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基于机器视觉的转向架枕簧斜楔测量系统设计

基于机器视觉的转向架枕簧斜楔测量系统设计

作者：姜斌西南交通大学

学位级别：硕士

铁路货运列车作为一种轨道车辆,转向架是其最重要的组成部分,而转向架枕簧尺寸和斜楔磨耗测量又是转向架检测中最重要的环节,枕簧和斜楔是否符合检测规程要求将直接影响车辆运行的平稳性。在目前的枕簧尺寸和斜楔磨耗测量过程中,主要是... 详细信息

铁路货运列车作为一种轨道车辆,转向架是其最重要的组成部分,而转向架枕簧尺寸和斜楔磨耗测量又是转向架检测中最重要的环节,枕簧和斜楔是否符合检测规程要求将直接影响车辆运行的平稳性。在目前的枕簧尺寸和斜楔磨耗测量过程中,主要是人工使用相应非标量具进行测量。为解决目前枕簧和斜楔测量过程中人工作业效率和精度不稳定的现状,本文基于机器视觉技术,针对转K2/K6型转向架,在现有检修线基础上研究设计了枕簧斜楔测量系统。在本文中,详细阐述测量系统总体设计方案,并且针对枕簧尺寸和斜楔磨耗的具体测量要求,分别设计了测量算法和系统软件。首先,分析枕簧和斜楔测量需求与实际工况,明确枕簧斜楔测量系统任务要求和设计指标,研究设计光机电气一体化的枕簧斜楔测量系统。在本系统研究设计过程中,对关键线激光传感器进行选型并验证;并充分考虑系统可靠性、维修性、安全性,采取相应设计措施。进一步,依据所分析确定的设计指标,完成系统结构的详细设计和选型。在系统结构设计过程中,对各个模组进行计算和选型,并对系统中关键结构进行仿真分析。通过计算校核和仿真分析可知,本系统的选型和设计符合设计要求。其次,研究并设计一种基于视觉图像的枕簧尺寸测量算法。通过图像采集模组进行数据采集后,得到包含高度信息的枕簧图像。在枕簧测量算法中,根据图像中灰度值计算得到枕簧自由高度。进一步采用动态阈值分割滤除阴影轮廓干扰,得到枕簧精确边缘轮廓,由测量算法实现枕簧内径和外径的测量。最后对测量算法进行试验,试验中的测量精度为±1.5 mm,测量时间60 s。再次,在分析斜楔测量规程要求和测量环境特点的基础上,研究并设计一种基于点云的斜楔磨耗测量算法。测量算法包括离群点去除、直通滤波、平面拟合等步骤在内的点云预处理算法和斜楔磨耗测量算法。结合试验确定测量算法的最优参数,实现了斜楔磨耗自动测量。测量算法的精度和效率优于现有人工测量方法,并为后续测量系统的设计提供了基础与支撑。通过试验确定测量精度为±0.35 mm,测量时间80 s。最后,根据所设计枕簧尺寸和斜楔磨耗测量算法,基于Windows平台,以Visual Studio 2019、Qt5、Open CV4图像算法库、PCL11点云算法库作为开发环境,完成枕簧斜楔测量系统软件设计,测量软件具有操作简单的人机交互界面。

关键词：枕簧斜楔机器视觉磨耗测量图像点云

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枕簧自动检测分类机

铁道车辆 1999年第11期37卷 36-37页

作者：戴永清上海铁路局芜湖车辆段安徽芜湖241007

详细介绍了枕簧自动检测分类机的结构和作用

关键词：枕簧分类货物列车自动检测分类机

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货车枕簧在随机载荷作用下的疲劳寿命估算

兰州铁道学院学报 1999年第5期18卷 78-83页

作者：王红兰州铁道学院机械系甘肃兰州730070

通过转8A型转向架摇枕与枕簧间的力学关系模型分析和摇枕的已知载荷谱，确定出了枕簧的载荷谱，并以此做为载荷依据对该型弹簧的随机疲劳寿命进行了估算．所得结论可供有关部门参考使用．

关键词：枕簧疲劳寿命估算铁道车辆货车随机载荷

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基于PLC的枕簧自动检测控制系统

机车车辆工艺 2005年第1期 20-22页

作者：宁建荣尹华东杨景利沈阳化工学院机械工程学院辽宁沈阳110142 沈阳苏家屯区铁西非标准设备厂辽宁沈阳110079

用PLC作为控制单元,光栅尺、编码器作为测量元件,实现枕簧的自动检测与分组。

关键词：枕簧 PLC 光栅尺编码器

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对提高转8A转向架枕簧检测选配质量的探讨

铁道车辆 2001年第7期39卷 43-44页

作者：徐占山济南铁路局车辆处!山东济南250001

随着铁路货车提速达速工作的不断发展,对铁路货车转8A转向架枕簧检测、选配的规定也越来越严格.铁道部1992年铁辆[1992]30号文颁发的对转向架枕簧组装要求规定是:同组摇枕弹簧内、外卷自由高度差或各外卷自由高度差不得超过3 mm.

关键词：转向架装置转向装置枕簧质量

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货车转8A型枕簧淬裂的原因分析

铁道机车车辆工人 1998年第10期 12-14页

作者：王德安哈尔滨车辆厂

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检查枕簧挠度计算货车超重的方法

铁道车辆 1980年第12期 42-43页

作者：黄再清大石桥车辆段

在铁路运输中,运载散装的矿石等比重大的货物,日趋增加。在装车时由于缺乏计重检斤,又不严格执行监装,所以多装超载现象时常发生。如果按货车标记载重有少量的超载,那么问题不大。但在实际运输中,由于辆辆超载引起群车车轴发热,酿成燃轴... 详细信息

在铁路运输中,运载散装的矿石等比重大的货物,日趋增加。在装车时由于缺乏计重检斤,又不严格执行监装,所以多装超载现象时常发生。如果按货车标记载重有少量的超载,那么问题不大。但在实际运输中,由于辆辆超载引起群车车轴发热,酿成燃轴,经检查发现超载10～20吨者很多。它严重地影响着车辆的寿命,也严重地威胁着

关键词：货车转向架货运车辆转向装置枕簧车辆自重