[發明專利]分段點自動提取的踏面輪廓擬合方法

在審

• 申請號: 201710436161.9
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107248156A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 蘇釗頤
• 申請（專利權）人: 廣州地鐵集團有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06K9/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 羅毅萍,王麗

技術領域

本發明屬于軌道車輛在線監測技術領域，具體涉及一種分段點自動提取的踏面輪廓擬合方法。

背景技術

城軌交通系統中，輪對是列車走行結構中極其重要的部件，它承載著列車的全部動、靜載荷，是影響列車安全運行的重要因素。列車在長時間的運行過程中，車輪的磨耗會越來越嚴重，當輪緣高和輪緣厚等參數異常時，列車的安全性能會下降。為保證列車運行的安全，需定期對車輪輪緣參數進行檢測，而車輪踏面是輪緣計算的基礎。因此，獲取完整的踏面輪廓顯得十分重要。

目前，我國輪對尺寸的測量引進了基于激光測距的檢測方法，但獲取精確的車輪踏面輪廓是基于激光測距技術的輪對尺寸檢測技術的一大難點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種分段點自動提取的踏面輪廓擬合方法，具有自動提取、擬合精度高、擬合速度快的特點。

為實現上述目的，本發明按以下技術方案予以實現的：

本發明所述的分段點自動提取的踏面輪廓擬合方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據鏡面對稱方式，在軌道內、外側安裝激光位移傳感器S1、S2；

根據所述激光位移傳感器S1、S2獲取各自踏面探測點的坐標數據，并將各自的所述坐標數據轉換至平行于軌道方向的鉛垂面的坐標系；

對兩激光位移傳感器S1、S2對應的所述轉換后的坐標數據進行融合至同一坐標中；

將融入同一坐標中的坐標數據進行特征點提取；

根據所述提取的特征點，確定初始分段區間；

根據所述初始分段區間進行曲線擬合，并求取擬合決定系數；

根據所述擬合確定系數與預設曲線擬合決定系數的閾值進行比較，確定精確分段點；

根據所述精確分段點，確定擬合區間，并且分別對每個區間進行曲線擬合，得到完整的踏面輪廓。

進一步地，所述根據所述激光位移傳感器S1、S2獲取各自踏面探測點的坐標，并將各自的所述坐標轉換至平行于軌道方向的鉛垂面的坐標系的步驟，具體如下：

所述激光位移傳感器S1、S2以激光發射方向為y軸，垂直于激光發射方向為x軸，激光源為坐標原點建立自身坐標系；

對內側激光位移傳感器S1，在自身坐標系下，激光位移傳感器S1輸出的坐標值為(x₁,y₁)，根據下式進行坐標轉換：

u⁽¹⁾＝x₁cosβ₁+y₁sinβ₁

v⁽¹⁾＝x₁cosβ₁-y₁sinβ₁

其中，β₁為內側傳感器S1與鉛垂線的夾角，(u⁽¹⁾,v⁽¹⁾)為原始坐標進行變換后坐標系內的坐標值；

對外側激光位移傳感器S2，在自身坐標系下，外側激光傳感器S2輸出的坐標值為(x₂,y₂)，根據下式進行坐標數據轉換：

u⁽²⁾＝-x₂sinβ₂+y₂cos β₂

v⁽²⁾＝x₂sinβ₂+y₂cosβ₂

其中，β₂為外側傳感器S2與鉛垂線的夾角，(u⁽²⁾,v⁽²⁾)為原始坐標進行變換后坐標系內的坐標值。

進一步地，所述對兩激光位移傳感器S1、S2對應的所述轉換后的坐標進行融合至同一坐標中的步驟之前，還包括對轉換后的坐標進行預處理的步驟：

獲取踏面部分坐標數據點：根據步驟2中得到的坐標變換后的數據點，對傳感器S1、S2，分別提取滿足下式的點：

u_i≥-385

v_i≤350

式中u_i、v_i分別為坐標變換后數據點的橫軸、縱軸坐標；

干擾點濾除：根據所述踏面部分坐標數據點，對激光位移傳感器S1、S2，分別提取滿足下式的點：

|u_i-u_i+1|≤5