轮对磨耗检测中高速图像采集技术研究

【摘要】轮对作为车辆的重要部分，其磨耗情况对于车辆运行安全有着重要影响。随着我国轨道交通事业的不断发展，车辆运行速度和运载能力都大幅提高，车辆轮对的磨耗情况也随之加重，影响到了车辆运行安全。目前国内的轮对磨耗检测只能在不超过15km/h的速度下保证检测精度，为了适应我国高速铁路检测需求，本文提出了一种应用于轮对磨耗中的高速图像采集系统。本文针对快速运动的车辆，设计了一种基于机器视觉原理，工作于异步触发模式的具有闪光同步功能的高速图像采集系统。本文主要做的工作包括以下几点：（1）提出了一种工作于异步触发模式下，具有闪光同步功能的高速图像采集方法。（2）设计了工作于异步触发模式下的在线高速图像采集系统。首先对光学系统进行分析，设计了光源模块，并讨论了相机和光源的安装位置；其次设计并实现了触发模块，处理传感器信号得到轮对运行位置；再次设计并实现了高精度时序调节装置，实现了图像采集系统中曝光时序和闪光时序的精确控制，保证轮对运行到预设位置时相机曝光、闪光灯闪光；最后设计异步触发采集功能，通过高速工业相机和采集卡实现该功能。（3）进行系统软件设计，利用VC++6.0完成了延时控制软件和图像采集软件的编写。延时控制软件可以调节系统的曝光时序和闪光时序，在图像采集软件中，实现了硬件触发、软件触发、监视、单帧采集等主要功能。通过实验验证，本系统中的相机和闪光灯可以工作在380Hz的频率下，能够实现对快速运行中轮对的图像采集。本系统曝光时序与闪光时序的同步误差小于25μs，当运行速度不高于80km/h的情况下，曝光时间设置为45μs可以采集到清晰的图像。
【作者】蔡鑫；
【导师】吴开华；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】轮对磨耗检测；机器视觉；图像采集；闪光同步；时序控制；

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