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铁路钢轨的磨耗是影响铁路运行安全及铁路使用寿命的关键因素，其中波磨是尤为突出的磨耗病害之一，钢轨波磨的检测是为钢轨磨耗治理提供依据的核心环节之一，是当前业内普遍关注的研究课题。本课题针对钢轨波磨检测技术开展研究，旨在实现钢轨波磨的在线精确检测，为钢轨磨耗的打磨治理提供可靠依据。本文主要研究内容如下：1.分析对比各类波磨检测方法，选择采用基于机器视觉的非接触式检测技术。选用基于三角测距法的一维 CCD 激光摄像机获取波磨表现形态数据。2.根据一维激光摄像机的三角测量法得到距离的计算公式，研究原始数字信号变为直观十进制坐标距离的转换公式， 基于 C++平台根据算法公式编写算法程序,分析采集的波磨数字信号，得到直观波磨数据。并用 MATLAB 软件编写粗大误差处理和坐标图绘制程序，根据以上分析得到坐标形式下的波磨轮廓图。42006
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毕业论文关键词 钢轨波磨检测；一维激光摄像；三角法测距；误差处理
Title Digital Rail Fine Grinding Equipment————Study on Detection Technology of Rail Wave Abrasion
Abstract Rail wear is the critical factor of railway operation safety and service life ofrailway.And corrugation is one of the main railway diseases.Rail detection is thecore link of providing basis to controlling abrasion repair,and it is topicresearch of general concern in the industry.This topic focuses on rail corrugationdetection technology to realizing online accurate detection of rail corrugationfor providing reliable basis of abrasion repair.And these are main researchcontents of this paper:1. By analysing and comparing various detection methods of rail corrugation,thenon-contact detection technology based on machine vision is selected.Using theone-dimensional CCD laser camera based on triangulation method,the morphologicaldata of rail corrugation is acquired.2. According to triangulation method of one dimensional laser camera,we can getthe calculation formula of distance.Then change the digital signal distance todecimal coordinate distance according to conversion formula.Based on C++ platformwrite algorithm program according to algorithm formula and analysis corrugationdigital signal to get the intuitive data of corrugation.Then write gross errorhandling and coordinate drawing program based on MTLAB.According to the analysesabove,we can get the outline of rail corrugation.
Keywords:rail corrugation detection; one dimensional laser imaging; triangulationmethod; error processing
目 次
1 绪论 1
1.1 项目背景及意义 1
1.3 论文主要内容介绍 3
2 总体方案设计 4
2.1 论文研究内容 4
2.2 总体方案设计及论证 7
3 钢轨波磨检测系统设计 9
3.1 图像采集系统硬件部分设计 9
3 . 2 数据处理程序 1 3
4 实验测试及结果分析 22
4. 1 实验测试 22
4.2 实验测试及结果分析 23
结论 27
致谢 28
参考文献29
附录 A 完整 C+ +程序 30
附录 B 完整原始数据 3 3
附录 C 完整处理数据（分组版） 40
1 绪论
1.1 项目背景及意义铁路是国家交通运输的大动脉，承担大量的客运和货运任务。自从90 年代开始，高速铁路在世界呈现蓬勃发展之势。如今的铁路运输发展迅速，列车朝着高速度、重负载及高密度运行趋势发展
1，然而这种发展趋势严重影响了钢轨的使用寿命以及列车运行的安全性，平稳性
2，钢轨发生如磨耗、剥落和开裂等各种病害，并常年处于呈上升趋势
3。钢轨波浪磨耗是重载线路上常见的钢轨病害之一。波磨检测则是波磨研究的基础，只有对波浪磨损有精细、误差小等观察图片或数据的研究，才能更好地分析波磨的产生等。同时，波磨检测技术作为波磨打磨的前提，在打磨装置的研究方面也起了重要的作用。钢轨波磨作为铁路钢轨的频发病害，对铁路的各项发展起到很大的阻碍。首先当列车通过波磨区域，因为钢轨表面凹凸不平，引起轮轨作用力骤然变大，这会使通过此区域的机车连同钢轨都产生剧烈振动，导致了车辆和轨道相关部件损坏，维修费用因此增加；其次由于列车经过波磨地段时会引起钢轨的强烈振动，会加速粉渣的粉化速率，同时导致道床翻浆冒泥、轨道扣件松动、螺纹道钉、轨距杆大量折断和轨枕空吊等，公务维修费因此增加。而且经过波磨地段的机车车辆会制造大量的噪声，不仅影响铁路沿线居民的日常生活，也影响了列车上的乘客，是他们产生了不舒适感。同时因为波磨使钢轨表面不平顺，轮轨粘着性降低，由此增加了轮轨运行阻力，能耗也因此上升 4。欧美国家的实践经验证明，钢轨打磨是解决钢轨波磨、去除钢轨表面病害、保持钢轨的合理外形轮廓、保证行车安全稳定的有效且关键的技术。为了实现钢轨打磨，首先要解决