Page 43 - 无损检测2021年第三期
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2020 远东无损检测新技术论坛论文精选



            DOI : 10.11973 / ws j c202103002


             基于相位测量轮廓术的车轮踏面三维轮廓测量




                                              唐   涛, 彭建平, 李金龙, 马茹钰

                                     ( 西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610000 )

                     摘   要:随着轨道交通在高速和重载方面的快速发展, 因车轮踏面缺陷和磨损导致的列车安
                 全问题日益突出。提出了一种基于相位测量轮廓术( PMP ) 的重构车轮踏面轮廓的新方法, 对车轮
                 踏面的磨耗及缺陷进行检测。通过模拟不同程度的噪声, 并使用行列展开法、 最小二乘法、 枝切法
                 以及改进枝切法等 4 种相位展开算法的仿真试验, 试验结果表明, 改进枝切法展开误差小, 抗噪性
                 能强, 运算速度快。搭建了试验测试平台, 通过重构车轮踏面和缺陷车轮踏面的轮廓图验证了改进
                 枝切法的有效性。

                     关键词:相位测量轮廓术; 车轮踏面磨损; 三维面型重构

                    中图分类号: TG115.28    文献标志码: A    文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 03-0005-05


                       Three-dimensionalsha p emeasurementofwheeltreadandsurfacebasedon

                                             p hasemeasurin gp rofilometr y


                                         TANGTao , PENGJian p in g LIJinlon g MARu y u
                                                                       ,
                                                              ,

                     ( SchoolofPh y sicalScienceandTechnolo gy , SouthwestJiaoton gUniversit y , Chen g du610000 , China )

                    Abstract : Withthedevelo p mentofrailtransitins p eedandcarr y in gca p acit y , thetrainsafet yp roblemscaused

                b ywheeltreaddefectsandwearhavebecomemorep rominent.A new methodofreconstructin gthewheeltread

                p rofilebasedonp hasemeasurement p rofilometr y ( PMP ) isp ro p osedtodetectthewheeltreaddefectsandwear.In

                thisp a p er , simulationex p erimentsarecarriedouttocom p arethefour p haseunwra pp in g al g orithmsoftherowand

                columnex p ansionmethod , theleasts q uaremethod , thebranchcuttin g methodandtheim p rovedbranchcuttin g

                 methodunderdifferentlevelsofnoise.Theex p erimentalresultsshowthattheim p rovedbranchcuttin gmethodhas

                therelativel ysmallesterror , stron ganti-noisep erformanceandfasto p erations p eed.Theeffectivenessofthe

                im p rovedmethodisverifiedb y thereconstructionofthewheeltreadandthedefectivewheeltreadp rofile.

                    Ke ywords : p hasemeasurement p rofilometr y ; wheeltreadwear ; reconstructionofthree-dimensionalsha p e
               在全球铁路的高速、 重载以及多里程的发展趋                           化。车轮的磨耗程度和表面缺陷很大程度上影响
            势之下, 铁路里程、 运行速度以及承载重量的大幅度                          着铁路运行的安全性、 平稳性, 列车行驶速度以及
            增加, 导致列车车轮踏面的磨耗日趋严重。                               乘客的舒适程度, 因此, 对列车车轮踏面的外形检
                 列车在 高 速 行 进 时, 车 轮 和 轨 道 之 间 的 摩 擦            测尤为 重 要    [ 1-3 ] 。车 轮 轮 对 踏 面 的 检 测 方 法 主 要
            将不可避 免 地 导 致 车 轮 的 磨 损, 造 成 踏 面 区 域 的              分为接触式检测和非接触式检测2 个大类                   [ 4-5 ] 。非
            磨耗和损 伤, 进 一 步 导 致 车 轮 直 径 及 其 锥 形 的 变              接触式检 测 方 法 结 合 了 光、 机、 电 一 体 化, 通 常 以

                                                               非接触、 精 度 高、 速 度 快、 受 环 境 影 响 小 以 及 实 时
                收稿日期: 2020-11-20                               处理能力 强 等 优 点 成 为 当 下 的 热 门 课 题, 有 效 地
                基金项目: 自 然 基 金 重 点 国 际 ( 地 区 )合 作 与 交 流 项 目
                                                               解决了 精 确 检 测 车 轮 踏 面 缺 陷 的 困 难       [ 6-7 ] 。 常 用
            ( 61960206010 )
                作者简介: 唐   涛( 1996- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为结       的非接触 式 测 量 方 法 包 括 激 光 线 结 构 光 扫 描 法、
            构光三维成像                                             投影光 栅 法    [ 8 ] 、 数 字 照 相 系 统、 计 算 机 断 层 扫 描
                通信作者: 彭建平, p en g . j ian. p in g @126.com     ( CT ) 法等。笔者采用的是条纹光栅法, 相 位 测 量

                                                                                                         5


                                                                                       2021 年 第 43 卷 第 3 期
                                                                                               无损检测
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