LV2600型受电弓滑板磨耗检测算法研究

论文摘要

受电弓是给电力机车和动车提供能量的主要部件之一,其中受电弓滑板的表面直接与接触导线接触,构成一对特殊的摩擦副,滑板磨耗超限将会引发重大交通事故,严重危及行车安全。因此,精确地检测出磨耗值,对于受电弓的维护和行车安全是非常重要的。本文提出了一套采用光学图像测量技术检测受电弓滑板磨耗的测量方案,不需要停车检测,采用非接触式测量。提出的滑板磨耗检测系统主要采用了近年来被广泛应用于测量领域中的图像测量技术和摄像机标定技术,确保了检测系统测量快速,显示直观,高精度等要求。首先研究了国内外当前检测滑板磨耗的检测技术,选择了采用图像测量技术检测LV2600型受电弓滑板磨耗。其次详细分析了滑板磨耗检测系统的总体设计方案和磨耗检测涉及到的图像测量技术。在图像滤波过程中,采用了同态滤波方式减少光照不均对图像成像的影响,增强了图像边缘特性。在边缘检测过程中采用了小波分析算法,克服了采用Canny算子检测边缘不连续的缺点。在标定子系统中研究了一种基于SV(symmetry and variance)算法改进的标定模板角点提取算法,提高了角点提取的精确度,在一定程度上保证了标定系统的精度。最后本文进行了LV2600弓滑板磨耗检测系统的试验,对试验过程和结果进行了分析和研究,试验结果表明,所研究的系统能够完成预期的滑板磨耗检测任务,具有非接触、快速、显示直观、高精度等优点,对我国高速铁路受电弓滑板磨耗检测具有一定的理论和实际应用意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 DSA弓与LV2600弓滑板图像对比
• 1.4 论文研究内容与结构安排
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 结构安排
• 第2章 滑板磨耗检测系统结构与原理
• 2.1 系统结构
• 2.1.1 系统结构设计
• 2.1.2 系统硬件组成
• 2.2 系统检测原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 LV2600弓滑板磨耗算法设计实现
• 3.1 图像预处理模块
• 3.1.1 图像剪裁
• 3.1.2 图像滤波
• 3.2 图像边缘检测模块
• 3.3 软件界面开发实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 标定系统算法设计实现
• 4.1 摄像机标定
• 4.1.1 摄像机标定分类
• 4.1.2 摄像机成像模型
• 4.1.3 平面标定
• 4.2 棋盘格标定板角点提取
• 4.2.1 Harris算子
• 4.2.2 改进的SV算法
• 4.3 本章小结
• 第5章 LV2600弓滑板磨耗检测结果分析
• 5.1 检测试验
• 5.2 误差分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 工作总结
• 未来研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1:部分算法Matlab源代码
• 附录2:部分算法C++源代码
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果