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)

在全球铁路的高速、重载以及多里程的发展趋势之下，铁路里程、运行速度以及承载重量的大幅度增加，导致列车车轮踏面的磨耗日趋严重。

列车在高速行进时,车轮和轨道之间的摩擦将不可避免地导致车轮的磨损,造成踏面区域的磨耗和损伤,进一步导致车轮直径及其锥形的变化。车轮的磨耗程度和表面缺陷很大程度上影响着铁路运行的安全性、平稳性，列车行驶速度以及乘客的舒适程度，因此，对列车车轮踏面的外形检测尤为重要[1-3]。车轮轮对踏面的检测方法主要分为接触式检测和非接触式检测2个大类[4-5]。非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处理能力强等优点成为当下的热门课题，有效地解决了精确检测车轮踏面缺陷的困难[6-7]。常用的非接触式测量方法包括激光线结构光扫描法、投影光栅法[8]、数字照相系统、计算机断层扫描 (CT)法等。笔者采用的是条纹光栅法，相位测量轮廓术(PMP)是三维传感测量技术中的重要组成部分，其因测量精度高而得到了广泛关注。该方法采用数字投影仪将计算机生成的相移光栅投影到车轮踏面上，获取变形条纹的空间信息和一个条纹周期内相移条纹的信息，完成车轮踏面的重构。相位测量轮廓术测量大尺寸物体时，需要结合图像拼接和数据融合技术[9-10]，来解决视场界限限制的问题。……