[發明專利]一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統

在審

• 申請號: 202010724385.1
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112033299A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張軍政;陳峰;董華利;郝曉東;劉懿樂;孟宇;龔利軍;邊巖;白璐;王順;蔣君;易軍;柳郁達;王啟明;鄧小和;梁婕
• 申請（專利權）人: 中鐵物總技術有限公司;北京金自天正智能控制股份有限公司;冶金自動化研究設計院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：通過內部數據采集模塊中的輪廓傳感器采集鋼軌廓形三維多點數據；通過內部信號采集處理模塊對數據采集模塊采集的數據進行處理，得到輪廓傳感器獲取的鋼軌輪廓原始數據進行處理；通過外部信號采集及處理模塊采集鋼軌進入數據采集模塊的初始信號、測速輪編碼器信號以及鋼軌生產線上其它設備信號，實現鋼軌智能化廓形在線檢測系統與生產線上其它設備間的安全互鎖；通過人機交互模塊實現鋼軌輪廓尺寸數據顯示、報警提示及歷史數據查看。

2.如權利要求1所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：輪廓傳感器采用激光測距原理，安裝于機械結構框架周向上；械結構框架中部用于鋼軌穿過；輪廓傳感器使多個輪廓傳感器的檢測視野在同一平面內，視野覆蓋鋼軌整個鋼軌斷面輪廓，形成非接觸式測量的多傳感器環形封閉視野，使鋼軌運動方向與該環形封閉視野所在平面垂直。

3.如權利要求2所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：輪廓傳感器等距離模式進行間隔采樣。

4.如權利要求1所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：內部數據采集處理模塊包含角度矯正單元、數據重構單元與質量分析單元；

其中，角度校正單元用于輪廓傳感器的多坐標系下的數據擬合，通過基于坐標變換的角度矯正算法實現多坐標系下的數據高精度配準；

數據重構單元用于建立的鋼軌斷面全輪廓數據模型，并提取鋼軌特征點，進行鋼軌尺寸測量；

質量分析單元用于生成標準鋼軌輪廓模型，與前述鋼軌尺寸測量數據進行輪廓差異計算，得到輪廓差異數據。

5.如權利要求4所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：角度矯正單元與內部數據采集處理模塊采用內存讀寫函數實現進程間通訊。

6.如權利要求4所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：基于坐標變換的角度矯正算法如下：

A、將獲取的各個輪廓傳感器檢測的鋼軌輪廓原始數據進行高斯濾波處理；

B、將由步驟A處理后的數據進行灰度值轉化得到坐標數據形式；

C、將坐標數據分割；

D、對分割后的數據進行剛性變換，得到粗配置數據；

E、采用最小二乘法實現鋼軌完整輪廓的高精度配準，實現鋼軌斷面全輪廓數據模型建立，用于特征點提取。

7.如權利要求4所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：數據重構單元還由鋼軌斷面全輪廓數據模型選取特征曲線，根據特征曲線分析振動引起的X軸、Y軸及旋轉偏差，對鋼軌尺寸測量數據進行回歸補償。

8.如權利要求8所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：外部信號采集及處理模塊包括PLC電源、CPU、數字量輸入輸出單元、編碼器輸入單元與以太網通訊單元；

其中，PLC電源用于為外部信號采集及處理模塊提供電力支持；數字量輸入輸出單元用于采集鋼軌進入內部數據采集模塊時的初始信號；編碼器輸入單元用于讀取測速輪編碼器信號；以太網通訊單元實現外部信號采集及處理模塊與鋼軌生產線上其它設備間的數據通訊；CPU用來對采集信號進行處理

9.如權利要求1所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：內部信號采集處理模塊與外部信號采集及處理模塊通過網絡交換機實現同人機交互模塊間的網絡通訊。

10.如權利要求1所述一種鋼軌智能化廓形在線檢測系統，其特征在于：人機交互模塊與內部信號采集處理模塊間采用OPC通訊，與外部信號采集及處理模塊間采用TCP/IP實現數據交換。