[發明專利]轍叉心軌型面處理方法及系統

在審

• 申請號: 202210390914.8
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN115060188A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李建勇;王世豐;郝磊;劉月明;聶蒙
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01N21/88;G06T7/30;G06T17/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

本發明提供一種轍叉心軌型面處理方法及系統，屬于鐵路工程機械設備技術領域，包括如下步驟：(1)獲取磨耗心軌點云；(2)預處理點云；(3)獲取標準心軌點云；(4)配準磨耗心軌點云與標準心軌點云；(5)獲取距心軌實際尖端任一截面處的廓形；(6)計算任一截面下心軌的磨耗量與降低值。本發明采集完整的磨耗心軌型面數據，并預處理獲取優質點云，然后將實測數據轉換到標準心軌坐標系下實現型面對齊，進而獲取心軌的磨耗量與降低值，相比于傳統的人工卡尺測量，檢測更加全面高效，且有效提高了測量精度。

技術領域

本發明涉及鐵路工程機械設備技術領域，具體涉及一種轍叉心軌型面處理方法及系統。

背景技術

道岔是實現列車轉向和變道的關鍵設備，由于轍叉區域處有害空間的存在，列車在通過轍叉時將對心軌造成高速沖擊，長此以往心軌表面會逐漸呈現疲勞裂紋、剝離、掉塊等傷損。而利用磨削技術清除病害、修復廓形是恢復心軌承運能力并確保鐵路安全、高效營運的唯一有效、經濟的養護途徑。

打磨前往往需獲取心軌的病害廓形數據，目前心軌廓形檢測是通過斷面卡尺標出心軌的幾個關鍵截面，再用降低值檢查儀檢查實際降低值尺寸實現的。但接觸式測量裝置在測量過程中難免會與物體接觸產生磨損，因此需要不定期對其進行校正，其次受到工人技術水平等人為因素的影響，所以檢測精度較低。另外，斷面卡尺測量僅選取幾個關鍵截面進行，無法得到完整的三維輪廓數據，所以檢測不夠全面。同時，由于鐵路運量和密度逐年增加，道岔的使用量不斷增多，傳統的測量方法仍采用手工記錄的方式，難以對數據進行綜合高效的處理，所以檢測效率低下。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用二維線激光位移傳感器掃描心軌完整廓形，相比于傳統的接觸式測量，采集數據更為全面、高效，并且不受儀器磨損和工人技術水平的影響，檢測精度更高的轍叉心軌型面處理方法，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一方面，本發明提供一種轍叉心軌型面處理方法，包括如下步驟：

利用位移傳感器進行掃描，獲取磨耗心軌點云作為源點云，建立源點云空間坐標系，并進行精簡預處理；其中，所述的源點云空間坐標系以位移傳感器所在位置為坐標系原點O，將開始掃描方向作為y軸，與開始掃描方向垂直的方向作為x軸，垂直水平面方向作為z軸；

在標準心軌三維模型表面采樣，獲取標準心軌表面點云作為目標點云；建立目標點云空間坐標系，獲取標準心軌點云；

配準精簡預處理后的磨耗心軌點云與標準心軌點云；

利用插值函數對配準后的整個型面插值，獲取距心軌實際尖端任一截面處的廓形；

計算任一截面下心軌的磨耗量與降低值；其中，將實際獲取的磨耗心軌點云的型面與標準心軌點云的型面對齊后，某一截面下磨耗心軌與標準心軌在x＝0處的z坐標差值為磨耗量，實際獲取的磨耗心軌點云的型面翼軌頂面與心軌頂面的z坐標差值為降低值。

優選的，所述配準磨耗心軌點云與標準心軌點云包括：提取精簡后源點云心軌實際尖端處的截面廓線，并將該掃描線的y坐標設為0；利用角度偏差法提取翼軌頂面與側面的圓弧以及翼軌側面與轍叉輪緣槽的圓弧，擬合兩段圓弧分別獲取測量圓心；通過雙圓心法將測量圓心與標準廓線的圓心對齊，獲得剛體變換矩陣，作用于精簡后源點云，完成磨耗心軌點云和標準心軌點云的粗配準；采用迭代最近點算法完成磨耗心軌點云和標準心軌點云的精配準。

優選的，進行精簡預處理包括：將磨耗心軌點云作為源點云，并建立源點云空間坐標系；采用弦高差法，去除源點云中的離散噪點，獲得降噪后源點云；采用高斯濾波，對降噪后源點云中的混雜噪點進行平滑處理，獲得濾波后源點云；采用自適應最小距離法，對濾波后源點云進行稀疏化，獲得精簡后源點云。