[發明專利]一種確定列車輪對軸線的方法

在審

• 申請號: 201410796075.5
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104501719A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 韓濤;姜云緋;李俠;崔朝輝;王洪志;張亨;高建齡
• 申請（專利權）人: 北京康拓紅外技術股份有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/14
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明屬于鐵路列車運行故障檢測領域，具體涉及一種確定列車輪對軸線的方法。

背景技術

輪對是指：機車車輛上與鋼軌相接觸的部分，由左右兩個車輪牢固地壓裝在同一根車軸上所組成。輪對的作用是保證機車車輛在鋼軌上的運行和轉向，承受來自機車車輛的全部靜、動載荷，把它傳遞給鋼軌，并將因線路不平順產生的載荷傳遞給機車車輛各零部件。此外，機車車輛的驅動和制動也是通過輪對起作用的。

車輪上與鋼軌相接觸的部分，即車輪的外圈，在整體輪上稱為輪輞，在輪箍輪上稱輪箍。輪輞或輪箍上與鋼軌相接觸的表面稱為踏面，踏面一側凸起的部分稱為輪緣。輪緣位于鋼軌的內側，可防止輪對滾動脫軌，并起導向作用。車輪上與車軸相結合的部分稱為輪轂。輪轂與輪輞用輪輻連接。輪輻可以是連續的圓盤，稱為輻板；也可以是若干沿半徑方向布置的柱體，稱為輻條。

隨著我國鐵路事業的迅猛發展，采用自動檢測系統進行列車檢修的應用越來越廣泛，輪對尺寸檢測系統是自動檢測系統的一種，進行輪對尺寸檢測的測量基準是輪對軸線。

發明內容

本發明的目的在于提供一種確定列車輪對軸線的方法，該方法用于輪對尺寸檢測的相關系統。一種確定列車輪對軸線的方法，具體步驟如下：

步驟一、將線結構光測量單元放置在鐵軌外側；

所述的線結構光測量單元包括一部面陣相機和兩臺線激光器組成；垂直于軌道外側放置，與輪對的車輪中心間距0.5米至2米的范圍內，兩臺線激光器對稱放置在面陣相機前方。

步驟二、線激光器打出激光到輪對輪輞側面，面陣相機采集輪對輪輞側面圖像；

兩臺線激光器構成線激光光源模塊，打出兩條30度夾角的激光。激光打在輪對輪輞側面上獲得兩條相交的激光線；面陣相機采集輪對輪輞側面圖像。

步驟三、從輪對輪輞側面圖像提取打到輪對輪輞側面上的激光線段。

兩條相交的激光線與輪對輪輞側面相交有共面的激光線段，通過計算機圖像處理技術提取圖像上的激光線段。

步驟四、從激光線段提取在輪對同一圓周上的激光點。

激光線段的末端與輪對輪輞側面的內徑和外徑上均交有激光點，提取至少3個激光點組成一個與車輪圓周共軸線的圓。

步驟五、通過線結構光測量單元獲取激光線上步驟四中提取的激光點的三維坐標；

任取步驟四中共圓的激光點，結合標定面陣相機參數和線激光器的參數，得到激光點的像素坐標值。公式如下

ρP~=A[Rt]Pwaxw+byw+czw=1---(1)]]>

式中ρ為比例系數，為圖像坐標系下的齊次坐標，即輪對輪輞側面圖像上平面的二維坐標；A為面陣相機內參矩陣，P_w＝(x_w,y_w,z_w,1)^T為全局坐標系下的齊次坐標，即空間的三維坐標。a，b，c分別表示線激光器的激光平面方程的系數，R,t為全局坐標系到面陣相機坐標系的旋轉矩陣與平移矢量，通過方程(1)得到激光點的三維坐標值；

步驟六、利用激光點坐標擬合輪輞側面所在的空間平面方程；

利用激光點的三維坐標值，帶入以下公式，擬合出輪對輪輞側面所在的空間平面方程；

ax+by+cz＝1????????????????????(2)

其中，a，b，c分別表示線激光器的激光平面方程的系數。