[发明专利]一种建立轨道板外观检测尺寸检测特征的方法

说明书

本发明公开了一种建立轨道板外观检测尺寸检测特征的方法，基于点云处理软件，执行如下步骤：步骤1)导入CRTSⅢ型轨道板的标准三维设计模型；步骤2)建立轨道板三维模型的直接平面特征、直接平面圆特征和直接边界比较点；步骤3)基于已建立的直接平面特征、直接圆特征和直接边界比较点，建立CRTSⅢ型轨道板外形尺寸检测项目的辅助点特征、辅助直线特征和辅助平面特征；步骤4)基于已建立的点特征、平面圆特征、直线特征和平面特征，建立CRTSⅢ型轨道板外形尺寸检测项的直接距离特征和直接角度特征；步骤5)裁剪轨道板三维模型的直接平面特征，减小所述直接平面特征区域范围。

技术领域

本发明属于一种建立轨道板外观检测尺寸检测特征的方法。

背景技术

CRTSⅢ型轨道板是我国自主研发、具有完全自主知识产权的一项重大科技成果，具有耐久性好、稳定性高、经济优势明显等特点。CRTSⅢ型板式无砟轨道总体结构为带挡肩的新型单元板式无砟轨道结构，主要由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土(自流平混凝土调整层)、限位挡台、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土底座等部分组成。CRTSⅢ型无砟轨道板的结构大同小异，目前已经在全国客运专线上推广应用。

CRTSⅢ型轨道板的加工尺寸要求十分严格，其外形加工尺寸偏差要求应在限差内(部分要求0.5mm)。CRTSⅢ型轨道板的外形尺寸检测项目分为10大类，共计19项，主要包括：底座板外观三维尺寸、承轨台内测尺寸和底部坡度以及预埋套管的中心距离、横向偏差和垂向偏差等。

目前，高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道板外形尺寸的检测计算主要有以下两种方法：

第一种是基于马达驱动型全站仪+特殊工装的方式。此类检测计算方法目前在工程上应用最多，可实现轨道板外形尺寸的直接检测。但由于获取数据过程和效率的局限性，该计算方法无法快速计算轨道板外形尺寸，对一块轨道板的外形尺寸进行完整检测计算，花费时间约为40分钟；且需多种检测工装，才能完成所有外形尺寸检测项目的计算；要实现每一块轨道板的检测，效率上难以满足轨道板厂的实际生产检测需求；同时，由于全站仪精度的限制，其测量精度为0.3mm，难以实现0.5mm检测误差的精度要求。

第二种是基于近景摄影测量+机械驱动方式。解放军信息工程大学的卢书在其硕士学位论文《高速铁路轨道板快速精密检测技术研究》中和中国矿业大学的范生宏在其博士学位论文《基于数字摄影测量的轨道板快速检测关键技术研究》中论述了此方法。此类计算方法由于承轨台内侧表面的激光光束数量有限，所获取的每个平面点数量只有大约6个，不能完整重建所有平面的精细模型。

中国发明专利公开号CN103697813A公开了一种无砟轨道板尺寸检测方法及装置。其计算方法虽然实现了CRTSⅢ型轨道板外观尺寸偏差的自动解算，但是该方法还存在以下缺点：(1)获取原始数据时，需要人工方式将装置安装在待检测板上，不能实现完全的自动化检测；(2)该方法布设的照相测量点个数有限，基于有限个数的激光点，不能实现轨道板表面模型的精细化三维重建。

在申请号为201610171840.3、发明名称为“检测CRTSⅢ型轨道板外观尺寸偏差的方法”的中国发明专利申请中，采用激光跟踪仪和手持扫描仪组合方式，实现人工方式的轨道板表面扫描，检测效率和结果精度提高得非常显著。但是其计算原理涉及点云分类算法，计算过程复杂，原始点云数据包含球型自归心工装表面点云数据，非轨道板表面的直接点云数据，忽略了球型自归心工装的制作误差。

在申请号为CN201610409638.X，发明名称为“CRTSⅢ型轨道板加工偏差自动化检测方法及其检测结果的信息化方法”的中国发明专利申请中，利用机械臂及机械滑轨的激光扫描系统采集轨道板点云数据，避免了使用检测工装而可能产生的检测误差。但其点云处理计算过程未能充分应用国内外点云处理软件成果，需完成大量的开发工作，实现过程困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建立轨道板外观检测尺寸检测特征的方法。