南昌大學(xué)碩士學(xué)位開題報(bào)告——非接觸式鋼軌磨耗的測量(編輯修改稿)
2025-07-01 13:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 自動(dòng)測試系統(tǒng)屬于非接觸的便攜式 ,測量曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線的對齊通過數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn) ,基準(zhǔn)點(diǎn)不在軌頭上 ,而是軌腰與接頭夾板安裝面的交點(diǎn)。 圖 114 中標(biāo)注的完整軌頭斷面的 5 部分分別為 :1 一非工作邊下顎 ,2— 非工作邊側(cè)面 ,3— 軌頭踏面 ,4 一工作邊側(cè)面 ,5— 工作邊下顎。 南昌大學(xué)與江西日月明鐵道設(shè)備開發(fā)有限公司研制的基于道岔檢查儀上的輪廓測量儀 [21](圖 115）。 圖 115 安裝于道岔檢查儀上的輪廓測量儀 圖 116 測量儀的 數(shù)學(xué)模型 目前，國外的非接觸式鋼軌磨耗測量系統(tǒng)體積龐大，價(jià)格昂貴并且不適于定點(diǎn)測量。國內(nèi)自行研制的非接觸式鋼軌磨耗測量系統(tǒng)還沒有產(chǎn)品化。軌道測試環(huán)境對檢測裝置要求非接觸測量、測量快速、結(jié)構(gòu)小巧、上下道方便、顯示直觀 ,并能反映鋼軌剖面磨耗的軌跡。非接觸式鋼軌磨耗測量系統(tǒng)作為 GJYT3 軌道檢查儀的一個(gè)可選功能部件進(jìn)行集成開發(fā)具有十分重要的意義。 三、主要研究內(nèi)容以及擬采取的技術(shù)線路 南昌大學(xué)碩士學(xué)位開題報(bào)告 —— 非接觸式鋼軌磨耗的測量 7 主要研究內(nèi)容 測量儀集合測量方案的研究 非接觸式測量系統(tǒng)安裝在軌道檢查儀上，依靠高強(qiáng)度 的激光投射和面陣 CCD傳感器裝置，再從所獲得的圖像中提取輪廓特征信息擬合得到鋼軌外形輪廓線及磨耗值等相關(guān)參數(shù) [22]。激光傳感器在導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，可能角度會發(fā)生改變。我們應(yīng)該確保每次測量時(shí)，激光器與導(dǎo)軌的角度不會發(fā)生變化。 測量儀的精確標(biāo)定 儀器在測量過程中，其偏角的精度直接影響數(shù)據(jù)處理結(jié)果。實(shí)驗(yàn)通過測量標(biāo)準(zhǔn)塊，通過計(jì)算得出精確的偏角，并且可以精確的得出 x,y坐標(biāo)的偏移值。 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理是測量過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量將直接關(guān)系到測量結(jié)果，合理有效的數(shù)據(jù)處理手段不僅可以保 證測量的準(zhǔn)確性和可靠性，還能提高測量精度。 數(shù)據(jù)處理及實(shí)現(xiàn)方法 本測量系統(tǒng)掃描所得輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量極大，且雜亂無序。要從散亂輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)提取輪廓特征信息進(jìn)行曲線的重建，再結(jié)果計(jì)算，這是一個(gè)比較復(fù)雜的過程。因此，數(shù)據(jù)處理是本文的一個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的輪廓曲線重建實(shí)際上是二維平面的逆向工程問題，需要借助一系列數(shù)學(xué)算法對輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，提取輪廓特征信息，獲取測量輪廓曲線 [23]。 輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)拼接 由于鋼軌輪廓幾何形狀復(fù)雜及測量行程較大，測量儀不能一次完成整個(gè)表面的測量工作，需要兩次分邊對鋼軌截面進(jìn)行 測量。要保證測量數(shù)據(jù)點(diǎn)的完整性就需要對兩測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行拼接處理，使之拼合成完整的數(shù)據(jù)點(diǎn)集。 輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)預(yù)處理 在測量過程中 , 由于測量機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙、傳感器誤差、外界隨機(jī)干擾等因素影響，所獲得的輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)往往散亂無序、分布不均、存在少量噪聲點(diǎn)，無法直接擬合，必需通過適當(dāng)?shù)乃惴▽?shí)測的輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理 [24]。數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程包括去除噪聲點(diǎn)、精簡濾波、平滑處理、數(shù)據(jù)分段等工作 [25]。 鋼軌磨耗值計(jì)算 鋼軌輪廓測量儀通過傳感器機(jī)構(gòu)掃描測量獲得一系列輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理后得到實(shí)際測量輪廓 。要得到最終的磨耗值還需要將測量的鋼軌外形輪廓曲線與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌外形輪廓曲線進(jìn)行匹配，然后通過相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算得到垂向和側(cè)面磨耗值 [26]。 擬采取的技術(shù)路線 南昌大學(xué)碩士學(xué)位開題報(bào)告 —— 非接觸式鋼軌磨耗的測量 8 相對坐標(biāo)不變法，測得其 x,y 坐標(biāo)的偏移值。 輪廓測量儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要固定支架、連接桿、激光測頭夾持裝置三個(gè)部分組成，其機(jī)械安裝效果圖如圖 31 所示。 圖 31 鋼軌輪廓測量儀機(jī)械安裝圖 我們可以把它簡化成圖 32 所示。我們把磁致伸縮傳感器的零點(diǎn)作為絕對坐標(biāo)的零點(diǎn)，其坐標(biāo)軸為 X0Y。激光器右偏且在導(dǎo)軌上最右端時(shí)，激光器 發(fā)射點(diǎn)為相對坐標(biāo)零點(diǎn)，坐標(biāo)軸為 X’0’Y’。激光器左偏且在導(dǎo)軌最右端時(shí)，激光器發(fā)射點(diǎn)為相對坐標(biāo)零點(diǎn)，坐標(biāo)軸為 X’’0’’Y’’。 第一種方案：根據(jù)測量標(biāo)準(zhǔn)長方體得出的數(shù)據(jù)，通過合適數(shù)據(jù)擬合處理算法分別計(jì)算出左偏時(shí)，激光傳感器與導(dǎo)軌的夾角α；右偏時(shí)激光傳感
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