基于PMP的車輪踏面三維測量系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著鐵路運輸在載重和速度上不斷提高，車輪承受著前所未有的載荷，而過高的載荷將嚴重威脅著鐵路運輸?shù)陌踩Ｈ绾慰焖儆行У孬@取車輪踏面三維信息及車輪踏面的缺陷信息，對于預(yù)防運行中事故的發(fā)生，有著決定性的作用。本文針對這種情況，選擇精度較高的相位測量輪廓術(shù)來得到車輪踏面的相位信息，又分別在平面和深度方向上進行標(biāo)定，最終得到車輪踏面的三維信息，具體研究內(nèi)容如下:
　　首先，介紹了相位測量輪廓術(shù)的基本原理，推導(dǎo)出了相位測量表達式;同時

2、介紹了解包裹算法，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，分析了測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從平面上和高度方向上分別討論了測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法。
　　再次，對利用相位測量輪廓術(shù)進行高度方向上的測量進行了仿真，其中分別使用了傳統(tǒng)相位高度映射算法和新型相位高度映射算法，首先對5mm平面進行高度測量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的平均高度值為4.9995mm，平均相對誤差為0.043％，算法運行時間為35.9082s，利用新型相位高度映射算法的平均高

3、度值為5.1123mm，平均相對誤差為0.97％，算法運行時間為3.2145s，再對車輪踏面進行高度測量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的車輪踏面平均絕對誤差為0.0942mm，運行時間為37.3878s，利用新型相位高度映射算法的平均絕對誤差為0.1740mm，運行時間為3.6835s，最后對車輪踏面上的缺陷進行高度測量，其中利用傳統(tǒng)相位高度映射算法的缺陷平均深度為1.9872mm，平均相對誤差為0.0531％，運行時間為39.2565

4、s，利用新型相位高度映射算法的缺陷平均深度為2.1147mm，平均相對誤差為0.0673％，運行時間為3.7094s，將兩種方法得到的平面、車輪踏面以及車輪踏面上缺陷的高度測量結(jié)果進行對比，得到傳統(tǒng)法和新型法都能正確地還原出物體的高度信息，但傳統(tǒng)法比新型法的精度高，從運行時間可以看出，傳統(tǒng)法遠遠大于新型法，同時測量過程中傳統(tǒng)法需要多次移動參考平面，操作復(fù)雜，而新型法只需要得到七個與像素點無關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，其操作簡單，當(dāng)圖像像素點較多，且精

5、度要求不高時，利用新型法更有優(yōu)勢。
　　最后，設(shè)計并搭建了車輪踏面的三維形貌測量的標(biāo)定實驗平臺。分別利用傳統(tǒng)法和新型法對LMA型車輪進行高度測量，LMA型車輪輪緣到踏面落差為28±0.5mm，利用傳統(tǒng)法得到的車輪輪緣到踏面落差為28.4973mm，運行時間為389.9639s，用新型法得到的車輪輪緣到踏面落差為29.1846mm，運行時間為60.8058s，由此可知在實際測量過程中，利用傳統(tǒng)法和新型法都正確的還原出了車輪踏面高度信