随着经济的发展,机车的高速、重载、高密度运行,对于轨道质量的要求越来越高,轨道的状态是影响铁路行车安全的重要因素,因此确保线路质量成了工务段面临的一项艰巨任务,而与这直接相关的是钢轨状态。 本文首先介绍了该项目的开发背景、意义;介绍了钢轨的分类、几何尺寸,钢轨磨耗的定义、成因、机理、伤损标准及轨距标准等;介绍了国内外钢轨检测的发展,包括检测方法、检测原理和现有产品等;分析和比较了国内外现有检测原理、方法的优缺点和检测精度等;在此基础之上,设计了本系统的检测原理,即基于CCD的非接触光截法。根据该检测原理,进行了系统总体方案设计,包括检测功能、检测原理、技术指标、系统软件、系统硬件、系统机械。本系统重点在于图像采集、处理、分析部分。其中,采集部分包括最佳光截曲线设计、CCD参数设计、线光源参数设计、光学系统和双通道图像采集系统设计,并进行了多次现场图像采集实验。图像处理部分,对数字图像处理方法进行了理论的研究、分析和探讨,利用C++编程,处理采集的钢轨曲线图像,提取钢轨目标曲线,进行图像畸变校正、坐标变换等,对各种算法处理的结果进行了比较,选出最适合本系统的图像处理算法。在图像分析中,对图像基准点判别,磨耗和轨距计算,误差分析等问题进行了研究和算法编程。 本文对现场检测的软件进行了设计,该软件界面简单,易操作,包括检测数据显示、报警、人工判别等功能。软件自动保存检测数据,操作者可将检测数据由USB接口转移到地面分析软件进行地面分析、处理、报表生成和打印等。 本系统以非接触式CCD图像测量技术为基础,集光学技术、光电技术、数字图像处理技术和软件工程等多种先进技术于一体,可动态检测钢轨技术参数:垂直磨耗、水平磨耗、总磨耗和轨距。系统体积小、重量轻、精度高、实时处理、易操作,对工务段线路维修、维护和行车安全等起到积极作用。