随着高速列车的快速发展,其高速化和重载化对列车的运行安全提出了更高的要求。铸钢车轮作为列车最重要的走行部件,其制造精度决定着列车运行的安全性和稳定性。因此,在生产过程中必须对车轮进行全测全检,保证其出厂时的制造精度。然而,现有的车轮在线检测技术还只停留在对车轮单一截面或部分区域的关键尺寸实施抽样检测,无法完成车轮整体尺寸测量。实际生产线上铸钢车轮关键尺寸的检测主要依靠人工卡尺来完成。但人工检测精度差、效率低、出错率高,难以保证车轮出厂时的尺寸精度,从而给列车运行带来安全隐患。为了实现生产线上铸钢车轮关键尺寸的高精度自动化在线检测,必须快速获取车轮完整的高精度三维形面数据。为此,本文提出了基于多个线激光传感器旋转扫描的铸钢车轮在线三维测量技术,采用多个线激光传感器对车轮进行旋转扫描,并将多视角下测量的数据拼合在一起,快速获取车轮完整的三维数据,进而实现车轮全尺寸的在线检测。具体研究工作如下:首先,探究了铸钢车轮三维测量原理。铸钢车轮的三维测量存在两方面难点:一方面,由于车轮体积大、曲面复杂、深度变化剧烈的特点,必须增大线激光传感器的测量景深,便于实现完整数据的获取;另一方面,车轮旋转扫描过程中测量数据需要进行精确拼合,才能获取车轮完整三维数据。为此,在深入研究了线激光三维重建原理的基础上,分析了线激光传感器测量景深与相机景深之间的关系,指出沙姆相机在保证高精度测量的情况下,可以极大地增加线激光传感器测量景深;同时,研究了多传感器旋转扫描过程中的数据融合原理,为下文的研究奠定基础。其次,研究了多传感器旋转扫描系统的标定方法。多传感器旋转扫描系统标定是实现车轮完整三维数据拼合的关键环节。为此,针对多个采用沙姆相机的线激光传感器旋转扫描系统,提出一种基于二维轮廓数据的多传感器旋转扫描系统标定方法。首先,分别对每个传感器采集的二维轮廓数据提取关键特征,通过建立特征间的匹配关系实现多传感器的相对位姿精确标定;然后,利用激光平面、标靶、转轴三者几何位置约束求解转轴的初始解,并由标靶的几何尺寸约束建立目标优化函数,迭代求解出转轴的精确解。实验证明该方法具有较高的标定精度和良好的稳定性,且标定过程简单,易于实现自动化。在上述基础上,研制了一套铸钢车轮在线三维测量系统。在硬件设计上实现了车轮的自动定位;在软件设计上实现了车轮三维数据的自动化测量、系统自动化标定、关键尺寸的自动化管理。生产现场在线测量实验结果表明,该系统测量精度和稳定性能够满足实际生产的要求。