嵌入式激光轮对磨损在线检测

摘要：

高铁轮对轮廓表面磨损的精密测量对于高铁稳定安全运行具有重要的研究意义.基于此,研制了一种基于激光三角测量原理的嵌入式高铁轮对表面磨损测量装置.以低功耗STM32F103单片机为主控制器,采用TCD1500C作为位移感光元件,软件模拟了CCD驱动时序,并利用主控制器内部模数转换器将CCD放大后的电压信号转换为数字信号,对数字信号进行FIR滤波和二值化处理,再由三角测距原理拟合得到轮对尺寸参数.同时,利用蓝牙通信接口将测量数据传输至上位机虚拟仪器面板中,在PC端进行可视化显示和结果分析.结合实际测量和安装尺寸,在ZEMAX中模拟和优化了Ernostar透镜组,以消除由于焦距变化引起的像差.采用线性拟合对模拟轮对测量进行了校准,并使用校准后的装置对模拟磨损轮对进行在线测量.实验结果表明,该实验装置最大可测量磨损程度可达32 mm,测量精度达21.28 μm,测量分辨率为6μm,满足轮对表面磨损精度测量需求.

关键词：高铁轮对、线阵CCD、激光三角测距法、FIR数字滤波、嵌入式系统

所属期刊栏目：48

分类号：TP394.1;TH691.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;山西省重点学科建设经费和山西省“1331工程”重点创新团队建设计划;江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室开放基金;山西省重点研发计划;山西省高等学校优秀青年学术带头人2018;太原科技大学重型机械教育部工程研究中心“重型机械”本科生创新基金项目

在线出版日期：2020-08-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：43-48