中国激光, 2020, 47 (11): 1104006, 网络出版: 2020-10-23   

基于ROI-RSICP算法的车轮廓形动态检测 下载: 948次

Dynamic Inspection of Wheel Profile Based on ROI-RSICP Algorithm
作者单位
1 中南大学交通运输工程学院, 湖南 长沙 410075
2 汉阳大学机械工程学院, 首尔04763, 韩国
图 & 表

图 1. 不同情况下的测量车轮廓形示意图。(a)激光平面与车轮表面的交线不过轮心;(b)畸变车轮廓形;(c)激光平面与车轮表面的交线过轮心;(d)无畸变车轮廓形

Fig. 1. Measured wheel profiles under different situations. (a) Intersection line of laser plane and wheel surface not crossing wheel axis; (b) wheel profile with distortion; (c) intersection line of laser plane and wheel surface crossing wheel axis; (d) wheel profile without distortion

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图 2. 车轮廓形磨耗演变示意图

Fig. 2. Wear evolution of wheel profile

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图 3. PointNet点云分割网络图

Fig. 3. Point cloud segmentation network of PoinNet

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图 4. 车轮廓形动态检测流程图

Fig. 4. Flow chart of dynamic inspection of wheel profile

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图 5. 总损失随训练次数的变化曲线

Fig. 5. Total loss versus training times

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图 6. mIoU随训练次数的变化曲线

Fig. 6. mIoU versus training times

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图 7. 基于PointNet提取的ROI部分结果图。(a)无磨耗;(b)轻度磨耗;(c)重度磨耗

Fig. 7. Partial results of extracted ROI based on PointNet. (a) Standard; (b) slightly worn; (c) badly worn

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图 8. ICP、SICP与本文算法的配准精度对比。(a) 原始模型;(b) ICP;(c) SICP;(d) ROI-RSICP

Fig. 8. Accuraccy comparison among ICP, SICP and proposed methods. (a) Original model; (b) ICP; (c) SICP; (d) ROI-RSICP

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图 9. 不同IoU值下的车轮廓形配准结果图。(a)轻微磨耗;(b)严重磨耗

Fig. 9. Registration results of wheel profile under different IoU values. (a) Slightly worn; (b) badly worn

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图 10. 本文方法检测结果与第四种检查器检测结果的差值随IoU的变化

Fig. 10. Difference between inspection result by proposed method and that by the 4th kind of inspector versus IoU

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图 11. 不同夹角下 ICP、SICP与本文算法的稳定性比较。(a) 30°;(b) 35°;(c) 40°;(d) 45°;(e) 50°;(f) 55°;(g) 60°

Fig. 11. Stability comparison of ICP, SICP and proposed methods under different included angles. (a) 30°; (b) 35°; (c) 40°; (d) 45°; (e) 50°; (f) 55°; (g) 60°

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图 12. 各算法计算的踏面磨耗值与第四种检查器检测结果的差值

Fig. 12. Difference between tread wear calculated by each method and result measured by the 4th kind of inspector

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表 1ICP、RSICP、ROI-RSICP算法与人工方法检测的踏面磨耗值

Table1. Tread wear detected by ICP, SICP, ROI-RSICP and artificial methods unit: mm

MethodData typePosition 1Position 2Position 3Position 4Position 5Position 6
ICPSlightly worn1.601.741.881.232.231.49
SICP1.131.271.141.251.561.36
ROI-RSICP1.761.941.991.752.091.84
Artificial method1.801.901.901.802.001.70
ICPbadly worn2.703.112.552.961.042.43
RSICP0.991.011.812.212.141.78
ROI-RSICP4.194.114.154.214.124.39
Artificial method4.104.004.104.304.104.50

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表 2严重磨耗车轮的重复检测结果

Table2. Repeated detection results of badly worn wheel unit: mm

Number ofmeasurementsFlange heightFlange thicknessTread wear
ROI-RSICPArtificial methodROI-RSICPArtificial methodROI-RSICPArtificial method
131.1431.1030.1130.204.144.10
231.1831.1030.0930.104.184.10
331.1231.0030.1230.204.124.00
431.1331.0030.0730.104.134.00
531.1231.1030.1230.204.124.10
631.2031.1030.1030.104.204.10
Mean31.1531.0730.1030.154.154.07
SD0.0330.0510.01940.0540.0330.051

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表 3车轮几何参数的动态检测结果

Table3. Dynamic inspection results of wheel geometric parameters unit: mm

ParameterMethodMeasurement resultMaximumerror
123456
Flange heightROI-RSICP32.1132.0832.1132.0732.0832.04
Artificial method32.232.132.132.132.232.10.12
Flange thicknessROI-RSICP31.0831.1231.1331.1231.1431.14
Artificial method31.231.231.231.131.231.20.12
Tread wearROI-RSICP5.115.085.115.075.085.04
Artificial method5.15.15.15.05.15.00.07

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易倩, 钟浩宇, 刘龙, 刘文龙, 易兵. 基于ROI-RSICP算法的车轮廓形动态检测[J]. 中国激光, 2020, 47(11): 1104006. Yi Qian, Zhong Haoyu, Liu Long, Liu Wenlong, Yi Bing. Dynamic Inspection of Wheel Profile Based on ROI-RSICP Algorithm[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(11): 1104006.

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