在整个铁路运行系统中,机车轮对是影响列车安全行驶的一个重要因素,尤其是近年来,列车不断提速,车辆运行的安全问题也变得更加突出。因此检测机车轮对的磨耗状况是保障行车安全的一项重要措施。而标定系统又是保证轮对磨耗检测精度的关键之一,研究高精度的轮对磨耗在线检测标定系统具有重要的应用价值。本文设计了一套应用于轮对磨耗在线检测的标定系统,完成了摄像机标定以及整个检测过程的动态标定。本文的主要研究内容有:(1)针对轮对磨耗在线检测的原理,提出了基于摄像机针孔模型透视投影原理和迭代计算方法的摄像机标定方法。根据实际检测中的摄像机针孔模型,确定了三维空间坐标和二维图像坐标之间的转换关系,并通过迭代计算的方法得到了摄像机的空间角度和物距参数,为最终轮对磨耗尺寸参数的图像分析计算提供了方法依据。(2)针对轮对磨耗在线检测的特点,提出了整个检测过程的动态标定方法。根据轮对运动模型,确定了轮对基点和触发位置之间的定量关系。然后根据轮对基点的实际图像位置,通过迭代计算得到触发位置偏差,为轮对磨耗在线检测中采集时刻的修正提供了依据。(3)进行了标定系统组成部件的特性参数设计,包括激光源和摄像机的空间位置参数设计、CCD视场和镜头焦距参数设计、摄像机异步触发设计、机车测速方法设计以及标定辅助装置的机械设计。(4)根据提出的摄像机标定方法和动态标定方法,设计了标定系统软件,包括摄像机标定软件和动态标定软件,实现了标定过程中图像采集、图像处理、数据分析的软件功能。最后设计了摄像机标定实验、激光源实验以及动态标定图像预处理实验。实验表明,标定精度达到0.2mm,满足了轮对磨耗在线检测的精度要求。