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基于双目立体结构光扫描的钢轨磨耗检测系统研究

吕东旭  
【摘要】:随着我国高速铁路的迅速发展,对铁路系统的检测需求随之提高。钢轨是铁路交通中最基本的部件,为保证铁路交通安全,给列车提供平缓稳定的行车环境,必须对钢轨进行有效的检测。对于高速钢轨,行车条件随着列车速度的提升变得更加苛刻,表面精度要求更高,检测任务也变得更繁重。钢轨的传统检测方法主要是靠人工测取相应的磨耗值,人工测量法的测量效率低下,测量精度较低,测量结果容易受工人经验影响,磨耗数据也不便于数字存储与分析,难以满足高速钢轨的检测要求。因此,研究更先进的高速钢轨检测方法具有重要的实际意义。本文通过分析高速钢轨的检测需求,结合摄影测量技术,研究了基于双目视觉结构光的高速钢轨测量系统。检测系统主要包括点云获取和点云数据处理分析两个模块。研究了双目立体测量原理和结构光相位解算方法,在检测系统中集成了双目立体结构光扫描仪的控制功能,实现了对高速钢轨点云数据的获取;通过对三维点云模型处理算法和PCL点云库的深入研究,设计了高速钢轨点云模型的处理与磨耗分析流程,直观、精确的测取了高速钢轨的磨耗值并自动生成检测报告。在完成检测系统的基本框架设计后,本文结合高速钢轨的几何特性和PCL部分函数的计算特点,提出了基于距离编码器的点云复合拼接和基于OpenCL异构计算的PFH加速算法,提升了检测系统的运行效率。


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