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 基本测量原理如下：不放被测对象时，半导体激光器发出的激光投射到 参考平面的0 点，其漫反射光经透镜组l 成像在探测器接收面上的m 点；在 参考平面处放置被测物体后，l d 投射到被测物体表面的a 处，经透镜系统 后成像在探测面的n 点。当探测器平面与成像光轴的夹角a 满足 s c h e i m p f l u g 条件，即满足 t g 口一触a ( 4 - 2 j 式中0 一投射光束和漫反射光束间的夹角 芦一透镜系统的光学放大倍数 时，投影光轴与探测器间成物像共轭关系，通过几何关系可得 a x ； 坐= ! 型! 堡! ( 4 3 ) fs i n 8 + a y c o s 0 s i n o t 式中u 一参考面到透镜组的距离 f 一透镜组的焦距 血一光点a 、0 之间的距离 y 一成像点m 、n 之间的距离 由公式( 4 3 ) 可知当光学系统结构参数u 、f 、8 、口一定时，通过检 测像点的位移变化可求得物体表面的位移变化。 ( 3 ) 光截图像测量原理 在激光三角测量法中，采用激光片光即线状激光作为投射光源，面阵 c c d 摄像机作为探测器，即可实现物体的二维面型尺寸测量。“，这就是 “光截法图像测量技术”，将它应用在车轮尺寸检测中即可实现车轮的外形 曲线检测和外形尺寸检测。 用于车轮外形曲线及外形尺寸检 测的光截图像测量原理如图4 - 7 所 示，细带状光源照明系统沿踏面法线 方向照射在车轮表面，形成从轮缘到 踏面的光截曲线一一反映车轮外形 尺寸的截面。轨道外侧与光入射面成 一定夹角的高速面阵c c d 摄像机拍摄 。 光源在车轮上形成的光截曲线，经过 圈4 7 光截图像测量原理 图像实时采集、处理，得到单像素的畸变( 由c c d 的斜向拍摄引起) 车轮外 形曲线；再经图像校正还原出非畸变的外形曲线，最后经系统定标得到真实 的车轮外形曲线车轮磨耗曲线。通过将检测的车轮外形曲线与标准曲线 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 比较就能得到轮缘磨耗和踏面磨耗，再通过车轮外形关键尺寸间的关系( 见 公式( 4 一1 ) ) 获得车轮外形尺寸。 为了更合理地反映车轮外形尺寸，对同一个车轮重复使用三套相同的光 截图像测量系统，分别获取车轮圆周上三点( 近似等