机车轮对轴径高精度检测方法的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文机车轮对轴径高精度检测方法的研究姓名：黄可申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：杨坤涛20060228摘要目前国内在测量车轮各部位的磨损时，都采用人工游标卡尺的检测方法，人工检测存在种种人为因素的影响，如随意性、效率低等，不能同时满足高效、精确、实时的测量要求。寻求新的检测方法对机车轮对参数的动态检测有着广阔的应用前景。在火车车轮的各个部位中，轴颈的检测相对较难，因为机车轮对自身的特殊结构，决定了轴颈的检测需要达到的测量精度为±0.002mm，高于其他部位两个数量级。在分析现有的轮对轴颈测量

2、方法的基础上，本文确定了采用CCD成像拼接法测量机车轮对轴颈的磨损量。采用经准直扩束后的激光光束照射到火车轮对轴颈，再通过光学系统成像到线阵CCD的光敏面上，当轴颈尺寸发生变化时，CCD光敏面上有光照的像元位置也会分别发生变化，通过与事先定标的位置进行比较，就可以测量出机车轮对轴颈的尺寸的变化，从而判断机车轮对的磨损状况。本文首先分析了这种测量方法的可行性，给出了有关参数的数据处理方法，讨论了各种因素对测量精度的影响，给出了相应的误差补偿方法。在此基础上，作者完成了机车轮对轴颈直径高精度检测系统的设计，以及实验室模拟现场

3、环境的检测系统的搭建与调试，其中包括线阵CCD驱动电路、测量信号处理电路、单片机与PC机间通信接口电路等硬件电路的设计，以及线阵CCD驱动程序、单片机数据采集和发送程序、PC机数据接收和处理程序等软件的编写。通过实验室模拟现场环境对塔轮的测量结果表明，所有硬件软件设计达到预定目标和要求，系统工作稳定，表明了该测量方法的可靠性。关键词：电荷耦合器件轮对轴颈数据处理IAbstractCurrently,themethodofinspectionbyverniercaliperisusedwhentrainwheel-s

4、etismeasuredinourcountry.Therearemanyfactorsthatleadtonotmeetingthegreatefficiency,highaccuracyandshortmeasurementperiodsatthesametime,suchasrandomnessandinefficiency.Thenewmethodissoughtwithfuturefordynamicinspectionoftrainwheel-setparameters.Theparameterofjourn

5、alisdifficulttoinspectincomparisonwiththeothercomponentsofwheel-setbecausethestructureoftrainwheel-setneedstheaccuracyreach±0.002mm,moretwomagnitudethanothers.Basedonanalyzingexistingmethods,thewayofprojectionisascertainedtoinspecttheabrasionoftrainwheel-setjourn

6、al.Thelaserbeanthatiscollimatedanddiffusedirradiatesjournal,thenimagesonsensingelementsoflineararrayCCD(chargecoupleddevice)throughimagingsystem.Theplacethatisirradiatedbylaserbeanwouldbemovedifthedimensionofjournalchanged.Comparedwiththepositionscaledbeforehand,

7、theabrasionvalueofjournalismeasured.Thewearandtearstatusoftrainwheel-setjournalisknown.Inthispaper,thefeasibilityofthismeasuringisanalyzedinthefirstplace.Thewayofdataprocessingofcorrelativeparametersissuggested.Somefactorsthatimpactontheprecisionarealsodiscussed.

8、Themeansoferrorcompensationispropounded.Onthiscondition,thedesigninganddebuggingofthehighaccuracyinspectionsystemoftrainwheel-setjournalareaccomplished.Thecirc