基于S變換輪廓術(shù)的鐵路車輪踏面缺陷檢測技術(shù)研究.pdf

1、鐵路安全一直受到國家和社會的高度關(guān)注。鐵路車輪表面缺陷檢測是鐵路安全檢測中的重要內(nèi)容。采用快速、可靠的方法檢測出磨耗、擦傷、裂縫等缺陷具有重要意義。目前用于檢測車輪表面缺陷的方法包括人工檢測法、光截圖像法、磁粉探傷法以及超聲檢測法等。人工檢測法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，光截圖像法難以快速得到整個(gè)圓周的缺陷信息，多用于檢測整個(gè)踏面的磨耗而不適合檢測局部缺陷，磁粉探傷法操作簡單但耗時(shí)較長，超聲檢測法對于金屬檢測靈敏度較高，但需要依賴耦合劑，且檢測程序復(fù)雜。

2、為實(shí)現(xiàn)快速、可靠的車輪踏面缺陷檢測，本文將S變換輪廓術(shù)引入車輪踏面缺陷檢測中，該方法具有分辨率高、快速、無損等優(yōu)勢，僅需一幅圖像便可恢復(fù)出拍攝區(qū)域的車輪表面缺陷三維信息。文章對S變換輪廓術(shù)的理論及其車輪表面缺陷檢測技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　本文對光柵投影三維測量技術(shù)的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了相關(guān)研究，重點(diǎn)研究了文中采用的光柵條紋解相方法，闡述了S變換的三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，研究了S變換與傅里葉變換及小波變換的關(guān)系，利用S變換與傅里葉變換之間的

3、關(guān)系，可以先對圖像進(jìn)行傅里葉變換，經(jīng)預(yù)處理降噪后再進(jìn)行S變換分析，改善相位提取的效果。
　　研究了S變換濾波解相原理，推導(dǎo)了S變換系數(shù)中脊線的表達(dá)式。分析了基于脊線展開的幾種典型頻域?yàn)V波解相方法，并得出濾波窗沿S變換脊線設(shè)置的二維濾波器模型，指出了濾波方案中存在的問題。通過仿真模擬了四種濾波器重建結(jié)果，分析了其重建誤差，并得出平頂高斯窗的重建誤差最小。通過調(diào)整仿真模型的高度變化，分析了四種濾波窗在不同高度變化率下的重建誤差，并得出

4、不同高度變化率下，平頂高斯窗的恢復(fù)誤差最小，且高度變化率越大，重建誤差越明顯。
　　針對濾波窗沿S變換脊線設(shè)置的二維濾波器中存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)，在濾波之前對脊線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，避免了濾波器不連續(xù)。并得出，脊線擬合后的平頂高斯窗的重建誤差更小。通過引入二階相位因子，提高解相精度。在高度變化率大的地方，引入二階相位因子得到的重建面形更準(zhǔn)確。通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)效果，并得出，改進(jìn)后的恢復(fù)結(jié)果更加精確。
　　對搭建的車輪踏面缺