南昌大學(xué)碩士學(xué)位開(kāi)題報(bào)告——非接觸式鋼軌磨耗的測(cè)量(編輯修改稿)
2025-07-01 13:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)屬于非接觸的便攜式 ,測(cè)量曲線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的對(duì)齊通過(guò)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(kāi)發(fā)有限公司研制的基于道岔檢查儀上的輪廓測(cè)量?jī)x [21](圖 115）。 圖 115 安裝于道岔檢查儀上的輪廓測(cè)量?jī)x 圖 116 測(cè)量?jī)x的 數(shù)學(xué)模型 目前，國(guó)外的非接觸式鋼軌磨耗測(cè)量系統(tǒng)體積龐大，價(jià)格昂貴并且不適于定點(diǎn)測(cè)量。國(guó)內(nèi)自行研制的非接觸式鋼軌磨耗測(cè)量系統(tǒng)還沒(méi)有產(chǎn)品化。軌道測(cè)試環(huán)境對(duì)檢測(cè)裝置要求非接觸測(cè)量、測(cè)量快速、結(jié)構(gòu)小巧、上下道方便、顯示直觀(guān) ,并能反映鋼軌剖面磨耗的軌跡。非接觸式鋼軌磨耗測(cè)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(kāi)發(fā)具有十分重要的意義。 三、主要研究?jī)?nèi)容以及擬采取的技術(shù)線(xiàn)路 南昌大學(xué)碩士學(xué)位開(kāi)題報(bào)告 —— 非接觸式鋼軌磨耗的測(cè)量 7 主要研究?jī)?nèi)容 測(cè)量?jī)x集合測(cè)量方案的研究 非接觸式測(cè)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?gòu)乃@得的圖像中提取輪廓特征信息擬合得到鋼軌外形輪廓線(xiàn)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(huì)發(fā)生改變。我們應(yīng)該確保每次測(cè)量時(shí)，激光器與導(dǎo)軌的角度不會(huì)發(fā)生變化。 測(cè)量?jī)x的精確標(biāo)定 儀器在測(cè)量過(guò)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(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)塊，通過(guò)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(cè)量過(guò)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(cè)量結(jié)果，合理有效的數(shù)據(jù)處理手段不僅可以保 證測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，還能提高測(cè)量精度。 數(shù)據(jù)處理及實(shí)現(xiàn)方法 本測(cè)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(wú)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(xiàn)的重建，再結(jié)果計(jì)算，這是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)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(xiàn)重建實(shí)際上是二維平面的逆向工程問(wèn)題，需要借助一系列數(shù)學(xué)算法對(duì)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，提取輪廓特征信息，獲取測(cè)量輪廓曲線(xiàn) [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(cè)量行程較大，測(cè)量?jī)x不能一次完成整個(gè)表面的測(cè)量工作，需要兩次分邊對(duì)鋼軌截面進(jìn)行 測(cè)量。要保證測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)的完整性就需要對(duì)兩測(cè)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(cè)量過(guò)程中 , 由于測(cè)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(wú)序、分布不均、存在少量噪聲點(diǎn)，無(wú)法直接擬合，必需通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴▽?duì)實(shí)測(cè)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(guò)程包括去除噪聲點(diǎn)、精簡(jiǎn)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(cè)量?jī)x通過(guò)傳感器機(jī)構(gòu)掃描測(cè)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(cè)量輪廓 。要得到最終的磨耗值還需要將測(cè)量的鋼軌外形輪廓曲線(xiàn)與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌外形輪廓曲線(xiàn)進(jìn)行匹配，然后通過(guò)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(xiàn) 南昌大學(xué)碩士學(xué)位開(kāi)題報(bào)告 —— 非接觸式鋼軌磨耗的測(cè)量 8 相對(duì)坐標(biāo)不變法，測(cè)得其 x,y 坐標(biāo)的偏移值。 輪廓測(cè)量?jī)x的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要固定支架、連接桿、激光測(cè)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(cè)量?jī)x機(jī)械安裝圖 我們可以把它簡(jiǎn)化成圖 32 所示。我們把磁致伸縮傳感器的零點(diǎn)作為絕對(duì)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(duì)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(duì)坐標(biāo)零點(diǎn)，坐標(biāo)軸為 X’’0’’Y’’。 第一種方案：根據(jù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體得出的數(shù)據(jù)，通過(guò)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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