[发明专利]一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测装置和方法

权利要求书

1.一种钢轨廓形及波磨的二维激光检测装置，其特征在于，包括二维激光位移传感器、支架、走行小车、编码器和工业计算机，所述的支架和编码器均设置于走行小车上，所述的二维激光位移传感器通过支架固定在走行小车上，所述的工业计算机与二维激光位移传感器和编码器分别通信连接，走行小车包括T字结构件、走行轮和导向轮，T字结构件包括横向件和设置于横向件中央位置并与横向件垂直设置的纵向件，横向件置于列车轨道的一根钢轨上且其延伸方向与钢轨延伸方向一致，横向件的两端分别设有位于端部底面以接触钢轨顶面的走行轮和从端部底面向下伸出以接触钢轨内侧壁的导向轮，纵向件的尾端置于列车轨道的另一根钢轨上，纵向件的尾端底面上设有接触钢轨顶面的走行轮和从尾端底面向下伸出以接触钢轨内侧壁的导向轮，支架设置于纵向件的尾端顶面并支撑二维激光位移传感器朝向钢轨轨头内侧照射，编码器与纵向件尾端的走行轮同轴以记录走行小车的移动数据；

所述的支架包括安装盒、两个三角支架、固定螺柱、固定板，所述的固定板上开有对称设置的月牙槽，固定板通过螺钉穿过月牙槽固定于走行小车上，两个三角支架为直角三角形，三角支架的一条直边固定于固定板的边缘上，斜边上开有槽型孔，安装盒通过固定螺柱固定于斜边的槽型孔中，二维激光位移传感器设置于安装盒内。

2.一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，包括以下步骤：

步骤一，设置二维激光检测装置，保持二维激光位移传感器的激光平面垂直于被测钢轨，并与钢轨断面平行，然后通过调整安装盒的距离和角度，使得被测钢轨轨头以及轨腰与轨底上表面相交的圆弧全部覆盖在二维激光位移传感器发射的激光平面内，完成对二维激光位移传感器的位置调节；

步骤二，钢轨廓形动态检测，设置二维激光位移传感器的采样距离间隔为ΔS，以走行小车上与编码器同轴的走行轮半径为r，每转动一定角度Δθ，工业计算机存储一次二维激光位移传感器获取到的采样点钢轨廓形数据，通过编码器记录采样点在被测钢轨上的位置，实现被测钢轨廓形数据和对应钢轨位置的匹配，并将多个被测钢轨廓形数据返回工业计算机，其中

步骤三，将步骤二中获取的钢轨多个等距离截面的钢轨廓形数据分别进行数据预处理、离散数据点插值、廓形配准以及廓形偏差分析计算，然后进行多轮廓数据的钢轨廓形平均偏差、最大偏差、均方根偏差以及波磨计算。

3.根据权利要求2所述的一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测方法，其特征在于，步骤三中的数据预处理包括数据滤波和数据精简两个步骤：

数据滤波：对于钢轨廓形动态检测数据中明显的突变点，首先采用限幅滤波法将其剔除，当数据存在周期性连续出现的噪声点时，使用加权递推平均滤波法进一步去除周期性出现的噪声；

数据精简：对于二维激光位移传感器采集的数据，用等间距缩减法进行数据精简，考虑遍历原始数据数组，每隔q个数据进行一次采样，采样后的钢轨廓形数据量缩减为原始数据的1/q，其中q取大于1的自然数。