火车轮对作为重要的可互换行走部件,对火车的安全行驶起着关键性的作用。目前,我国火车轮对的检测仍然停留在手工测量阶段,技术落后,工作效率低下,而日本、美国等发达国家在轮对自动检测方面进行了大量的研究,并开发研制出各种类型的自动检测技术和装置,产生了巨大的经济效益。随着我国工业控制技术领域的巨大进步和市场的开放,给计算机控制技术、信息技术等自动化技术在铁路系统的应用带来了巨大的发展契机。本文介绍了一种基于CCD图像处理的线结构光三维检测技术来实现对火车轮对外径三维检测,并在此基础上完成了相应的软件系统。线结构光三维检测技术以其原理简单,结构易于实现,测试精度较高,在视觉测量中占有重要地位。测量系统由激光器,CCD摄像机、计算机和相应的处理软件构成,该装置能获取被测物体上线结构光光切线截面的世界坐标,进而可进行尺寸检测等三维信息的处理。本文主要包括两个部分:摄像机标定和光切线处理。摄像机标定采用Tsai两步法,利用共面特征点的图像坐标及其对应的世界坐标,求解摄像机的内外参数,确立世界坐标与图像坐标的转换关系。本文是提取共面方格图角点作为特征点,采用Harris算法提取角点,通过改进方法在此基础上得到亚像素级的角点图像坐标。光切线处理是线结构光平面标定以及今后实物检测的基础,包括二值化,滤波,细化等图像处理算法。将共面模板设置在不同位置,获取线结构光与模板相截行成的光切线图像,获得图像坐标后,使用摄像机标定的方程求取对应的世界坐标,再进行拟合,从而求得线结构光平面的方程。联立摄像机标定的方程和线结构光平面方程,可以求解光切线上点对应的世界坐标。