[发明专利]通用CRTSⅢ型无砟轨道板关键几何尺寸加工偏差快速检测方法

说明书

本发明公开了一种通用CRTSⅢ型无砟轨道板关键几何尺寸加工偏差快速检测方法，根据CRTSⅢ型轨道板的设计几何尺寸参数建立独立轨枕三维模型，通过轨枕三维模型组合建立相应型号的轨道板三维模型；采用模板驱动的方法完成承轨台点云分割，对承轨台的承轨面及其内外侧钳口面进行标记，并确定预埋套管中心位置和半径；采用顾及承轨台结构特征的点云降采样方法对承轨台点云进行压缩；采用附加预埋套管中心纵向偏差约束的最小二乘表面配准算法进行将左右承轨台三个关键面点云与轨道板中对应轨枕的三维模型对齐；根据CRTSⅢ型轨道板设计参数的定义，在承轨台点云上完成轨道板关键几何尺寸加工偏差的快速检测。本发明通用性和灵活性好，同时精度能够满足检测需求。

技术领域

本发明涉及高速铁路轨道板检测技术领域，具体为一种通用CRTSⅢ型无砟轨道板关键几何尺寸加工偏差快速检测方法。

背景技术

CRTSⅢ型板式无砟轨道板是我国自主研发、具有完全的自主知识产权的一项重大的科技成果，也是我国高速铁路无砟轨道技术实现国产化的重要标志。CRTSⅢ型板式无砟轨道为带挡肩的新型单元式板式无砟轨道，主要由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土、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。为适应不同跨度的梁，CRTSⅢ型轨道板有多种长度不同的型号，不同型号CRTSⅢ轨道板上各承轨台的尺寸是一致的，其差异在于每块板上的轨枕数量、轨枕间隔以及板上第一个轨枕及最后一个轨枕到板端距离不一致。CRTSⅢ轨道板由于采用一体成型技术，若在生产过程中一块轨道板不合格，对后续的所有轨道板的施工布设和精调工作带来巨大影响。因此，轨道板在出厂之前须对每一块轨道板的加工尺寸进行检测，检测项目包括同一承轨槽两相邻套管中心距、预埋套管的歪斜、凸起高度、预埋套管处承轨台横向位置偏差、预埋套管处垂向位置偏差、单个承轨台钳口距离、承轨台与钳口面夹角、承轨面坡度、承轨台间外钳口间距和承轨台外钳口距外侧套管。

目前，高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道板外形尺寸的检测方法主要有：

第一种是人工使用游标卡尺以及相关的检测工装和利用带有马达驱动的全站仪加检测工装的方法对轨道板检测的方法。目前是工程上应用最广泛的检测手段，此方法操作简单，但是需要繁多的检测工装在测量过程中会造成精度的丢失，且需要较多的人员参与检测，繁多的检测项目以及需要较多的检测工装且对需要做检测的场地要求也高，使得检测效率较低。

第二种近景摄影测量加机械驱动的方式：卢书在《高速铁路轨道板快速精密检测技术研究》以及范生宏在《基于数字摄影测量的轨道板快速检测关键技术研究》中论述了此种方法。利用近景摄影测量的检测技术，通过机械驱动的方式，沿着预先设定的对于相机的位置进行标定来采集数据信息，中间还需要一些标靶的设置，而标靶的设置和精度对于最终的检测效率和检测结果有一定程度的影响。

中国发明专利申请号201720916257.0中名称为一种CRTSⅢ型板式无砟轨道板检测系统，利用机械臂以及摄影成像的系统进行数据采集，利用机械臂不同关节处的局部坐标系将扫描结果传入到控制台程序中进行检测，此方法在轨道板的检测效率上有很大的提升，但其在检测过程中依赖于机械臂的定位精度，因此该方法中机械臂的定位误差对于最终检测结果的影响显著。

中国发明专利申请号为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来采集数据结合点云处理算法最终实现了快速的CRTSⅢ型轨道板检测。但是该方法利用激光跟踪仪的姿态将点云纠正到轨道板坐标系，其中激光跟踪仪的精度也会对最终检测结果产生影响。且在对于预埋套管相关检测项目偏差时，借助球形自归心工装，通过扫描的自归心工装顶部球形模型点云来间接来测得预埋套管的中心，此过程中自归心球形工装的误差最终将影响对预埋套管中心的检测结果，且对于规范中要求的预埋套管歪斜值无法检测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种通用性好，精度高，灵活性强的通用CRTSⅢ型无砟轨道板关键几何尺寸加工偏差快速检测方法。技术方案如下：