基于修形的齿轮啮合接触特性研究

齿面啮合接触区域特性是评定齿轮啮合接触特性的重要技术指标.本文介绍了齿面啮合接触区域及轮齿修形的基本原理,以一对渐开线斜齿圆柱齿轮为例,利用MASTA软件对牵引齿轮进行了齿面啮合接触区域的TCA仿真分析研究,比较探讨了轮齿修形因素的改变对牵引齿轮齿面啮合接触区域的内在影响规律,最后通过加载接触试验的方法验证了TCA仿真分析结果的可靠性.     

点啮合齿面安装误差敏感性的定量评价方法

针对以往同类研究中点啮合齿面安装误差的敏感性没有综合定量评价方法的不足,提出了一种定量评价齿面啮合特性对齿轮安装位置误差的敏感性的方法,其步骤为:利用矢量的齐次坐标矩阵和齐次坐标方阵表达啮合问题中啮合点在不同坐标系之间的变换关系;通过求解啮合方程对安装位置参数的全微分,推导关于齿面啮合点的位置误差与齿轮安装位置误差的线性方程组;由该线性方程组系数矩阵的条件数来定量评价齿面啮合点的位置误差对齿轮安装位置误差的敏感性.最后,通过实例说明所提出的方法在齿面设计中的应用.     

铁路货车车轮踏面伤损检测中剥离与擦伤定位方法

针对铁路货车车轮踏面伤损检测问题,设计铁路货车车轮踏面伤损动态检测系统,提出剥离和擦伤的定位方法.首先对车轮踏面图像进行平滑去噪;然后对图像进行基于平稳小波和Canny融合算法的边缘检测,并根据标准车轮的宽度确定踏面区域;最后,根据剥离和擦伤的不同特征,对剥离踏面区域图像进行基于分块思想和种子填充算法的剥离粗定位后,再进行基于Canny算法和跟踪法的剥离精定位,并给出基于踏面边缘线搜索的擦伤定位方法.实验结果表明:在铁路货车运行速度为0.5 km/h～10 km/h时,踏面剥离的定位准确率达到96.7%,定位精度达到3 mm;擦伤定位准确率达到97.8%;可满足现场动态检测的要求.     

改进Canny算子的列车轮对踏面边缘检测算法

现有对高速列车轮对踏面损伤检测逐步以动态检测系统代替人工检测,针对动态检测系统中对踏面损伤图像处理时,存在大量边缘信息丢失、图像细节不完整等问题,提出一种基于改进Canny算子的边缘检测算法.该算法利用自适应双边滤波代替传统高斯滤波对图像进行平滑处理,能够很好的保持图像边缘和滤除噪声;采用水平、垂直、45°和135°4...     

基于机器视觉的圆斑状钢轨擦伤检测算法

针对现有基于灰度阈值的钢轨擦伤检测算法受光照等外部环境的影响较大的问题，本文提出了一种基于机器视觉的圆斑状钢轨擦伤检测算法。首先通过分析采集图像在垂直方向的灰度均值曲线，提取出钢轨顶面区域；然后运用边缘检测的方法得到擦伤区域边缘的候选像素点；最后运用形态学处理删除不属于擦伤区域的虚假边缘，确定钢轨擦伤区域的位置。用测试数据集对本文算法进行检测性能评测，并与基于灰度阈值的算法进行对比。结果表明：本文算法对圆斑状钢轨擦伤样本的检测准确率为96.4%，而基于灰度阈值的算法的检测准确率为86.8%，本文算法的检测准确率大幅提升，能够对钢轨擦伤进行有效检测。     

基于单目视觉三维重建的货运列车超限检测方法研究

针对基于雷达和激光等技术的货运列车超限检测系统存在检测区域不完整及只能在列车移动状态下进行测量的缺陷,提出一种基于单目视觉三维重建的货运列车超限检测方法.通过单目视觉三维重建算法对获取的序列图像进行建模处理得到目标货运列车的三维点云模型.对三维点云模型进行全局坐标系转换与切片投影,得到目标货运列车若干横截面二维点云图形.结合铁路货运列车超限检测标准,构建标准界限图形.将获得的二维点云图形代入标准界限图形中进行超限检测判别.实验结果显示,该方法具有较高的检测精度和检测效率,能够满足铁路货运列车超限检测作业要求.     

智轨列车基于稀疏点云和图像的车辆识别技术

针对识别智轨列车的前方车辆三维信息来保证其行车安全的问题,提出一种面向智轨列车基于稀疏点云和图像的车辆识别技术.首先采用基于角度阈值的算法分割地面并提取障碍物点云,然后提出距离角度约束算法遍历障碍物点云求解聚类点集,通过二次求解优化聚类结果获取预融合聚类点集,最后采用YOLOv3网络模型进行车辆检测,构建基于几何模型的图像点云映射关系,将车辆图像识别信息与预融合聚类点集进行匹配,实现了车辆三维信息识别.研究结果表明:在16线激光雷达稀疏点云条件下,所提方法在多障碍物共存的开放式场景中具有较高的识别率和实时性,满足智轨列车动态检测需求.     

铁路货车图像分割与拼接系统

基于垂直视角的货运列车视频监控系统,建立铁路货车图像分割与拼接系统,可实现对列车的检测及车厢图像的分割与拼接。介绍该系统综合应用帧差、梯度背景模型及可跟踪性等方法进行列车检测,以及使用角点检测技术实现车厢图像拼接的方法。     

改进Canny算子在列车车轮踏面损伤检测中的应用

高速列车车轮踏面剥离、擦伤等损伤的检测主要以效率低下的人工巡检为主,为了提高检测效率设计一种基于机器视觉的高速列车车轮踏面损伤的动态检测系统,提出使用改进Canny算子对车轮踏面损伤进行边缘检测。改进的Canny算子在平滑图像时采用自适应加权中值滤波算法来代替高斯滤波,采用添加45°和135°方向梯度模板的Sobel算子来计算梯度幅值,以大津法(Otsu法)来确定最佳高低阈值。仿真实验结果表明:基于自适应加权中值滤波和大津法的改进Canny算子可以有效地检测车轮踏面损伤的边缘,同时也实现了自动检测。     

一种基于检测技术的地铁列车动态包络线修正算法

针对地铁列车动态包络线计算校核缺乏实测数据支撑和修正算法的情况,提出了一种基于精确位移、倾角检测技术的动态包络线修正算法。首先通过线路试验获取地铁列车关键截面的位移、倾角数据,然后运用提出的修正算法计算得到列车运行时的动态包络线偏移,最后将修正算法结果与CJJ/T 96—2018中的理论计算结果进行对比分析。研究表明：提出的修正动态包络线算法有效,结果与理论方法吻合;修正算法能更加贴近车辆的真实运行状态;为160 km/h及以上高速地铁列车的限界制定提供了理论及测试方法参考。     

基于Canny边缘检测和聚合接续法的路轨边缘提取方法

在铁路视频路障检测报警系统设计中,关键技术之一是提取路轨边缘以确定障碍物检测的有效范围,对范围内障碍物报警。本文提出一种基于Canny边缘检测技术和聚合接续法的路轨边缘提取方案。通过直方图均衡化,实现对原始图像的空间增强,突出图像细节,经过Canny边缘检测提取图像的边缘组合,采用本文提出的聚合接续法提取出符合条件的边缘组合中最长的两条线,并对其实施接续,可达到路轨边缘提取的目的。本算法经过MATLAB编程实现,并移植到TI的DM642视频开发板上进行硬件测试,能够有效地实现路轨边缘的提取,为铁路路障检测报警系统设计提供参考。     

基于深度学习的铁道塞钉自动检测算法

根据高铁巡检车所采集轨腰图像中铁道塞钉图像的特点,在既有计算机视觉的目标检测算法的基础上,提出基于深度学习的铁道塞钉自动检测算法。在目标检测的区域选择阶段,借鉴显著性检测的思路,提出余谱区域候选(Spectrum Residual Region Proposal,SRP)算法,即利用含塞钉的轨腰图像与不含塞钉的轨腰平均图像之间的频谱差异,通过快速傅里叶变换,得到两图像间的幅度谱差的绝对值(余谱),再通过快速傅里叶反变换及后处理,得到候选目标区域;然后在目标检测的特征提取阶段,设计塞钉卷积神经网络(plug Convolution Neural Network,pCNN),该网络通过4个卷积层、3个池化层、3个非线性变换层、3个规范化层、2个全连接层和1个泄露层,自动从候选目标区域逐层提取最能表现塞钉特征的特征图像;最后基于特征图像采用支持向量机(SVM)的分类器判断候选目标区域是否含有塞钉,从而实现塞钉的自动定位。大量实际测试以及与其他算法比较的结果表明,该算法的检测效果最优。     

荧光磁粉探伤裂纹智能识别图像处理研究

磁粉探伤的发展趋势是自动化、智能化,而工件表面状况、真伪裂纹、工况条件等使得现有的检测识别方法难以满足工件表面裂纹缺陷自动检测识别的需要。在分析工件表面荧光磁粉图像特征及裂纹缺陷特征的基础上,研究表征裂纹邻域像素空间相关度的二维直方图分布,提出基于多重分块极值的图像边缘检测算法。根据裂纹邻域像素空间相关度参数,以及裂纹缺陷的长宽比、圆形度等特征,设计了基于Fisher线性判别方法的工件裂纹识别算法。以此为基础的荧光磁粉探伤工件裂纹缺陷自动检测识别技术,应用于列车轮轴检测线实时检测,裂纹缺陷的有效检出率达99%。     

基于机器视觉的轨距检测方法研究

提出了一种基于机器视觉的轨距检测方法,该方法采用4个CCD摄像机和2个红色扇形光源构成检测系统。对检测系统进行了定标分析,采用提取分量的方式对图像的目标区域和背景区域进行分割,利用图像差影法去除噪声,应用自适应迭代阈值法对图像进行二值化处理,并通过膨胀和细化算法得到轨道的截面轮廓线。试验结果表明,该方法能有效地实现轨距参数的高精度动态测量,精度可达到0.07mm。     

城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术研究

为实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测,对城轨列车受电弓滑板磨耗检测技术进行研究。提出一种基于图像处理的受电弓滑板磨耗检测方法,其步骤为:首先,对采集系统采集到的原始图像进行图像滤波,滤除原始图像中的混合噪声;然后,采用基于直方图凹度分析的自适应Canny边缘检测方法对滤波后的图像进行边缘检测,检测出图像内受电弓滑板边缘;最后,通过相机标定和曲线融合获得实际的受电弓滑板磨耗曲线,以判断受电弓滑板磨耗是否超限。试验结果表明:该方法能有效地检测出原始图像中的受电弓滑板磨耗曲线,能有效地实现城轨列车受电弓滑板磨耗的在线非接触式检测。     

边缘不变矩匹配算法的列车闸瓦图像识别试验

研究一种基于边缘不变矩匹配算法的列车闸瓦图像识别新方法.在列车运动过程中,应用视觉传感器摄取闸瓦图像,根据闸瓦轮廓经图像旋转、缩放和平移变换后边缘特征点保持不变的统计特性,以其作为主要特征参数来自动识别具有复杂背景的闸瓦目标.针对闸瓦表面图像特征与轮对相近、图像灰度分布不均匀和存在遮挡等特点,研究改进的边缘不变矩匹配算...     

基于逆投影修正和眼睛凝视修正的列车驾驶员疲劳检测方法

为了使基于正面人脸的疲劳检测不受列车驾驶员头部姿态变化的影响,提出一种基于眼睛特征修正的疲劳检测算法。采用多视角人脸检测算法搜寻人脸位置,运用监督下降法在人脸区域进行特征点定位,利用获得的特征点分别计算头部姿态角度和投影眼睛开合度。针对投影眼睛开合度与真实眼睛开合度存在一定偏差,建立投影眼睛开合度与真实眼睛开合度的逆投影变换关系,研究凝视方向对眼睛开合度的影响。通过凝视修正和逆投影修正的修正公式对投影眼睛开合度进行两次修正,并结合PERCLOS疲劳判定准则判定其有效性。实验测试结果表明,头部姿态变化对眼睛开合度影响较大,修正后的特征比修正前的特征具有更强的判别能力。     

基于等照度线平滑的NSCT图像修复算法

为提高对纹理信息和平坦与平滑过渡区域的修复效果,提出一种基于等照度线平滑的非下采样contourlet变换(NSCT)图像修复算法.利用NSCT能较好地稀疏表示图像的结构、纹理及边缘信息等特性,将其作为稀疏重构的字典实现稀疏修复破损图像.为消除平坦及平滑过渡区域的破损痕迹,根据估计出的破损点的等照度线方向,自适应选取平滑模板修正该破损点的像素值,以更好地保持等照度线的光滑连续.实验结果表明:本文算法具有较好的修复效果,保持了纹理清晰、结构连通及平坦与平滑区域的良好过渡.     

利用线阵列相机对钢轨长波不平顺检测的工程实践

提出一种基于机器视觉技术的轨道高低不平顺的检测方法,采用CCD相机和绿色方形光源构成检测系统进行定标分析:采用阀值分割、边缘提取进行分割,利用图像灰度差异去除噪声,应用加权平均处理,通过连续测量获取轨道高低不平顺曲线.该方法能有效地实现轨道不平顺高差的高精度动态测量.     

基于视觉的地铁列车前向目标识别系统研究

为解决地铁列车前向运行环境中障碍物判断问题,提出基于视觉的地铁列车前向目标识别系统。该系统利用语义分割算法提取行驶轨道区域,结合轨道区域识别,基于SSD算法提取前向运行环境中轨道限界范围内的列车、行人等目标。针对上述场景,建立列车前向运行环境样本库,并基于该样本库完成模型训练。实验结果证明所得模型可有效识别列车前向行驶多目标。