高速机车车体动态限界检测系统的可行性报告.pdf
版权申诉
25 浏览量
2022-11-28
23:41:47
上传
评论
收藏 298KB PDF 举报
关于高速机车车体动态限界检测系统的可行性报告
机车车辆及动车组整车线路高速运行试验中，需要精确测量车体限界。传统的动态限界
测试方法采用激光测距二维重构成像技术，测量车体的外部轮廓。该测量方法由于受激光传
感器扫描速度的限制，不能满足时速 500 公里以上的试验要求。
本系统采用激光在车身打上标记，用高帧频摄像机摄取并存储高速运动车体的视频图
像，利用三维动态变形测量技术和视频判读方法，对高速运动车体的限界实现光电非接触式
精密测量。
技术要求
系统测量精度≯0.1%；
距离测量误差≯2mm；
工作环境温度-15℃～55℃；
工作环境湿度 5%～90%；
拟建装备将用于室外现场，因此要求具有较高的环境适应能力；
车长：25000 mm；
车宽：3500 mm。
2、技术方案
2.1 基于高速摄像的三维动态变形数字化测量原理
本方案基于车体是刚体的考虑和车体外形轮廓已知的前提，利用高速摄像和计算机辅助技术
来获取高速运动车体的限界数据。具有不损伤物体表面，材料适应性广，测距大，精度高等
优点，系统误差为小于 1mm。
测量原理概述：
测量速度
假设车辆运行速度为 500Km/h，选择摄像机的帧频 1000Hz，也就是两帧图像的间隔时间为
0.1ms，可以算出在 0.1ms 的时间里车辆移动了 138.8mm。因为图像能覆盖 1024mm×1024mm
的面积，所以两帧图像中车厢的标记位置移动了大约 0.135 视场，摄像机可以清晰拍下以
500Km/h 运动的车辆，供分析测量。
摄像机（加窄带滤光片）
除了系统装调、环境条件造成的测量误差以外，摄像机的分辨能力是一项主要的误差来
源。本系统的摄像机应选择高分辨率的。例如加拿大 Mega Speed Corp 公司生产的 MS50K
（1280×1024 像元，500fsp）和 MS55K（1280×1024 像元，1000fsp）都可以满足要求。
考虑到现场试验，阳光的影响很大，需要采用窄带滤光片尽量滤掉激光波长以外的杂光，为
信号处理创造良好的条件。
根据试验现场的布局，选择（或设计加工）合适的光学系统，既保证测量视场，又要保证测
量精度。
线光源
技术参数
波长范围：635nm / 650nm/ 658nm
电源输入：AC 170～250V/DC 4.5V
工作方式：连续工作
出瞳功率：100mw
光束直径：3M 处线宽≤2mm
扇 角： 90°～ 120°
频率：连续光输出
图 1 带调整架的线激光源
资源评论
