无砟轨道沉降监测系统光斑中心定位技术研究

光斑中心精确定位技术关系到图像式无砟轨道沉降监测系统的测量精度。针对传统光斑定位技术在对接收靶面受到干扰的不规则光斑图像定位时会产生较大误差的问题,在图像预处理的基础上,依据采集图像灰度呈高斯分布的特点,提出基于重心的灰度分布曲线拟合方法,通过重心法初步定位光斑中心的位置,利用二次曲线拟合灰度高斯分布进一步精确定位激光光斑中心。通过实验及现场测试表明,该方法定位精度高,鲁棒性好,满足图像式无砟轨道沉降监测系统监测精度要求。     

基于均值漂移和粒子滤波算法的接触网几何参数检测方法研究

随着高速铁路6C检测监测系统技术规范的提出,基于视觉技术的非接触式接触网检测方法越来越受到业内研究人员的重视。为提高接触线上激光斑点跟踪定位的实时性以及测量值的准确性,提出了一种基于均值漂移和粒子滤波算法的接触网几何参数检测的新方法。首先,基于灰度颜色直方图特征分布和接触网"之"字形架构建立光斑目标模型;其次,利用聚类方法对粒子进行聚类,以聚类中心为起点运用均值漂移算法进行迭代计算,对迭代计算的结果利用粒子滤波算法得到光斑目标的图像坐标;然后,将激光斑点在图像坐标系下的坐标进行空间变换,得出接触线的几何参数导高和拉出值在世界坐标系下的测量值。最后,结合检测车在某供电段测试区的实际运行数据,验证了该方法的实时性和准确性。     

基于摄像机标定的非接触式接触线导高和拉出值的检测

提出一种基于摄像机标定的非接触式接触线几何参数检测方法:在Matlab软件平台基础上,对CCD摄像机采集到的接触线二维图像进行预处理;利用迭代阈值法,对图像中由车载激光器发射到接触线上所形成的激光光斑的中心点进行定位;最后,根据摄像机针孔成像模型,将该激光光斑点在图像坐标系中的坐标与该点由摄像机标定的世界坐标系中的三维空间坐标建立对应关系,并据其算出接触线的几何参数。将用此方法计算与用光学测量仪对同一段实际线路测量的结果进行比较得知,此方法求得的拉出值与光学测量仪的实测值之差小于11mm,所得导高之差小于10mm。该结果表明:此方法较准确地计算出接触线导高、拉出值,可满足检测的需求。     

基于图像特征提取的隧道衬砌裂缝检测研究

隧道内存在的各种病害中以衬砌裂缝最为常见和严重。现阶段我国正处于高速铁路大量建设和投入使用的时期,由于高速铁路列车运行速度较快,衬砌裂缝产生掉块将会是巨大的安全隐患。但与之相应的隧道检测手段仍停留在人工肉眼检测的阶段,本文基于近几年快速发展的工程图像检测系统,提出适用于图像检测的隧道衬砌裂缝评价指标,对采集到的裂缝图像进行增强和分割处理,通过实验选取了合适的增强和分割方法,并利用形态学原理对裂缝图像进行处理,提取出裂缝长度、宽度等特征指标,并将特征指标作为识别和评价裂缝的数据依据。     

站台限界测量仪数据处理系统的研究与应用

利用机器视觉测量技术,对现场拍摄的激光线的图像进行分析和处理,获取站台限界测距仪与站台的相对距离值,并结合从串口读取的传感器数据,计算出站台的高度和轨心距,同时对超出站台限界值的情况报警.     

激光测量在高速铁路扣件扣压力检测的适用性研究

为了提高铁路扣件扣压力检测的自动化程度,弥补人工检测精度低、效率低等方面的不足,研发一种基于激光测量原理的扣件扣压力自动检测系统。首先基于人工检测的原理建立高度差的测量模型,然后对测量系统采集到的数据进行处理分析,通过数据噪声处理、有效数据组的判定、特征点的提取得到测量模型所需结果,验证系统的适用性和有效性。为了验证特征值提取方法的有效性,对H-h高度差的提取结果与标准棒料直径进行比对,精度达到0.0064,在提取效果上具有较优的表现。测量系统的不确定度达到0.086,满足检测精度要求。     

基于3D相机的轨道扣件部件丢失与松动智能检测

轨道扣件在运营过程中会出现松动甚至掉落、断裂等异常情况,不利于列车行驶稳定和安全,需要进行定期、及时的检查与维修。传统的人工巡检效率低,难以匹配我国轨道交通的快速发展,且对于部件松动等不易察觉的问题检测效果差。利用计算机视觉形成自动化的检测设备逐渐成为发展趋势,其中基于三角测量原理的线结构光技术因其成本低、精度高、速度快等优点得到广泛应用,且适合轨道检测场景。该技术核心设备为可以采集并分析线结构光进行三维重建的3D相机,基于成像原理设计可搭载于轨道检测车的扣件检测系统并进行现场试验,经过数据分析和处理可以分别得到高质量的图像数据和三维模型。针对图像数据利用目标检测的方法,构建数据集,搭载YOLO(You Only Look Once)v5深度学习模型,实现挡肩及扣件部件的快速识别,进行部件丢失检测;针对三维模型利用轨道扣件相对位置固定的特点,根据阈值筛选扣件数据并进一步得到弹条及螺栓等部件的坐标信息,通过边缘提取、平面拟合等方法计算位移量,进行部件松动检测。研究结果表明,检测系统可以采集高质量的扣件数据,扣件部件识别平均精准度达到99.0%,速度满足现场实时检测的要求,同时对于弹条和螺...     

一种单轨列车受电弓滑板磨耗检测系统的设计

针对单轨列车受电弓滑板磨耗问题,提出一种基于线结构光测量技术的受电弓磨耗在线检测方法,该方法利用线激光获取受电弓滑板轮廓畸变图像,并对图像进行图像处理操作从而计算出受电弓滑板的磨耗最大量。首先,当机车驶入指定区域,自动触发摄像机采集受电弓滑板实时状态的光条纹图像;然后将采集到的图像进行预处理,提取光条纹中心,计算滑板的磨耗量;最后根据计算的磨耗量对机车的运行状况进行评估,从而保证机车安全运行。采用磨损后的受电弓滑板实物为检测对象,实测最大磨损量为8.500 mm,使用本文磨耗检测技术得出的受电弓滑板最大磨损量最大绝对误差为0.300 1 mm,实验结果表明,本文方案满足铁路技术标准要求的最大绝对误差值0.5 mm以内的条件。     

图像处理技术在钢轨表面缺陷检测和分类中的应用

采用图像处理、模式识别及机器视觉等理论,对现役钢轨缺陷进行检测和分类.完成自动提取缺陷图像和最小化缺陷图像,以减少处理量并降低存储空间需求,自动判断缺陷类别.文章对采集到的缺陷图像进行处理,实验结果证明该方法能够正确实现检测轨道表面缺陷检测,并具有一定的适用性.此方法可以克服人工检测方法的许多弊端,提高检测速度和精度.     

转向架轮对参数的结构光视觉测量方法与实现

为实现转向架轮对半径参数的精确检测,提出了一种基于结构光视觉传感器的非接触式检测方法。该方法首先采集轮对的线结构光条纹图像,采用中值滤波和最大间类方差法对图像进行去噪和阈值分割后,运用细化及Hough变换算法提取结构光条纹中心直线,最后结合视觉传感器标定参数计算出轮对特征点坐标及尺寸参数。通过轮对轮缘半径检测试验,验证了该方法的误差小于0.05mm,具有较好的检测精度,满足实际现场检测的要求。     

圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测研究

管片拼装是盾构施工过程中的关键一环。由于盾构姿态控制不当及其他因素,管片拼装错台、椭圆度失准等工程质量问题时有发生,而传统的人工抽检方法效率较低且检测范围有限,使得这些质量问题往往成为隧道结构体投入使用后的安全隐患。针对圆形盾构管片的拼装质量,采用三维激光扫描的方法,自主开发一系列包括坐标变换、非关键点剔除、边线提取、环中心拟合、径向错台计算、环向错台计算、椭圆度计算等的圆形管片点云处理算法,实现拼装管片错台和椭圆度的自动、即时、全面、精确检测。结合实际工程案例进行分析,验证圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测方法的可行性。     

隧道三维激光扫描点云断面 收敛参数相关性研究

基于移动三维激光扫描隧道点云数据,通过点云预处理、断面提取过滤,最后进行隧道管环实测轴径提 取、椭圆拟合得到断面的水平轴径值、椭圆度等数值成果表及椭圆拟合等成果图。从几何形态学的角度,对横径 与设计偏差、椭圆周长、椭圆均轴差等椭圆拟合结果参数与椭圆度之间数学关系及相关性进行统计分析与研究, 探究隧道管环实测点云经过椭圆拟合出的长短轴长异常值的自动筛选方法。结果表明：椭圆度与横径值具有较强 的线性相关性;椭圆均轴差 D(椭圆长轴加短轴与两倍理论圆直径之差)与椭圆周长和理论圆周长之差 d 约束关系 式,可以用作管环变形椭圆拟合长短轴长异常值的筛选依据。     

基于激光扫描技术的隧道变形分析方法

为了对隧道的整体变形进行全面监测,采用理论结合实验研究的方法,基于三维激光扫描技术监测隧道变形,利用代数拟合、几何拟合和基于不变矩的椭圆拟合方法,均可对扫描断面拟合,两期拟合断面的差表示了隧道断面的变形,其应用效果良好。     

基于机器视觉的钢轨对接焊高精度检测方法

为提高闪光对接焊设备焊接过程的焊接精度,提出一种基于机器视觉和图像处理技术结合的钢轨对接焊高精度定位检测方法。该方法采用黑白面阵CMOS工业相机、线激光器作为主要检测硬件,其中线激光器发射的激光分别垂直投射在与轨道轴线平行的轨顶面和轨侧面上,通过对工业相机所采集的图像进行特征提取,针对多种不同特征进行模式识别,从而获得钢轨顶部和侧面高度差。通过重复性与可靠性试验,表明该方法满足工程实际检测要求。与传统的手工检测方法相比,本方法具有更高的精度,且受外部环境的影响较小,满足工况环境条件下的焊接精度要求,在复杂环境下同样可获得较好的检测效果。     

基于激光位移传感器的车轮踏面磨耗检测方法研究

针对当前城轨车辆车轮踏面磨耗人工检测劳动强度高、检测精度低的问题,提出一种基于激光位移传感器的车轮踏面磨耗检测方法。首先在轨道外侧安装一组激光位移传感器进行车轮踏面数据采集;其次结合标准轮对踏面轮廓数据,采用数据预处理、坐标旋转、数据融合等算法获取实际车轮踏面轮廓线;最后根据踏面磨耗几何关系获得车轮踏面磨耗值。通过踏面磨耗检测误差分析以及现场标准轮对实验和过车实验表明,所提方法检测精度为±0.2 mm,抗干扰能力强,能够满足踏面磨耗检测实际要求。     

基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差评价方法

盾构机在掘进过程中,由于盾构姿态控制不当等因素,管片拼装时常发生错台值、椭圆度失准等工程质量问题,这些施工质量问题往往会对隧道的稳定性及安全性造成影响,为保证盾构隧道的安全施工与健康服役,在施工过程中对盾构管片拼装质量进行动态评估尤为重要。针对传统盾构管片拼装检测效率低,精度有限及检测数据全面性差等问题,应用三维激光扫描技术采集盾构管片拼装成型后的点云数据,通过长短轴法和改进的按斜率分割法分别对盾构管片的椭圆度和错台值进行测算;同时提出环段数据拟合提取隧道中轴线及中心点的方法,实现盾构管片拼装质量高精度、高效率、自动化检测。结合实际盾构隧道工程案例分析,验证基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差检测方法的可行性。     

轮对参数在线自动检测方法与系统的研究

介绍了一种针对运行列车基于激光三角法原理的轮对参数在线自动检测系统,论述了其测量原理和工作方法。该方法是将线激光器和摄像机分布在钢轨的内外两侧,线激光器投射到车轮的踏面上,外时钟同步触发摄像机,获取车轮截面轮廓图像,采用基于平面靶标的方法实现CCD摄像机的标定,通过坐标变换,求解算出轮对的各个参数。实测表明,该系统可完成运行列车轮对参数的自动测量。     

轨道交通智能限界检测技术研发及应用

传统的限界检测仪存在检测时间长、安全性低、数据采集效率不高等缺点。本文介绍一种集激光扫描设备、高清影像设备、里程计等多类传感器于一体的轨道小车多传感器动态精密测量装置,阐述基于高清影像数据的轨道断面高精度、高密度数据采集方法,针对不同的应用场景采集不同的空间信息,实现超限位置里程、影像、侵限数据同步记录,并支持数据导出形成数据报告,为提升铁路客运专线的安全性提供技术支持。     

动车组故障检测机器人系统的设计与实现

介绍故障检测机器人技术在动车组故障检测中的应用,研究以机器人技术代替人工进行动车组车底故障检测,解决检修压力过大,检修能力不足的问题,通过采用动车组故障检测机器人减少人为不可控因素对动车组车底故障检测的精度和工作效率的影响。降低对人工检测的依赖,提高动车组检修工作效率、工作质量、检测故障准确率,为动车组车底故障大数据分析提供数据基础。对动车组故障检测机器人的组成及功能、具体设计及柔性结构的实现进行详细的研究和叙述。     

基于NURBS的轨道板点云外形尺寸检测研究

CRTSⅢ型轨道板铺装前必须进行逐板检测。因此,如何有效提高轨道板的检测效率及检测精度成为一个亟待解决的问题。三维激光扫描技术作为一项新兴技术,为空间信息的获取提供一种全新的技术手段。以三维扫描仪获取的CRTSⅢ型轨道板承轨台点云数据作为研究对象,在点云预处理的基础上采用NURBS曲面拟合建模,并利用模型建立特征,据此提取承轨台相关核心检测指标。实验结果表明,NURBS模型视觉效果较好且重构精度较高,各检测指标最大偏差均未超过允许值,检测结果具有较高的可靠性,该方法实现了轨道板模型参数的可视化和信息化表达。