[发明专利]一种快速换轨作业轨枕螺栓位置检测方法

权利要求书

1.一种快速换轨作业轨枕螺栓位置检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10)线光源(11)投射至轨枕螺栓(40)的表面，由相机(13)采集所述轨枕螺栓(40)的轮廓光影，以获取轨枕螺栓(40)的图像数据；

S20)对获取的轨枕螺栓(40)的图像数据进行处理，当计算出所述轨枕螺栓(40)相对于初始标定状态发生横向偏移时，则发出控制夹钳(30)移动方向和位移量的作业偏移量数据；

S30)根据发出的作业偏移量数据控制所述夹钳(30)移动，以保持所述夹钳(30)与所述轨枕螺栓(40)之间的相对位置关系；

所述步骤S20)进一步包括以下过程：

S21)进行相机(13)的参数标定，以及线光源(11)发出的激光平面标定；

S22)设置参与判断采集图像是否为所述轨枕螺栓(40)的阈值信息；

S23)通过所述相机(13)采集所述轨枕螺栓(40)的图像信息，将所述相机(13)采集的轨枕螺栓(40)的线轨迹拼接成图形面，并判断所述图形面与所述轨枕螺栓(40)的截面是否一致，如果一致则进行所述轨枕螺栓(40)的识别判断；

S24)判断采集图像对应的轨枕螺栓(40)是否在理论的里程间隔内，并是否超出了合理的横向偏移范围，如均满足条件，则判断为轨枕螺栓(40)；

S25)以初始对中状态下的检测值为基准，计算出所述轨枕螺栓(40)相对于初始标定状态的横向偏移量，并得出作业偏移量数据；

S26)将计算出的作业偏移量数据发送至控制板(31)，并由所述控制板(31)向作业油缸控制系统(32)发送动作指令控制所述夹钳(30)的移动方向和位移量；

所述步骤S21)中线光源(11)发出的激光平面标定进一步包括以下过程：

以标定靶平面P₀中的某一点O₀为原点，建立标定坐标系O₀-X₀Y₀Z₀，相机(13)的坐标系为O_c-X_cY_cZ_c；设所述相机(13)的图像平面为P_i，激光平面为P₁，激光平面P₁与标定靶平面P₀相交于直线L，点P为直线L上的一点，设所述点P在标定坐标系上的坐标为(X₀,Y₀,0)，在相机(13)的图像平面中坐标为(X_c,Y_c,Z_c)；点P在所述相机(13)中的像点为p，设像点p在图像平面坐标系中的坐标为(u，v)，将图像平面坐标系中的坐标(u，v)转换至标定坐标系O₀-X₀Y₀Z₀。

2.根据权利要求1所述的快速换轨作业轨枕螺栓位置检测方法，其特征在于，所述步骤S21)中相机(13)的参数标定进一步包括以下过程：

标定所述相机(13)的参数，以确定所述相机(13)的内部参数、外部参数和畸变参数，所述相机(13)的参数包括CCD主点在图像平面坐标系中的坐标、焦距、像素宽度和高度，以及旋转矩阵和平移向量；在标定所述相机(13)的参数前，完成所述相机(13)在工作状态下的光圈和焦距调节，并固定所述相机(13)的姿态。

3.根据权利要求1或2所述的快速换轨作业轨枕螺栓位置检测方法，其特征在于，所述步骤S22)进一步包括以下过程：

设置参与判断采集图像是否为正确的轨枕螺栓(40)的各类阈值，所述阈值包括轨枕螺栓间距、横向偏移量、高度范围、截面积大小、报警条件和初始偏移量。

4.根据权利要求3所述的快速换轨作业轨枕螺栓位置检测方法，其特征在于，所述步骤S23)进一步包括以下过程：

在换轨车(10)运行时，对所述轨枕螺栓(40)的轮廓光影进行连续采集，以所述轨枕螺栓(40)的理论高度为基准，截取在该基准设定上下范围内的扫描图像，从而实现线轨迹到图形面的拼接；将采集到的轨枕螺栓(40)的线轨迹拼接成图形面，并判断所述图形面与所述轨枕螺栓(40)的截面是否一致。