[发明专利]一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测系统与方法

权利要求书

1.一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测系统，其特征在于，包括硬件模块和软件模块，所述硬件模块包括PC机、由CCD摄像头与650nm的红外线型激光以及ARM-v7芯片的嵌入式主板组成的激光轮廓传感器，所述PC机和激光轮廓传感器连接；

所述软件模块包括：USB通信模块驱动、命令发出模块、数据接收存储模块、数据读取建立模型模块；

所述硬件模块对钢轨的轮廓进行扫描获取初始轮廓数据，所述软件模块通过对PC机获取的轮廓数据进行处理并可视化。

2.根据权利要求1所述的一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测系统，其特征在于，所述激光轮廓传感器中的ARM-v7芯片的嵌入式主板上连接了650nm的红外线型激光，通过ARM-v7芯片控制该激光的开关；在ARM-v7芯片的嵌入式主板上连接了装有650nm的滤波片的CCD摄像头，ARM-v7芯片控制CCD摄像头采集图像并进行处理之后输出数据；PC机通过USB通信模块驱动与激光轮廓传感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测系统，其特征在于，所述软件模块中软件驱动USB通信模块驱动与激光轮廓传感器通信，此时软件便可通过此通信经命令发出模块发出命令给激光轮廓传感器；激光轮廓传感器获取数据通过USB通信模块驱动将数据传输给软件，软件再通过数据接收存储模块将数据存储至本地；软件通过数据读取建立模型模块将本地的数据进行处理后建模轮廓模型。

4.根据权利要求1所述的一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测系统，其特征在于，所述硬件模块可以向软件模块在1秒内输出50次当前位置获取的轮廓数据。

5.一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将激光轮廓传感器固定在钢轨上；

步骤2，数据采集：

步骤2.1：PC机软件通过USB通信模块驱动将命令发出模块中的扫描开始命令发给激光轮廓传感器，ARM-v7芯片收到命令后控制650nm的红外线性激光和CCD摄像头开始扫描，CCD摄像头传输此刻记录的画面给ARM-v7芯片，CCD摄像头每1秒内输出50次当前位置获取的轮廓数据的速度传输数据，直到PC机软件选择停止选项，发出停止命令给激光轮廓传感器后，激光轮廓传感器便停止扫描；

步骤2.2：激光轮廓传感器扫出一条激光线在钢轨上，由于激光线有线宽，所以直接提取的轮廓线条其实是一个很窄的轮廓面，所以ARM-v7芯片对传输的图片进行图像二值化处理，通过中值定理的数学理论对多条激光线的数据进行滤波处理，然后激光轮廓传感器通过USB通信模块驱动将得到一条精准的轮廓线并输出给PC机；

步骤3，激光轮廓传感器测量出这条亮线上的每一个点的(Z,X)值，PC机通过软件中的数据接收存储模块将数据存储到本地；

步骤4，软件通过数据读取建立模型将本地的数据进行处理后建模轮廓模型，将每一个点的(Z,X)值换算成钢轨剖面的x轴与y轴的值，屏幕上显示钢轨轨头标准轮廓。

6.根据权利要求5所述一种红外激光照射提取钢轨轮廓曲线的检测方法，其特征在于，所述步骤1中激光轮廓传感器发射出的线性激光与钢轨截面平行，激光轮廓传感器与钢轨最高处水平距离为30cm，高度距离为30cm，且CCD摄像头对照在钢轨上方，于竖直方向夹角为45度。