[發明專利]一種基于CRTSⅢ型軌道板外形尺寸快速計算方法

有效

• 申請號: 201810109853.7
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108399283B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 葉昌堯;秦飛
• 申請（專利權）人: 中鐵二十二局集團有限公司;中鐵二十二局集團第二工程有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發明公開了一種基于CRTSⅢ型軌道板外形尺寸快速計算方法，包括：步驟1)在點云處理軟件中導入CRTSⅢ型軌道板的標準三維設計模型；步驟2)利用點云處理軟件，建立軌道板三維模型的直接平面特征、直接平面圓特征和直接邊界比較點；步驟3)利用點云處理軟件與已建立的直接平面特征、直接平面圓特征和直接邊界比較點，建立CRTSⅢ型軌道板外形尺寸檢測項目的輔助點特征、輔助直線特征和輔助平面等特征；步驟4)利用點云處理軟件與已建立的點特征、平面圓特征、直線特征和平面特征，建立CRTSⅢ型軌道板外形尺寸檢測項的直接距離特征和直接角度特征；步驟5)利用點云處理軟件，裁剪軌道板三維模型的直接平面特征等等步驟。

技術領域

本發明涉及高速鐵路軌道板檢測領域，特別是涉及一種高速鐵路CRTSⅢ型軌道板外形尺寸的快速計算方法。

背景技術

CRTSⅢ型軌道板是我國自主研發、具有完全自主知識產權的一項重大科技成果，具有耐久性好、穩定性高、經濟優勢明顯等特點。CRTSⅢ型板式無砟軌道總體結構為帶擋肩的新型單元板式無砟軌道結構，主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、配筋的自密實混凝土(自流平混凝土調整層)、限位擋臺、中間隔離層(土工布)和鋼筋混凝土底座等部分組成。CRTSⅢ型無砟軌道板的結構大同小異，目前已經在全國客運專線上推廣應用。

CRTSⅢ型軌道板的加工尺寸要求十分嚴格，其外形加工尺寸偏差要求應在限差內(部分要求0.5mm)。CRTSⅢ型軌道板的外形尺寸檢測項目分為10大類，共計19項，主要包括：底座板外觀三維尺寸、承軌臺內測尺寸和底部坡度以及預埋套管的中心距離、橫向偏差和垂向偏差等。

目前，高速鐵路CRTSⅢ型無砟軌道板外形尺寸的檢測計算主要有以下兩種方法：

第一種是基于馬達驅動型全站儀+特殊工裝的方式。此類檢測計算方法目前在工程上應用最多，可實現軌道板外形尺寸的直接檢測。但由于獲取數據過程和效率的局限性，該計算方法無法快速計算軌道板外形尺寸，對一塊軌道板的外形尺寸進行完整檢測計算，花費時間約為40分鐘；且需多種檢測工裝，才能完成所有外形尺寸檢測項目的計算；要實現每一塊軌道板的檢測，效率上難以滿足軌道板廠的實際生產檢測需求；同時，由于全站儀精度的限制，其測量精度為0.3mm，難以實現0.5mm檢測誤差的精度要求。

第二種是基于近景攝影測量+機械驅動方式。解放軍信息工程大學的盧書在其碩士學位論文《高速鐵路軌道板快速精密檢測技術研究》中和中國礦業大學的范生宏在其博士學位論文《基于數字攝影測量的軌道板快速檢測關鍵技術研究》中論述了此方法。此類計算方法由于承軌臺內側表面的激光光束數量有限，所獲取的每個平面點數量只有大約6個，不能完整重建所有平面的精細模型。

中國發明專利公開號CN103697813A公開了一種無砟軌道板尺寸檢測方法及裝置。其計算方法雖然實現了CRTSⅢ型軌道板外觀尺寸偏差的自動解算，但是該方法還存在以下缺點：(1)獲取原始數據時，需要人工方式將裝置安裝在待檢測板上，不能實現完全的自動化檢測；(2)該方法布設的照相測量點個數有限，基于有限個數的激光點，不能實現軌道板表面模型的精細化三維重建。

在申請號為201610171840.3、發明名稱為“檢測CRTSⅢ型軌道板外觀尺寸偏差的方法”的中國發明專利申請中，采用激光跟蹤儀和手持掃描儀組合方式，實現人工方式的軌道板表面掃描，檢測效率和結果精度提高得非常顯著。但是其計算原理涉及點云分類算法，計算過程復雜，原始點云數據包含球型自歸心工裝表面點云數據，非軌道板表面的直接點云數據，忽略了球型自歸心工裝的制作誤差。

在申請號為CN201610409638.X，發明名稱為“CRTSⅢ型軌道板加工偏差自動化檢測方法及其檢測結果的信息化方法”的中國發明專利申請中，利用機械臂及機械滑軌的激光掃描系統采集軌道板點云數據，避免了使用檢測工裝而可能產生的檢測誤差。但其點云處理計算過程未能充分應用國內外點云處理軟件成果，需完成大量的開發工作，實現過程困難。

發明內容