【摘要】：近年來,隨著我國高鐵行業(yè)的飛速發(fā)展,高速列車運行速度的不斷提升,對行車安全提出了更高的要求,對車輛限界和建筑限界的建立也有了更加迫切的需求。現(xiàn)階段,我國高鐵列車動態(tài)限界監(jiān)測主要依賴于基于雙目視覺的動態(tài)限界測量系統(tǒng),通過高速相機獲取車身表面信息,得到車身動態(tài)包絡線。經(jīng)過多次的現(xiàn)場實驗,系統(tǒng)暴露出成本高、數(shù)據(jù)傳輸慢、圖像采集不穩(wěn)定、處理數(shù)據(jù)時存在大量無用數(shù)據(jù)等缺點。因此,針對原有系統(tǒng)面臨的問題,開發(fā)一種效率更高、針對性更強、更加符合實際測量需求的系統(tǒng),對于保證高速列車行車安全非常必要。線陣CCD以其大范圍、高精度、高分辨率和動態(tài)范圍等方面的優(yōu)勢,在高速測量領(lǐng)域應用越來越廣泛;多線陣CCD組合姿態(tài)測量技術(shù)是一種非接觸測量技術(shù),因其結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,測量范圍大,靈敏度高,測量精度高,噪聲小的優(yōu)點,在運動目標姿態(tài)測量方面獲得了越來越多的應用。因此,將線陣CCD測量技術(shù)應用于高速列車運行姿態(tài)測量領(lǐng)域,完成對高速列車車身動態(tài)包絡線的檢測,具有非常廣闊的前景。本文根據(jù)實際測量要求,針對多次現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)的問題,提出將基于線陣CCD的姿態(tài)測量技術(shù)應用于高速列車運行姿態(tài)測量領(lǐng)域,設(shè)計了一種基于線陣相機的高速列車姿態(tài)測量系統(tǒng)。論文完成的主要工作有:1、從實際測量需求入手,在明確測量系統(tǒng)的具體應用背景的基礎(chǔ)上,分析以往系統(tǒng)的優(yōu)缺點,提出了一種高速列車動態(tài)包絡線測量的新方法。2、根據(jù)柱面透鏡成像規(guī)律和線陣相機成像模型,介紹一維線陣相機成像原理;在多線陣CCD組合測量原理的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了幾種基于雙線陣相機的二維輪廓測量系統(tǒng)模型,分析各自的優(yōu)缺點并確定最終的系統(tǒng)模型,論述該測量方法的可行性。3、根據(jù)線陣CCD工作原理和主要性能指標,結(jié)合實際測量需要,選用合適的線陣CCD相機;根據(jù)系統(tǒng)成像要求確定光學系統(tǒng)參數(shù),在ZEMAX中設(shè)計用于線陣CCD成像的柱面光學系統(tǒng);最后選擇合適的硬件平臺,完成系統(tǒng)硬件搭建。4、根據(jù)需要在硬件平臺和上位機上完成各個功能模塊設(shè)計,包括線陣相機二次開發(fā)、下位機系統(tǒng)搭建、相機外觸發(fā)模塊、人機交互模塊的軟件程序設(shè)計,并進行系統(tǒng)各功能模塊仿真調(diào)試與相關(guān)實驗。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U270.7;TP391.41

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本文編號：2559934