力敏传感器在轨道车辆中的应用

在轨道车辆交通中,越来越多的传感器得到了广泛应用。这其中就包含了力敏传感器,力敏传感器在轨道列车车门,在高铁列车气压检测、在车体风压检测、在车辆维修维护过程中所使用的缓解泵上都有重要的应用;除此之外,力敏传感器在轨道车辆的生产、运营、维修、维护中都有诸多的应用,除了力敏传感器,轨道车辆上的传感器还有很多,应该说传感器的发展提高了轨道车辆的智能性和便捷性,轨道车辆的发展改变了我们的生活,缩短了交通半径,节省了时间,可以说科技改变了生活。     

基于自动调焦显微视觉的MEMS运动测量技术

为了对微机电系统(MEMS)的机械动态性能进行测试,结合自动调焦、机器显微视觉和频闪照明成像等多项技术,设计了基于自动调焦显微视觉的MEMS动态测试系统,可进行MEMS平面运动和离面运动的测量。该文介绍了系统的设计组成和关键技术,并针对系统做了验证性实验。实验结果表明,平面亚像素位移算法的匹配精度可达1/50个像素,在系统25倍的放大倍率下,平面刚体运动测量分辨率达到7.2nm×8.3nm;自动调焦过程迅速,焦平面定位精确,离面运动测量分辨率达到0.1μm。     

基于数字图像相关理论的非接触式结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于二维参数的汽车跑偏测试系统分析

基于激光测距的车辆行驶跑偏二维参数的测量方法,研究了其测试原理和总体结构方案,分析了影响测试误差的可能因素,探讨了减小测试误差的方法.基于汽车下线在线检测的实际需要进行了系统硬件和软件的设计,开发了一套基于二维参数的汽车行驶跑偏在线自动测试系统.通过对测试方法的改进及对测试数据的分层处理来减小测试误差,对测试点的逻辑控制来满足工业测试现场对跑偏测试系统的高精度、高强度、高效率和多任务测试的需求.结果表明:该系统实现了利用非接触式测量方式自动、精确、快速地测量汽车行驶跑偏量,系统测试误差小于2 cm,能满足汽车制造企业对下线车辆行驶跑偏检测的要求.     

基于多周期同步测量法的微位移检测电路设计

在机械产品微位移高精度检测中,目前广泛采用的微位移检测电路是通过电感式位移传感器将被测位移量转换成输出电压幅度,该方法的测量精度受调理电路的限制.为进一步提高测量精度,提出一种多周期同步测量法,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,该系统在电感式位移传感器检测量程为2mm时,系统检测精度可达0.01um.并且系统在提高计数频率时可以达到更高的测量精度.     

基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测系统

研究了基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测方法,集成激光跟踪仪、轨检小车(位移传感器和倾角传感器)、靶球及靶球支座等硬件设备,开发了轨道静态平顺性检测系统软件,建立了基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性检测系统(TDS).在上海地铁13号线某区间,利用TDS进行了轨道静态平顺性检测试验,并采用SGJ-T-CEC-Ⅰ型客运专线轨道几何状态测量仪进行了对比测量.TDS测量系统轨道检测数据结果与SGJ-T-CEC-Ⅰ型客运专线轨道几何状态测量仪测量结果基本一致,验证了TDS测量系统可行性.     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法

轨道纵向位移测量是保证铁路安全运营的一项重要检测项。针对一般非接触式视觉测量技术无法区分不同轨道监测点的问题,提出一种基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法。首先设计一种带编码的标志物,并将其固定在多个监测点的轨腰处,使用双目相机拍摄编码标志物位移前后图像。在算法实现方面,通过零均值归一化互相关法和坐标系转换模型,求出模板中心的空间坐标,以测量轨道的纵向位移。同时,提出一种一维像素扫描的方法,解析标志物所带的编码信息,以识别不同轨道监测点对应的编码值。在实验室进行合理有效的模拟试验,结果表明,本文方法在2.0 m的工作距离,测量轨道纵向位移平均误差率为1.90%,编码识别率为100%,证明了该方法的准确性和可行性,为后续开展轨道几何整体平顺性评估奠定了基础。     

往复泵阀运动规律的测试

本文介绍测试泵阀运动规律所用的传感器及测试系统和相应仪表;并在实验室实测了地质泥浆泵阀的位移曲线、加速度曲线和阀盘滞后活塞动作的时间、高度或角度及泵缸内压力变化曲线,并指出这些曲线的用处。     

双激光器火车侧滚角图像检测方法

针对车辆蛇形运动、横向摆动和侧滚姿态导致的轮轨磨耗严重、脱轨危险系数大等问题,研究双相机双激光器在线检测轮对侧滚角的图像处理方法;将2组激光器和相机分别安装在2条轨道上方的转向架上,对采集的轨面激光点图像进行梯形校正、轨道边缘直线检测和激光点位移测量,采集的位移数据用以判断和计算车辆的实际橫移和侧滚角。模拟转向架设备的检测实验结果表明,双激光器检测车辆橫移的误差小于0.5 mm,相对误差小于8%,检测车辆的侧滚角小于6°,误差小于0.2°,测量精度高,抗干扰性能强。     

基于激光传感器的车辆超高检测系统研究

基于激光传感器,设计了一种车辆超高检测系统.该系统运用发射传感器阵列和接收传感器阵列形成激光光幕,通过判断传感器是否被遮挡,可以精确地检测车辆具体超高高度.针对日光、强光干扰现象,在硬件电路设计方面,采用光调制与光解调处理方法.光调制与解调方法使激光信号变成离散信号,可有效解决自然光中连续光信号的干扰现象.软件设计方面采用FreescaleMC9S12DG128单片机对发射信号进行控制,对接收信号进行处理,程序简单易行,执行效率高.该超高检测系统采用激光传感器,抗干扰能力强,测量精度高,能够实现车辆高度动态测量,检测时车辆速度可达30km/h,测量精度高、检测效率快,并且可以测量镂空物体高度.在实际检测实验中,该检测系统检测精度可达5cm,检测范围4～6m.该系统可以广泛应用于城市道路和高速公路车辆超高检测站,以减少大货车卡桥、撞桥事故的发生.     

轨道车辆PT温度传感器振动检测实验台结构设计

为了检测轨道车辆PT(铂)温度传感器在振动条件下的性能,设计了轨道车辆PT温度传感器振动检测实验台。根据传感器实际工况确定了实际工况模拟条件以及振动检测实验台机械结构。应用ANSYS软件对关键部件进行有限元分析,CATIA软件对各部件进行建模。实验仿真曲线表明,该检测实验台能准确模拟PT温度传感器的实际振动工况。     

基于Halcon的硒鼓缺陷检测与一维尺寸测量

为实现硒鼓表面缺陷检测和尺寸测量的自动化, 运用图像处理算法中的数学形态学算子对硒鼓表面点缺陷和线缺陷进行精确检测与分类, 并根据亚像素测量方法对硒鼓尺寸进行精确测量, 通过机器视觉专用软件Halcon和.NET开发了硒鼓缺陷自动检测与尺寸测量系统。测试结果表明, 该方法与应用像素级测量法相比, 其精度提高1~2个像素, 具有精度高、 稳定性强等优点。     

纳米精度MEMS平面运动测量技术

为实现MEMS谐振器在周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数的纳米精度测量,提出了一种基于块匹配的最优根值亚像素运动估计测量方法．该方法在双线性插值细分技术基础上,将物体亚像素位移的定位转换为求解方程的最优根值的方式,通过最小均方差法获得物体运动位移的纳米级分辨力测量结果．该算法避免了传统算法中由于迭代所引起的大量运算．利用该算法对MEMS器件的运动历程做分析,得到特定驱动频率下MEMS器件的幅度-相位曲线．实验结果表明,采用该方法得到的平面位移测量分辨力为5nm．     

铁路车辆动态偏移量的在线检测

提出基于机器视觉的车辆动态偏移量检测方案,即在被测车辆非共线的4个点上安装高速电荷耦合器件(CCD),随着车辆的运动,CCD高速扫描钢轨,实时分析钢轨相对CCD的运动图像序列,得到各测点相对于钢轨的横向位移和垂向位移,综合各测点的相对偏移量得到整个车体的运行姿态,经进一步分析得到任意点的动态偏移量;研究检测原理,建立由各测点的动态偏移量计算描述车体运行姿态的5个变量和计算任意点动态偏移量的公式,研制模拟车体振动的平台,将所研发的系统与第3方地面测试设备对模拟平台动态偏移量的测试结果进行比较.研究结果表明,采用这2种方法测得相同位置的偏移量波形完全相似,对应幅值相差在-2~2 mm以内.     

某高速公路互通立交E匝道桥典型病害分析与加固设计

对于曲线桥梁,业界存在＂十弯九爬＂的说法,本人在桥梁检测过程中发现多座曲线梁桥存在位移现象或存在位移趋势;在温度、混凝土徐变以及车辆荷载离心力等因素的作用下,易产生向曲线外侧的位移或者某个位置的偏转,而这部分偏转并非完全可逆的,随着运营时间的增长,偏位会逐步加大,改变了梁体的受力状态,对结构受力不力,同时不断发展的偏移量也存在较大的安全隐患。     

基于自动编码器和长短时记忆网络的智能汽车故障诊断方法研究

智能汽车故障诊断技术对于保障智能汽车安全行驶具有重要意义,本文针对智能汽车传感器数据异常检测和车辆运动的异常检测提出了一系列故障诊断方法. 针对非时序传感器数据,采用基于超限学习框架的自动编码器,对正常数据进行特征压缩学习其特征表示,再利用压缩的特征重构数据,根据重构误差的大小判断数据是否异常. 针对时序传感器数据,采用多层长短时记忆网络学习时序数据之间的时间依赖关系来预测当下时刻的数据值,根据预测误差的大小判断数据是否异常. 提出一种阈值随误差大小动态变化的自适应阈值确定方法,使得决策变量对于异常值相对敏感. 进一步地,采用车辆自行车运动学模型和Kalman滤波,利用Jarque-Bera测试对预测值和量测值残差的正态性进行检验来检测车辆运动是否异常. 实际场地测试验证了本文所提出的方法可以有效检测非时序或时序传感器数据的异常,并对车辆运动是否异常进行检测.     

基于红外激光光源的远距离微小位移测试系统设计

本文以建筑物结构沉降监测为应用背景,采用计算机视觉测量技术,精度高、非接触,适时监测,智能化,组网传输,实现远程监控量测,开发出一种远距离非接触式多测量点的微小位移监测系统,对三维微小位移测量方法进行研究,广泛应用于建筑物形变量检测,通过对比不同时间点的形变值和沉降值,累计产生的位移量曲线变化来判断建筑物整体稳定的变化趋势。本课题研究并提出的基于计算机视觉的远距离微小位移检测方法,弥补了传统检测方法的不足,为实际工程问题的解决提供了一种新的思路。     

轨道高低自适应测量系统

轨检车的CP-3型轨道高低测量装置采用惯性法测量,测量结果受到行车速度影响.因此在轨检车的CP-3型轨道高低测量装置中将速度分成了三档,测量时依据行车速度由人工进行调节,这给测量带来较大的不便,并容易引入测量误差.为此作者通过对左右高低加速度计输出的加速度信号、位移传感器输出的左右高低加速度计和左右高低测量点的垂向位移信号、车体惯性平台输出的车体倾角信号进行合成处理,并结合自行设计的模拟低通滤波和相应的数字滤波器,实现了加速度滤波器的幅频响应与检测车速度无关,即自适应测量.该系统的现场试验结果表明,高低的检测结果是正确的,可以满足现场使用要求.