南昌大学硕士学位开题报告——非接触式钢轨磨耗的测量(编辑修改稿)

南昌大学硕士学位开题报告——非接触式钢轨磨耗的测量(编辑修改稿)内容摘要：

自动测试系统属于非接触的便携式 ,测量曲线和标准曲线的对齐通过数据处理实现 ,基准点不在轨头上 ,而是轨腰与接头夹板安装面的交点。 图 114 中标注的完整轨头断面的 5 部分分别为 :1 一非工作边下颚 ,2— 非工作边侧面 ,3— 轨头踏面 ,4 一工作边侧面 ,5— 工作边下颚。 南昌大学与江西日月明铁道设备开发有限公司研制的基于道岔检查仪上的轮廓测量仪 [21](图 115）。 图 115 安装于道岔检查仪上的轮廓测量仪 图 116 测量仪的 数学模型 目前，国外的非接触式钢轨磨耗测量系统体积庞大，价格昂贵并且不适于定点测量。 国内自行研制的非接触式钢轨磨耗测量系统还没有产品化。 轨道测试环境对检测装置要求非接触测量、测量快速、结构小巧、上下道方便、显示直观 ,并能反映钢轨剖面磨耗的轨迹。 非接触式钢轨磨耗测量系统作为 GJYT3 轨道检查仪的一个可选功能部件进行集成开发具有十分重要的意义。 三、主要研究内容以及拟采取的技术线路 南昌大学硕士学位开题报告 —— 非接触式钢轨磨耗的测量 7 主要研究内容 测量仪集合测量方案的研究 非接触式测量系统安装在轨道检查仪上，依靠高强度 的激光投射和面阵 CCD传感器装置，再从所获得的图像中提取轮廓特征信息拟合得到钢轨外形轮廓线及磨耗值等相关参数 [22]。 激光传感器在导轨上移动时，可能角度会发生改变。 我们应该确保每次测量时，激光器与导轨的角度不会发生变化。 测量仪的精确标定 仪器在测量过程中，其偏角的精度直接影响数据处理结果。 实验通过测量标准块，通过计算得出精确的偏角，并且可以精确的得出 x,y坐标的偏移值。 数据处理 数据处理是测量过程中的一个关键环节，数据处理的质量将直接关系到测量结果，合理有效的数据处理手段不仅可以保 证测量的准确性和可靠性，还能提高测量精度。 数据处理及实现方法 本测量系统扫描所得轮廓数据点的数据量极大，且杂乱无序。 要从散乱轮廓数据点提取轮廓特征信息进行曲线的重建，再结果计算，这是一个比较复杂的过程。 因此，数据处理是本文的一个重点，也是难点。 散乱数据点的轮廓曲线重建实际上是二维平面的逆向工程问题，需要借助一系列数学算法对轮廓数据点进行处理，提取轮廓特征信息，获取测量轮廓曲线 [23]。 轮廓数据点拼接 由于钢轨轮廓几何形状复杂及测量行程较大，测量仪不能一次完成整个表面的测量工作，需要两次分边对钢轨截面进行 测量。 要保证测量数据点的完整性就需要对两测量的数据点进行拼接处理，使之拼合成完整的数据点集。 轮廓数据点预处理 在测量过程中 , 由于测量机构传动间隙、传感器误差、外界随机干扰等因素影响，所获得的轮廓数据点往往散乱无序、分布不均、存在少量噪声点，无法直接拟合，必需通过适当的算法对实测的轮廓数据点进行相应的预处理 [24]。 数据的预处理过程包括去除噪声点、精简滤波、平滑处理、数据分段等工作 [25]。 钢轨磨耗值计算 钢轨轮廓测量仪通过传感器机构扫描测量获得一系列轮廓数据点，经数据采集和数据预处理后得到实际测量轮廓。 要得到最终的磨耗值还需要将测量的钢轨外形轮廓曲线与相应的标准钢轨外形轮廓曲线进行匹配，然后通过相关规定进行计算得到垂向和侧面磨耗值 [26]。 拟采取的技术路线 南昌大学硕士学位开题报告 —— 非接触式钢轨磨耗的测量 8 相对坐标不变法，测得其 x,y 坐标的偏移值。 轮廓测量仪的机械结构主要固定支架、连接杆、激光测头夹持装置三个部分组成，其机械安装效果图如图 31 所示。 图 31 钢轨轮廓测量仪机械安装图 我们可以把它简化成图 32 所示。 我们把磁致伸缩传感器的零点作为绝对坐标的零点，其坐标轴为 X0Y。 激光器右偏且在导轨上最右端时，激光器 发射点为相对坐标零点，坐标轴为 X’0’Y’。 激光器左偏且在导轨最右端时，激光器发射点为相对坐标零点，坐标轴为 X’’0’’Y’’。 第一种方案：根据测量标准长方体得出的数据，通过合适数据拟合处理算法分别计算出左偏时，激光传感器与导轨的夹角α；右偏时激光传感。