导轨支撑着列车安全行驶,作为中国高铁飞速发展的基石,导轨的磨损检测显得极为必要。动车和高铁的提速,再加上中国乘坐列车的人次急剧增加,使得导轨需要承受更大的压力,从而给导轨造成更严重的损伤。导轨出现严重磨损的时候,使得轨面与列车车轮接触面积减小,会造成列车的不平稳运行,影响乘客们的乘坐舒适度。并且,在导轨的实际铺设过程中,导轨的位置与水平面之间有一定的夹角范围,当夹角超过某个值时会造成导轨纵裂的情况。本实验室已经提出第一代轮廓仪设备,它利用光学成像和图像处理的技术实现。但是第一代轮廓仪测量功能比较单一,只能用来测量磨耗值;并且轮廓仪是架在单轨上运行,它的左右摆动会影响磨耗值的测量。应铁路总公司的要求,它们希望能够看见导轨的完整轮廓,同时增加轨底坡的测量。于是我们对产品进行了改进,从轮廓仪的外形、内部结构和软件系统,做了一些列的改进,同时还增加了一些其他功能。本文将对这些改进和增加的功能进行详细地介绍。首先,本文介绍了国内外关于导轨磨耗测量的有关方法,对两种主要的测量方式进行了介绍。进而说明了本文所述轮廓仪的主要硬件组成和软件系统构成,及其测量的原理。在测量中使用到一些关键技术:激光锁定成像、双相机标定还原和磨耗值的计算方式。其次,阐述了磨耗值计算的改进方法。设备从单相机过度到双相机,在单相机系统中,磨耗值的计算是以基点对齐的;改进之后,在导轨的非工作边增加了一个相机,从而可以充分利用非工作边不磨损的情形,以非工作边圆弧处为基准对齐计算磨耗值。最后,在圆弧处对齐的基础上,阐述了波浪磨耗的计算方法。再论述了一个关键功能的实现:测量轨底坡。轨底坡是一个重要的测量指标,设备利用角度传感器实现轨底坡测量。利用串口通信方式,从传感器中读取数据,然后通过程序计算直接转化成角度值。