基于图像识别技术全自动机车车辆轮对内距尺检具校准结果的验证.pdf

基于图像识别技术全自动机车车辆轮对内距尺检具校准结果的验证莫炎燕钟汉平覃唐超（柳州科路测量仪器有限责任公司；广西桂景计量检测有限公司）摘要：本文基于图像识别技术全自动机车车辆轮，对内距尺检具检测结果的验证进行探讨，并进行比对测量分析。实验证明：该方法检测结果准确可靠，满足量值溯源要求。关键词：图像识别；校准结果；测量不确定度；验证 ：，：；引言铁路轮对在钢轨上滚动运行时，若轮对内距较大，则易造成车轮横向挤压钢轨，使轨距变宽，且严重时会造成车轮脱轨（落地）；若轮对内距较小，则车轮容易离开钢轨，造成直接脱轨。由于该情况在超差较多时才会发生，而一般的超差会加剧车轮、钢轨的撞击、磨损，使列车运行平衡性、乘座舒适性、机车车辆及钢轨的使用寿命降低。因此，机车车辆轮对内测距（简称“轮对内距）非常重要，其参数采用轮对内距尺测量。目前，大多数计量部门采用微分式机车车辆轮对内距尺检具（结构如图 所示）对轮对内距尺进行检测，对线及读数操作主要靠人工完成。随着计算机及图像技术处理的飞速发展，形成了以图像技术处理全自动测量机车车辆轮对内距尺的智能检测装置（结构见图 ）。?图 微分式轮对内距尺检具?图 全自动轮对内距尺检具 全自动轮对内距尺检具结构、原理全自动轮对内距尺检具主要由底座、固定测座、校对量杆、支架、图像识别系统、运动控制系统等组 计量与测试技术 年第 卷第 期成。在两头设置放置轮对内距尺挂钩的等高铁，固定测座与可调测座间的距离时，用已测的实际长度的校对量杆校对“零位”，用伺服电机检定轮对内距尺各受检点的示值误差。检具通过运动控制系统中的伺服电机，带动高精度光栅尺和图像识别系统，经高速实时图像采集卡转换成数字图像，并输入计算机，按序进行数字图像处理。微分式机车车辆轮对内距尺检具检定数显内距尺的测量不确定度测量模型 式中：检具复现值，；校对量杆长度，；测微头示值误差，；测微头读数，；两测量面的平行度，。微分头的示值误差引入的测量不确定度 根据机车车辆轮对内距尺检具检定规程，微分头示值误差为 ，服从均匀分布，则：槡 校对量杆长度引入的不确定度 校对量杆采用测长机测量，测长机测量误差为：（），量杆长度 ，服从均匀分布，则：（）槡 检具两测量面的平行度引入的测量不确定度 检具两测量面的平行度允许误差为 ，服从均匀分布，则：槡 检具与被检内距尺的温度差引入的测量不确定度 检定时，恒温后的检具与被检内距尺的温度差一般不超过 ，服从均匀分布，则：槡 内距尺检具分度值引入的测量不确定度 内距尺检具的分度值为 ，服从均匀分布，则：槡 线胀系数差引入的测量不确度定 内距尺和内距尺检具的线膨胀系数 （），引入的不确定度服从三角分布，包含因子 槡 ，温度偏离一般不大于 ，则：槡 测量重复性引入的测量不确定度 内距尺重复条件下测量 次，测得值为：、。经计算可得：数显内距尺分辨力引入的不确定度 数显内距尺分辨力为 ，服从均匀分布，则：槡 分辨力与测量重复性取较大者，则合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度为：（）微分式内距尺检具检测刻线式轮对内距尺的测量不确定度检刻线式轮对内距尺与检测数显内距尺的主要分量为刻线式内距尺的分度值及测量重复性。刻线式轮对内距尺测量重复性检测刻线内距尺 次的结果为：、。经计算可得：刻 刻线式轮对内距尺的分度值分度值为 ，可估读至 ，服从三角分布，则：刻槡 因此，分度值与测量复性两者取较大项。合成标准不确定度 刻莫炎燕等：基于图像识别技术全自动机车车辆轮对内距尺检具校准结果的验证 刻 槡 扩展不确定度 （）全自动轮对内距尺检具检定数显内距尺的测量不确定度测量模型：式中：检具复现值，；校对量杆长度，；光栅尺示值误差，；光栅尺读数，；两测量面的平行度，。光栅尺的示值误差引入的测量不确定度 光栅示值误差为 ，服从均匀分布，则：槡 校对量杆长度引入的不确定度 校对量杆采用测长机测量，测长机测量误差 （），量杆长度 ，服从均匀分布，则：（）槡 检具两测量面的平行度引入的测量不确定度 检具两测量面的平行度允许误差为 ，服从均匀分布，则：槡 检具与被检内距尺的温度差引入的测量不确定度 检定时经衡温，检具与被检内距尺的温度差一般不超过 ，则：槡 内距尺分辨力引入的测量不确定度 内距尺的分辨力为 ，服从均匀分布，则：槡 线胀系数差引入的测量不确度定 内距尺和内距尺检具的线膨胀系数 （），引入的不确定度服从三角分布，包含因子 槡 ，温度偏离一般不大于 ，则：槡 测量重复性引入的测量不确定度 内距尺重复条件下测量 次，测得值为：、。经计算可得：分辨力与测量重复性取较大者。光栅尺分辨力引入的测量不确定度 光栅尺分辨力为 ，服从均匀分布，则：槡 合成标准不确定度与扩展不确定度合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度：（）全自动轮对内距尺检具检定刻线式内距尺的测量不确定度检刻线式轮对内距尺与检测数显内距尺的主要分量在于测量重复性。全自动轮对内距尺检具检刻线式轮对内距尺的测量重复性检测刻线内距尺 次的结果为：、。经计算可得：刻 合成标准不确定度 刻 槡 扩展不确定度 （）比对法测量结果 计量与测试技术 年第 卷第 期根据 计量标准考核规范，可通过比对法进行结果验证，如表 、表 所示。表 微分式内距尺检具检测结果单位：内距尺检定点内距尺读数检具各检定点读数校对零位检具读数校对量杆长度示值误差数量 刻线 表 全自动轮对内距尺检具检测结果单位：内距尺检定点内距尺读数检具各检定点读数校对零位检具读数校对量杆长度示值误差数量 刻线 验证分析微分式内距尺检具检测数显轮对内距尺的扩展测量不确定度为 （）；检测刻线式轮对内距尺的扩展测量不确定度为 （）；全自动内距尺检具检测数显轮对内距尺的扩展测量不确定度为 （），检测刻线式轮对内距尺的扩展测量不确定度为 （）。测得值分别为、，则 值为：槡 槡检测数显轮对内距尺 值的计算结果见表 。表 值的计算结果内距尺检定点（）（）数量 刻线 结论综上所述，比对结果 值均小于 ，评价结果满意，全自动轮对内距尺检具可推广使用，满足量值溯源要求。参考文献 （铁道）铁路机车车辆轮对内距尺检具 铁路机车车辆轮对内距尺 测量不确定度评定与表示 计量标准考核规范 （上接第 页）表 温度均匀性校准结果读数时间 最大值 最小值 单次温度均匀性 温度均匀特性 结论本文从半导体功率器件测试用热板应用需求出发，参考表面温度源的校准方法，结合其日常使用情况和经验，提出了热板的校准方法，并通过试验验证了方法的可行性。采用多支自重式传感器进行校准，避免了频繁操作对热板产生的扰动，保证了校准状态与实际工作状态基本相符。由此可知，该方法具备较强的实用性，对开展其校准具有一定的指导意义。参考文献 邹策策 模块电热特性测试试验研究 天津：河北工业大学，周春德，黄其煜 功率半导体热参数的测量 中国集成电路，（）：王慧娟，谢川东，徐阳，等 恒温振荡培养箱校准方法研究 计量与测试技术，（）：徐国春 运动鞋热阻测试方法的研究 计量与测试技术，（）：纪金龙 一种热补偿式高精度表面测温仪的研究 中国计量，（）：李莉，张琳，徐毅 表面温度源温场校准方法探讨 工业计量，（）：莫炎燕等：基于图像识别技术全自动机车车辆轮对内距尺检具校准结果的验证