车辆轮对直径在线检测方法及装置

摘要

本发明涉及一种轨道交通中车辆轮对直径的在线检测方法及检测装置。本发明的检测方法是利用结构光光源在轮对踏面上的投影信息和位移传感器检测到的基点位置的信息来检测车轮平均直径参数和左右车轮轮径差参数，该方法包括以下步骤：速度检测、启动光源、启动内侧面检测和图像采集、采集到图像的处理、拟合滚动圆、直径参数计算。本发明在整个检测过程中检测装置与轮对没有接触，检测装置不会产生磨损现象，检测装置易于维护；检测装置能够实时在线采集、处理分析。

主权项

1、车辆轮对直径在线检测方法，其特征在于该检测方法是利用结构光光源在轮对踏面上的投影信息和位移传感器检测到的基点位置的信息来检测车轮平均直径参数和左右车轮轮径差参数，该方法包括以下步骤：(1)当车辆运行到检测区间时，检测车辆运行速度，当速度V在0～10千米/小时时启动检测单元；(2)当速度V在0～10千米/小时时启动光源，由两条平行于滚动圆所在平面的光线组成的结构光照射到车辆轮对的踏面上，在踏面上形成投影图像；(3)当车辆运行到设定位置时，触发位置传感器产生触发信号，实时检测此触发信号，并控制位于轨道内侧的位移传感器测量轮对内侧面的位置，得到基点与位移传感器之间的实际距离H，触发信号同时控制图像传感器实时采集轮对踏面投影图像f(x，y)；(4)对采集到的投影图像f(x，y)依次进行以下步骤的处理：①几何校正，采用透视投影坐标系OXYZ，在已知投影图像f(x，y)、焦距f的情况下，根据透视图像空间坐标转换关系，推导出坐标系OXYZ中物面上的点P(x，y，z)的空间坐标，借助灰度插值运算将其转换为校正后的图像f1(x，y)；②邻域均值滤波，对图像f1(x，y)中每个像素点坐标(x，y)，取其邻域D，以邻域像素的均值作为处理后像素点(x，y)处的灰度值，处理后得到图像f2(x，y)；③阈值分割，对图像f2(x，y)的不同区域，选取灰度阈值T(x，y)，以T(x，y)为界限将图像分成踏面背景和投影光线两部分，得到图像f3(x，y)；④图像细化，对图像f3(x，y)采用细化算法得到1个像素宽的投影光线，结果为图像f4(x，y)；⑤边缘跟踪，对图像f4(x，y)中投影光线的每个像素进行邻域分析，依据预定的准则将相似的断裂点连接起来，得到图像f5(x，y)；⑥曲线拟合，用最小二乘法求图像f5(x，y)中的投影光线的拟合多项式，得到平滑连续曲线的图像f6(x，y)；(5)根据图像f6(x，y)求出两条投影光线与内侧面位移传感器之间的距离Hl、Hr，结合滚动圆与内侧面位移传感器之间的距离H，按照比例关系确定各基点在图像中的位置，进行拟合处理得到图像f7(x，y)；(6)利用图像f7(x，y)，计算滚动圆弧线上一系列位置的直径R1，R2，R3，...Rn，10＜n＜500，剔除n个直径数值中的p个极大值和q个极小值，p＝n×m％，q＝n×m％，10＜m＜30，对剩余n-p-q个直径求均值即得到车轮平均直径参数R，计算左右车轮平均直径参数RL和RR，则左右车轮轮径差参数为D＝|RL-RR|。