[发明专利]感应板廓形检测方法和结构

权利要求书

1.感应板廓形检测方法，其特征在于：包括廓形曲线分割方法、廓形匹配方法和廓形形变评价方法三个步骤；

其中廓形曲线分割方法：

要实现对感应板廓形的高精度测量，需对检测廓形中F轨廓形部分，紧固螺丝部分进行自动分割，精确定位它们之间的分割点；由于车体运动过程中，产生的随机振动并不影响检测廓形中感应板廓形、F轨廓形、紧固螺丝廓形的几何分布关系，因此，利用稳定的几何位置分布关系来对廓形曲线进行分割；

STEP1遍历整条轮廓线段，寻找断裂处，较短的作为F轨廓形部分，剩下的点云AH即为感应板廓形部分；

STEP2对于AH点云线段，根据AB/AH、AC/AH、AD/AH、AE/AF、AF/AH、AG/AH的比例，得到按比例分割的线段；

STEP3对于分割好的结果，BC、DE、FG作为紧固螺丝的部分，剩下的即为感应板廓形点云数据P；

廓形匹配方法：

磁浮轨道检测车车体是具有弹簧悬挂装置的多自由度振动系统，安装于车体下方的2D激光传感器会跟随车体一起发生多自由度的随机振动，导致检测的感应板廓形无法直接与标准轮廓自然重合；为了实现感应板廓形的高精度形变状况评价，需要将检测廓形与设计的标准感应板廓形进行高精度匹配；对于廓形点云，为保证其在匹配时点-点之间的角度、位置关系不发生改变，需要进行求解刚体的旋转平移矩阵；

针对检测廓形点云数据P，直接在标准廓形数据上寻找到对应的点集Q，因此，廓形点云的刚性旋转R、平移T变换即转换为求解点云数据P到Q的最小二乘最优解的问题；

将问题转换为如下计算式描述：

其中，n为廓形点云的数量，w_i为点云数据的权重，这里取w_i＝1；

STEP11计算点云数据P、Q的中心点，如式(2)；

STEP12对原数据做减中心处理，得到新的点云数据，如式(3)；

STEP13计算d×d维的协方差矩阵S，如式(4)；

S＝XWY^T (4)

X，Y是d×n维矩阵，这里，d＝1，W为对角矩阵，对角线元素分别为w_i，即W＝diag(w₁,w₂,w₃,...,w_n)；

STEP14由STEP13的S计算SVD分解，即svd(S)可得到S＝UΣV^T，即解得U,V；U,V分别为d×d维和n×n维酋矩阵，Σ为奇异值矩阵；利用SVD分解得到的值，得到旋转矩阵R，计算方法如(5)；

STEP15根据STEP14计算得到的R，可解得T，如式(6)；

STEP15根据上述步骤求得的R,T矩阵，对廓形按式(7)进行旋转、平移，得到最终匹配结果；

其中(x₀,y₀)为原始检测廓形点云坐标点，(x,y)为旋转、平移后的检测廓形点云坐标点；

廓形形变评价方法：

利用钢轨廓形匹配数据的结果，计算廓形形变状况；

STEP111设置廓形匹配阈值W_max，对廓形点云数据进行遍历，对每个点云数据p_i，其对应的点云数据q_i，进行按式(8)计算距离，并完成判断，得到每个点对应的N_i值：

W_i＝dst(p_i,q_i)，

W_i为p_i,q_i两点之间的欧式几何距离；

STEP112计算廓形形变指数D：

2.一种适用于权利要求1所述的感应板廓形检测方法的感应板廓形检测结构，其特征在于：感应板包括左右感应板，分别安装在左右轨道上；在左右感应板上方并排安装两台2D激光测量组件；

2D激光传感器分别在左右感应板上各投射激光光条；

通过2D激光传感器检测出感应板断面廓形，将检测廓形与感应板的标准设计形貌进行比较，得出廓形变化情况，依此评价感应板形变。