鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)，利用三維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置掃描所創(chuàng)建的三維點(diǎn)云數(shù)字模型，并通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述三維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，從而根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告，檢測(cè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單便捷，檢測(cè)獲得的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)精度高，獲得的測(cè)量分析報(bào)告內(nèi)容全面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路運(yùn)輸是我國(guó)運(yùn)輸事業(yè)的主要力量，它的發(fā)展直接制約著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨 著鐵路事業(yè)的飛快發(fā)展，高速、重載列車(chē)運(yùn)行量的增加，鋼軌的磨損也越來(lái)越嚴(yán)重。鋼軌磨 損是鋼軌質(zhì)量參數(shù)中重要的一項(xiàng)。鋼軌磨損造成鋼軌輪廓尺寸變化，惡化了輪軌動(dòng)力，加大 列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中事故發(fā)生的可能性，減少鋼軌和機(jī)車(chē)的使用壽命。鐵路網(wǎng)的不斷擴(kuò)大和養(yǎng) 護(hù)維修需求的增加對(duì)鋼軌檢測(cè)提出新的要求。
[0003] 鋼軌輪廓尺寸變化是影響鋼軌壽命的主要原因。由于輪軌與鋼軌長(zhǎng)期接觸，導(dǎo)致 鋼軌發(fā)生磨損，造成鋼軌輪廓尺寸變化，減少了鋼軌金屬量，從而減少了鋼軌使用壽命。鋼 軌輪廓尺寸變化，也嚴(yán)重影響機(jī)車(chē)運(yùn)行中的平穩(wěn)性、安全性，增加了輪軌動(dòng)力，所W需要及 時(shí)的對(duì)鋼軌輪廓尺寸進(jìn)行檢測(cè)，保證列車(chē)的正常運(yùn)行。鋼軌輪廓尺寸檢測(cè)可W檢測(cè)出的鋼 軌的磨損W及鋼軌服邊等問(wèn)題，其檢測(cè)結(jié)果決定著鋼軌打磨的必要性W及打磨是否合格， 對(duì)鋼軌打磨有著重要的指導(dǎo)意義。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外的鋼軌輪廓的檢測(cè)方法主要是接觸式和非接觸式，其中，接觸式測(cè)量 的測(cè)量精度較高，但操作繁瑣，測(cè)量效率低，測(cè)量精度低，且接觸式測(cè)量所采用的裝置只能 完成橫斷面或縱斷面的一種測(cè)量。非接觸式測(cè)量采用激光傳感器和線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)同時(shí)測(cè)量 鋼軌橫斷面及縱斷面，但現(xiàn)有的非接觸式測(cè)量的裝置測(cè)量前需要固定在鋼軌上或者固定在 車(chē)輛上，便攜性較差，導(dǎo)致測(cè)量人員操作起來(lái)較為復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)，W解決使用現(xiàn)有技術(shù) 中的鋼軌輪廓檢測(cè)方法所存在的不足。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋼軌輪廓檢測(cè)方法，所述鋼軌輪廓檢測(cè)方 法包括如下步驟：
[0007] 選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)；所述鋼軌輪廓的種類(lèi)包括鋼軌橫斷面輪廓和 /或鋼軌縱斷面輪廓；
[0008] 根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)，使用H維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置進(jìn)行掃 描；
[0009] 所述H維掃描儀獲取當(dāng)前掃描所述鋼軌的位置的H維點(diǎn)云數(shù)字模型；
[0010] 通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)；
[0011] 根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓 數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告。
[0012] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述測(cè)量分析報(bào)告為鋼軌橫斷面輪廓測(cè) 量分析報(bào)告和/或鋼軌縱斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。
[0013] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，根據(jù)已獲 取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌橫斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方法包括 如下步驟：
[0014] 根據(jù)所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法計(jì)算所述鋼軌的軌底 平面及軌腰平面；
[0015] 根據(jù)所述軌底平面及所述軌腰平面計(jì)算出切割平面；所述切割平面垂直于所述軌 底平面及所述軌腰平面；
[0016] 使用所述切割平面切割所述鋼軌的H維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型W獲得所述鋼軌的橫斷面 輪廓圖；
[0017] 根據(jù)所述鋼軌的橫斷面輪廓圖與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的橫斷面輪廓圖對(duì)比，計(jì)算所述鋼軌的 橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，W生成所述鋼軌的橫斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。
[0018] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)包括所述橫 斷面的磨耗量、磨耗面積及徑向磨耗。
[0019] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，根據(jù)已獲 取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌縱斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方法包括 如下步驟：
[0020] 根據(jù)所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法計(jì)算所述鋼軌的軌頭 平面；
[0021] 根據(jù)所述軌頭平面獲得縱向中線曲線；
[002引對(duì)所述縱向中線曲線依次進(jìn)行波長(zhǎng)范圍為10-30mm、30-100mm、100-300mm、 300-1000mm的濾波；
[0023] 根據(jù)每個(gè)波長(zhǎng)范圍濾波后的曲線，計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)范圍的不平順數(shù)據(jù)及1/3倍頻數(shù) 據(jù)，W生成所述鋼軌的縱斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。
[0024] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)， 使用H維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置進(jìn)行掃描是指：
[0025] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述鋼軌的軌頭、軌腰及軌 底；
[0026] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述鋼軌的軌頭；
[0027] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓及鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述鋼軌 的軌腰、軌底及軌頭。
[0028] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型由非鋼軌部分的 掃描數(shù)據(jù)及所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)共同創(chuàng)建。
[0029] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述非鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)為扣件的掃 描數(shù)據(jù)、道巧的掃描數(shù)據(jù)或者地面的掃描數(shù)據(jù)。
[0030] 可選的，在所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法中，所述H維掃描儀為手持式H維掃描儀。
[0031] 本發(fā)明還提供一種鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)，所述鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)包括：
[0032] 選擇模塊，用于選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)；
[0033] H維掃描儀，用于對(duì)所述選擇模塊已選的鋼軌輪廓的種類(lèi)進(jìn)行掃描，并創(chuàng)建H維 點(diǎn)云數(shù)字模型；
[0034] 篩選模塊，用于通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的 掃描數(shù)據(jù)；
[0035] 測(cè)量分析報(bào)告獲取模塊，用于根據(jù)所述篩選模塊所獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù) 據(jù)，獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告。
[0036] 在本發(fā)明所提供的鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓 的種類(lèi)，利用H維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置所創(chuàng)建的H維點(diǎn)云數(shù)字模型，并通過(guò)K-MEANS 聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，從而根據(jù)已獲取的所述鋼軌 部分的掃描數(shù)據(jù)獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告，檢測(cè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單便 捷，檢測(cè)獲得的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)精度高，獲得的測(cè)量分析報(bào)告內(nèi)容全面。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中鋼軌輪廓檢測(cè)方法的流程圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，根據(jù)已獲取的所述鋼軌 部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌橫斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方法的步驟流程圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，根據(jù)已獲取的所述鋼軌 部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌縱斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方法的步驟流程圖；
[0040] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；
[0041] 圖5是標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的橫斷面輪廓圖；
[0042] 圖6是執(zhí)行步驟S13后獲得的鋼軌的橫斷面輪廓圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043]W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)作進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是， 附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用W方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明 實(shí)施例的目的。
[0044] 請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例中鋼軌輪廓檢測(cè)方法的流程圖，如圖1所示，所 述鋼軌輪廓檢測(cè)方法包括如下步驟：
[0045] 首先，執(zhí)行步驟SI,選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)；所述鋼軌輪廓的種類(lèi)包 括鋼軌橫斷面輪廓和/或鋼軌縱斷面輪廓；
[0046] 接著，執(zhí)行步驟S2,根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)，使用H維掃描儀針對(duì)鋼軌 的不同位置進(jìn)行掃描。
[0047] 接著，執(zhí)行步驟S3,所述H維掃描儀獲取當(dāng)前掃描所述鋼軌的位置的H維點(diǎn)云數(shù) 字模型。
[0048] 具體的，分為H種情況：當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述 鋼軌的軌頭、軌腰及軌底。從而獲取所述鋼軌的軌頭、軌腰及軌底的掃描數(shù)據(jù)，由所述鋼軌 的軌腰及軌底的掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建當(dāng)前鋼軌橫斷面輪廓的H維點(diǎn)云數(shù)字模型，更加直觀的觀測(cè) 到當(dāng)前鋼軌橫斷面輪廓的現(xiàn)狀，避免現(xiàn)有技術(shù)中需要依靠人為的計(jì)算測(cè)量的現(xiàn)象，提高了 測(cè)量人員的工作效率。
[0049] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述鋼軌的軌頭，從而獲取 所述鋼軌的軌頭的掃描數(shù)據(jù)，由所述鋼軌的軌頭的掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建當(dāng)前鋼軌縱斷面輪廓的H維點(diǎn)云數(shù)字模型，具有較好的測(cè)量的針對(duì)性，提高工作效率。
[0050] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓及鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用H維掃描儀掃描所述鋼軌 的軌腰、軌底及軌頭，從而獲取所述鋼軌的軌腰、軌底及軌頭的掃描數(shù)據(jù)，由所述鋼軌的軌 腰、軌底及軌頭的掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建當(dāng)前鋼軌縱斷面輪廓及橫斷面輪廓的H維點(diǎn)云數(shù)字模型。 可W同時(shí)獲得鋼軌橫斷面輪廓及縱斷面輪廓，避免單獨(dú)檢測(cè)，單獨(dú)獲取鋼軌橫斷面輪廓或 縱斷面輪廓的工作量，節(jié)約了人力及物力，符合實(shí)際測(cè)量工作的需求。
[0051] 該里需要注意的是，當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，需要使用H維掃描儀掃描沿 鋼軌縱向長(zhǎng)為至少I(mǎi)m的距離，較好的確保H維掃描儀可W掃描采集到鋼軌縱斷面輪廓的 相關(guān)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而創(chuàng)建縱斷面輪廓的H維點(diǎn)云數(shù)字模型。
[0052] 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，需要使用H維掃描儀掃描沿鋼軌縱向長(zhǎng)為至少 IOcm的距離，較好的確保H維掃描儀可W掃描采集到鋼軌橫斷面輪廓的相關(guān)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn) 而創(chuàng)建橫斷面輪廓的H維點(diǎn)云數(shù)字模型。
[0053] 接著，執(zhí)行步驟S4,通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部 分的掃描數(shù)據(jù)。
[0054] 進(jìn)一步地，所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型由非鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)及所述鋼軌部分的掃 描數(shù)據(jù)共同創(chuàng)建；其中，所述非鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)為扣件的掃描數(shù)據(jù)、道巧的掃描數(shù)據(jù)或 者地面的掃描數(shù)據(jù)。為了能夠的獲取工作人員所需求的掃描數(shù)據(jù)，通過(guò)使用K-MEANS聚類(lèi) 算法篩選剔除掉非鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，從而著重對(duì)鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)計(jì)算等 操作，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，提高了工作效率及測(cè)量精準(zhǔn)度。
[0055] 接著，執(zhí)行步驟S5,根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，獲得當(dāng)前 需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告。其中，所述測(cè)量分析報(bào)告為鋼軌橫斷面輪廓測(cè)量 分析報(bào)告和/或鋼軌縱斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。該里提到的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)是指鋼軌橫斷面 輪廓數(shù)據(jù)（即鋼軌橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，其包括所述橫斷面的磨耗量、磨耗面積及徑向 磨耗等相關(guān)數(shù)據(jù)）及鋼軌縱斷面輪廓數(shù)據(jù)（即鋼軌縱斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，其包括濾波數(shù) 據(jù)、不平順數(shù)據(jù)及1/3倍頻數(shù)據(jù)等）。
[0056] 具體的，請(qǐng)參考圖2,圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，根 據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌橫斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方 法的步驟流程圖，具體步驟如下：
[0057]首先，執(zhí)行步驟S10,使用根所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法 計(jì)算所述鋼軌的軌底平面及軌腰平面。
[0058] 接著，執(zhí)行步驟S11，根據(jù)所述軌底平面及所述軌腰平面計(jì)算出切割平面；所述切 割平面垂直于所述軌底平面及所述軌腰平面。
[0059] 具體的，計(jì)算所述切割平面的過(guò)程是利用所述軌底平面的法線TV/及所述軌腰平 面的法線]^計(jì)算出所述切割平面的法線]^ ,由于所述切割平面垂直于所述軌底平面及 所述軌腰平面，故X ，根據(jù)所述切割平面的法線]^就可確定所述切割平面 的方向，進(jìn)而為后續(xù)獲得橫斷面輪廓圖做準(zhǔn)備。
[0060] 接著，執(zhí)行步驟S12,使用所述切割平面切割所述鋼軌的H維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型W獲得 所述鋼軌的橫斷面輪廓圖；
[0061] 接著，執(zhí)行步驟S13,根據(jù)所述鋼軌的橫斷面輪廓圖與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的橫斷面輪廓圖對(duì) 比，計(jì)算所述鋼軌的橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，W生成所述鋼軌的橫斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。 其中，所述橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)包括所述橫斷面的磨耗量、磨耗面積及徑向磨耗。
[0062]具體的，請(qǐng)參考圖5及圖6,圖5為標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的橫斷面輪廓圖；圖6為執(zhí)行步驟S13后獲得的鋼軌的橫斷面輪廓圖。通過(guò)對(duì)比圖5及圖6該兩個(gè)圖，可W較為直觀的獲知圖6 與圖5的差異，并且可W計(jì)算出所述鋼軌橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，為生產(chǎn)所述鋼軌的橫斷 面輪廓測(cè)量分析報(bào)告準(zhǔn)備了條件。
[0063] 請(qǐng)參考圖3,圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，根據(jù)已獲取 的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌縱斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告的方法的步驟 流程圖，具體步驟如下：
[0064] 首先，執(zhí)行步驟S20,根據(jù)所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法計(jì) 算所述鋼軌的軌頭平面。
[0065] 接著，執(zhí)行步驟S21，根據(jù)所述軌頭平面獲得縱向中線曲線。
[0066] 正常標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的軌頭平面的縱向中線為直線，而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的輪軌與鋼軌的接觸， 鋼軌的軌頭會(huì)有不同程度的磨損，故此時(shí)軌頭平面獲得縱向中線為曲線，發(fā)明人通過(guò)結(jié)合 所述軌頭平面的圖形，多次沿縱向取中點(diǎn)的微元化方式最終獲得鋼軌1的軌頭平面的縱向 中線曲線，而縱向中線曲線能夠較好的表征鋼軌1的縱斷面的評(píng)價(jià)參數(shù)，如濾波數(shù)據(jù)、不平 順數(shù)據(jù)及1/3倍頻數(shù)據(jù)等。
[0067]接著，執(zhí)行步驟S22，對(duì)所述縱向中線曲線依次進(jìn)行波長(zhǎng)范圍為10-30mm、 30-100mm> 100-300mm>300-1000mm的濾波。
[0068] 接著，執(zhí)行步驟S23,根據(jù)每個(gè)波長(zhǎng)范圍濾波后的曲線，計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)范圍的縱向 不平順數(shù)據(jù)及所述縱向中線曲線的1/3倍頻數(shù)據(jù)，W生成所述鋼軌的縱斷面輪廓的測(cè)量分 析報(bào)告。
[0069] 其中，H維掃描儀是現(xiàn)有的技術(shù)，其工作原理主要是通過(guò)創(chuàng)建其所掃描物體幾何 表面的點(diǎn)云（pointcloud)，利用點(diǎn)云中的點(diǎn)來(lái)插補(bǔ)成物體的表面形狀，點(diǎn)云中的點(diǎn)的越 多，分布越密集，可W創(chuàng)建更精準(zhǔn)的物體模型（該個(gè)過(guò)程稱(chēng)做H維重建）。本發(fā)明是基于H 維掃描儀掃描鋼軌，W生成所述鋼軌的H維模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)而所述鋼軌的H維模型進(jìn)行 后續(xù)的計(jì)算，整個(gè)操作過(guò)程簡(jiǎn)單，檢測(cè)得到的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)精度高，從而獲得全面可靠的鋼 軌輪廓分析報(bào)告，提高了工作效率，避免慘雜人為操作等因素的影響。
[0070] 優(yōu)選的，所述H維掃描儀為手持式H維掃描儀。手持式H維掃描儀是非接觸式掃 描儀，因此無(wú)需像接觸式掃描儀那樣，將檢測(cè)裝置固定在鋼軌或者車(chē)輛上，且操作過(guò)程方便 便捷，提高了工作效率。為了使手持式H維掃描儀具有較佳的工作性能，通常會(huì)配合手持式 H維掃描儀設(shè)置一些檢測(cè)定位點(diǎn)（所述檢測(cè)定位點(diǎn)為反光材料），該種使用手持式H維掃 描儀時(shí)需要配合設(shè)置一些檢測(cè)定位點(diǎn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所通用的方式，此處不在費(fèi)述。
[0071]當(dāng)然，本發(fā)明所采用的H維掃描儀包括但不局限于手持式H維掃描儀，還可W是 激光掃描儀等，只要選用的H維掃描儀可W獲取鋼軌輪廓的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而可W創(chuàng)建出鋼 軌的H維點(diǎn)云數(shù)字模型即可。
[0072] 請(qǐng)參考圖4,其為本發(fā)明一實(shí)施例中鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。如圖4所示，所 述鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)包括；選擇模塊10,用于選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)；H維掃 描儀11，用于對(duì)所述選擇模塊10已選的鋼軌輪廓的種類(lèi)進(jìn)行掃描，并創(chuàng)建H維點(diǎn)云數(shù)字模 型；篩選模塊12,用于通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃 描數(shù)據(jù)；測(cè)量分析報(bào)告獲取模塊13,用于根據(jù)所述篩選模塊12所獲取的所述鋼軌部分的掃 描數(shù)據(jù)，獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告。
[0073] 綜上，在本發(fā)明所提供的鋼軌輪廓檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)中，根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼 軌輪廓的種類(lèi)，利用H維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置所創(chuàng)建的H維點(diǎn)云數(shù)字模型，并通過(guò) K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述H維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，從而根據(jù)已獲取的 所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告，檢測(cè)過(guò)程操作 簡(jiǎn)單便捷，檢測(cè)獲得的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)精度高，獲得的測(cè)量分析報(bào)告內(nèi)容全面。
[0074] 上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā) 明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述掲示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù) 范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟： 選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)；所述鋼軌輪廓的種類(lèi)包括鋼軌橫斷面輪廓和/或 鋼軌縱斷面輪廓； 根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)，使用三維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置進(jìn)行掃描； 所述三維掃描儀獲取當(dāng)前掃描所述鋼軌的位置的三維點(diǎn)云數(shù)字模型； 通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述三維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)； 根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù) 及測(cè)量分析報(bào)告。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量分析報(bào)告為鋼軌橫 斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告和/或鋼軌縱斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓 時(shí)，根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌橫斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào) 告的方法包括如下步驟： 根據(jù)所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法計(jì)算所述鋼軌的軌底平面 及軌腰平面； 根據(jù)所述軌底平面及所述軌腰平面計(jì)算出切割平面；所述切割平面垂直于所述軌底平 面及所述軌腰平面； 使用所述切割平面切割所述鋼軌的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型以獲得所述鋼軌的橫斷面輪廓 圖； 根據(jù)所述鋼軌的橫斷面輪廓圖與標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的橫斷面輪廓圖對(duì)比，計(jì)算所述鋼軌的橫斷 面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù)，以生成所述鋼軌的橫斷面輪廓測(cè)量分析報(bào)告。
4. 如權(quán)利要求3所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述橫斷面輪廓的評(píng)價(jià)參數(shù) 包括所述橫斷面的磨耗量、磨耗面積及徑向磨耗。
5. 如權(quán)利要求2所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓 時(shí)，根據(jù)已獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，獲得所述鋼軌縱斷面輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào) 告的方法包括如下步驟： 根據(jù)所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)，使用RANSAC平面擬合算法計(jì)算所述鋼軌的軌頭平面； 根據(jù)所述軌頭平面獲得縱向中線曲線； 對(duì)所述縱向中線曲線依次進(jìn)行波長(zhǎng)范圍為10_30mm、30-100mm、100-300mm、300-1000mm 的濾波； 根據(jù)每個(gè)波長(zhǎng)范圍濾波后的曲線，計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)范圍的縱向不平順數(shù)據(jù)及所述縱向中 線曲線的1/3倍頻數(shù)據(jù)，以生成所述鋼軌的縱斷面輪廓的測(cè)量分析報(bào)告。
6. 如權(quán)利要求1所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌 輪廓的種類(lèi)，使用三維掃描儀針對(duì)鋼軌的不同位置進(jìn)行掃描是指： 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓時(shí)，使用三維掃描儀掃描所述鋼軌的軌頭、軌腰及軌底； 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用三維掃描儀掃描所述鋼軌的軌頭； 當(dāng)選擇檢測(cè)鋼軌橫斷面輪廓及鋼軌縱斷面輪廓時(shí)，使用三維掃描儀掃描所述鋼軌的軌 腰、軌底及軌頭。
7. 如權(quán)利要求1所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述三維點(diǎn)云數(shù)字模型由非 鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)及所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)共同創(chuàng)建。
8. 如權(quán)利要求7所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述非鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù) 為扣件的掃描數(shù)據(jù)、道砟的掃描數(shù)據(jù)或者地面的掃描數(shù)據(jù)。
9. 如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的鋼軌輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述三維掃描儀 為手持式三維掃描儀。
10. -種鋼軌輪廓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 選擇模塊，用于選擇當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓的種類(lèi)； 三維掃描儀，用于對(duì)所述選擇模塊已選的鋼軌輪廓的種類(lèi)進(jìn)行掃描，并創(chuàng)建三維點(diǎn)云 數(shù)字模型； 篩選模塊，用于通過(guò)K-MEANS聚類(lèi)算法獲取所述三維點(diǎn)云數(shù)字模型中鋼軌部分的掃描 數(shù)據(jù)； 測(cè)量分析報(bào)告獲取模塊，用于根據(jù)所述篩選模塊所獲取的所述鋼軌部分的掃描數(shù)據(jù)， 獲得當(dāng)前需要檢測(cè)鋼軌輪廓數(shù)據(jù)及測(cè)量分析報(bào)告。
【文檔編號(hào)】G01B21/20GK104359444SQ201410629073
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】周宇, 喬炳龍, 劉博
申請(qǐng)人:上海同儒機(jī)電科技有限公司