目前国内在测量车轮各部位的磨损时,都采用人工游标卡尺的检测方法,人工检测存在种种人为因素的影响,如随意性、效率低等,不能同时满足高效、精确、实时的测量要求。寻求新的检测方法对机车轮对参数的动态检测有着广阔的应用前景。在火车车轮的各个部位中,轴颈的检测相对较难,因为机车轮对自身的特殊结构,决定了轴颈的检测需要达到的测量精度为±0.002mm,高于其他部位两个数量级。在分析现有的轮对轴颈测量方法的基础上,本文确定了采用CCD成像拼接法测量机车轮对轴颈的磨损量。采用经准直扩束后的激光光束照射到火车轮对轴颈,再通过光学系统成像到线阵CCD的光敏面上,当轴颈尺寸发生变化时,CCD光敏面上有光照的像元位置也会分别发生变化,通过与事先定标的位置进行比较,就可以测量出机车轮对轴颈的尺寸的变化,从而判断机车轮对的磨损状况。本文首先分析了这种测量方法的可行性,给出了有关参数的数据处理方法,讨论了各种因素对测量精度的影响,给出了相应的误差补偿方法。在此基础上,作者完成了机车轮对轴颈直径高精度检测系统的设计,以及实验室模拟现场环境的检测系统的搭建与调试,其中包括线阵CCD驱动电路、测量信号处理电路、单片机与PC机间通信接口电路等硬件电路的设计,以及线阵CCD驱动程序、单片机数据采集和发送程序、PC机数据接收和处理程序等软件的编写。通过实验室模拟现场环境对塔轮的测量结果表明,所有硬件软件设计达到预定目标和要求,系统工作稳定,表明了该测量方法的可靠性。