[发明专利]一种新型的车轴轴颈三维重构方法及系统

说明书

本发明公开了一种新型的圆柱三维重构方法及系统，该方法包括：获取测量机构中线激光位移传感器对轮对车轴的左、右轴颈的动态扫描数据；所述扫描数据为三维点云数据，对所述三维点云数据进行初始计算，生成车轴轴颈的初始拟合参数；利用粒子群算法对所述初始拟合参数进行迭代优化，得到最终拟合参数。该方法在后续的粒子群算法迭代时，由于提高了初次迭代的精度，减少了迭代时间，避免了粒子群算法陷入局部最优的问题，从而获取最优的拟合结果；提高了轮对轴颈的制造精度和装配精度，也提升了高铁列车运行的安全性和乘客乘车的舒适度。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别涉及一种新型的车轴轴颈三维重构方法及系统。

背景技术

目前，中国铁路尤其是中国高铁实现迅猛发展，成为一张闪亮的“中国名片”，对高铁零部件质量的要求越来越高。列车轮对是高铁列车重要的走行部件，它的制造精度和装配精度直接影响到高铁列车运行的安全性和乘客的舒适度。而高铁动车的运行速度越来越快，这对列车轮对制造质量及制造尺寸，尤其是轮对轴颈部分的尺寸提出了更高的要求。

因此，不论在装配过程上，还是在退卸过程中，轮对的垂直度测量都具有重要的意义。垂直度的测量主要由直线与内侧面为测量对象而进行的，车轴作为典型的圆柱类零件，是直线的测量对象，而轮对轴颈部分是在精磨下完成的，要求很高的精度，其拟合或者说三维重构是检测车轴全尺寸的前提。但目前存在的非接触测量方法，精确度还有待提高，也存在误差。

基于此，对于同行从业人员来说，亟需一种新型的车轴轴颈三维重构方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种新型的车轴轴颈三维重构方法及系统，通过三维重构方法获取轮对轴颈精确度较高的初始拟合参数，并在后期迭代过程中更快更好的完成轮对轴颈7个参数的计算,解决目前对非接触测量精确度较低和存在误差的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种新型的车轴轴颈三维重构方法，包括：

S100、获取测量机构中线激光位移传感器对轮对车轴的左、右轴颈的动态扫描数据；

S200、所述扫描数据为三维点云数据，对所述三维点云数据进行初始计算，生成车轴轴颈的初始拟合参数；

S300、利用粒子群算法对所述初始拟合参数进行迭代优化，得到最终拟合参数。

进一步地，所述S100的测量机构，包括：直线位移平台、线激光位移传感器、激光位移传感器固定板及支撑架；

所述直线位移平台用于实现线激光位移传感器的水平方向移动。

进一步地，所述步骤S200包括：

S201、对局部三维点云数据进行平面拟合，生成第一平面；

S202、将线激光位移传感器扫描所得的全部三维点云数据投影至所述第一平面；

S203、在所述第一平面投影数据的两条边缘线上，寻找边缘线上最近两点，作第二平面经过所述最近两点连成的直线，并垂直于所述第一平面，将全部三维点云数据投影在所述第二平面上，形成二维平面圆数据；

S204、在所述二维平面圆数据中任取不共线3个点，视为A₀,B₀,C₀，构建投影坐标系；

S205、求解出所述投影坐标系与点云坐标系之间的旋转平移矩阵，根据旋转平移矩阵将点云坐标系中的点转换到投影坐标系中并拟合圆；所述点云坐标系为线激光位移传感器所采集的三维点云数据所在的坐标系；

S206、通过投影坐标系中的拟合圆获取点云坐标系中轮对轴颈轴线方向向量、轴颈轴线经过一点坐标和轴颈半径的初始拟合参数。

进一步地，所述步骤S201包括：