基于多线结构光的车轮踏面几何参数高精度测量方法OA

为解决传统车轮踏面检测方法效率低、精度不足及现有光学测量技术在工业现场鲁棒性差等问题,提出一种基于多线结构光视觉成像的高精度非接触式测量方法,旨在攻克多相机系统在有限视场下的精确标定、不均匀光照成像及含噪光条稳健提取等关键技术瓶颈。该方法构建了一套由3个独立测量单元构成的多线结构光系统,并通过集成3项关键算法实现高精度测量:首先,提出基于非完整标定板的相机相对位姿估计方法,通过2次透视n点(PnP)求解与单应性矩阵映射,精确解算各相机间的相对位姿,解决了多相机视场受限下的标定难题;其次,采用基于区域特征的自适应局部阈值化技术,通过两级判别阈值对不同区域采取差异化分割策略,有效抑制了车轮金属表面的不均匀反射与杂散光干扰;最后,引入基于区域细化的Steger中心线提取算法,利用形态学预处理约束亚像素定位的计算范围,显著提升了光条中心提取的精度与鲁棒性。获取三维点云后,通过随机抽样一致(RANSAC)算法鲁棒拟合基准面与中心轴,并将点云降维至二维轮廓,利用局部二次曲线拟合精确定位关键点以解算各项几何参数。试验结果表明,与高精度人工测量基准值相比,所提方法对轮径、轮缘高度、轮缘厚度和轮辋宽度的测量平均偏差分别为0.225、-0.075、-0.092和-0.299 mm,均满足行业标准要求;对同一位置的重复测量标准差均小于0.04 mm,显示出良好的稳定性。该方法有效解决了工业应用中的核心技术难题,实现了对车轮踏面几何参数的快速、准确、稳定测量,为铁路车轮的自动化高精度检测提供了一种实用可靠的技术解决方案,对保障列车运行安全具有重要的应用价值。