[发明专利]辙叉心轨型面处理方法及系统

权利要求书

1.一种辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用位移传感器进行扫描，获取磨耗心轨点云作为源点云，建立源点云空间坐标系，并进行精简预处理；其中，所述的源点云空间坐标系以位移传感器所在位置为坐标系原点O，将开始扫描方向作为y轴，与开始扫描方向垂直的方向作为x轴，垂直水平面方向作为z轴；

在标准心轨三维模型表面采样，获取标准心轨表面点云作为目标点云；建立目标点云空间坐标系，获取标准心轨点云；

配准精简预处理后的磨耗心轨点云与标准心轨点云；

利用插值函数对配准后的整个型面插值，获取距心轨实际尖端任一截面处的廓形；

计算任一截面下心轨的磨耗量与降低值；其中，将实际获取的磨耗心轨点云的型面与标准心轨点云的型面对齐后，某一截面下磨耗心轨与标准心轨在x＝0处的z坐标差值为磨耗量，实际获取的磨耗心轨点云的型面翼轨顶面与心轨顶面的z坐标差值为降低值。

2.根据权利要求1所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，所述配准磨耗心轨点云与标准心轨点云包括：提取精简后源点云心轨实际尖端处的截面廓线，并将该扫描线的y坐标设为0；利用角度偏差法提取翼轨顶面与侧面的圆弧以及翼轨侧面与辙叉轮缘槽的圆弧，拟合两段圆弧分别获取测量圆心；通过双圆心法将测量圆心与标准廓线的圆心对齐，获得刚体变换矩阵，作用于精简后源点云，完成磨耗心轨点云和标准心轨点云的粗配准；采用迭代最近点算法完成磨耗心轨点云和标准心轨点云的精配准。

3.根据权利要求1所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，进行精简预处理包括：将磨耗心轨点云作为源点云，并建立源点云空间坐标系；采用弦高差法，去除源点云中的离散噪点，获得降噪后源点云；采用高斯滤波，对降噪后源点云中的混杂噪点进行平滑处理，获得滤波后源点云；采用自适应最小距离法，对滤波后源点云进行稀疏化，获得精简后源点云。

4.根据权利要求3所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，所述弦高差法为：取一条扫描线中的相邻三点，连接第一点和第三点，计算第二点到所连线段所在直线的距离作为弦高，将弦高与用户设定的阈值比较，若大于阈值则将该点标记为离散噪点，同时移除该点，反之则保留该点；依次判断该条扫描线中所有点，并将该方法作用于每一条扫描线，完成源点云中离散噪点的去除，获得降噪后的源点云。

5.根据权利要求3所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，高斯滤波是指，考虑邻近点与处理点联系随距离增大而减小的特点，设置标准差为sigma，将某一数据点与其前后各N个数据点加权平均，大于操作距离阈值的点被处理成固定的端点；依次对降噪后单条扫描线中除头尾N个点的剩余点滤波，并作用于每一条扫描线，完成源点云中混杂噪点的平滑，获得滤波后的源点云。

6.根据权利要求3所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，自适应最小距离法是指，先按照曲率的变化把数据点分成高曲率区域和低曲率区域，在每个区域由用户分别设定一个最小距离阈值H_d_min和L_d_min，若扫描线中相邻点间距小于该距离阈值则标记该点为冗余点，同时移除该点，反之则保留；依次判断滤波后单条扫描线中的所有点，并作用于每一条扫描线，完成源点云中冗余点的去除，获得精简后的源点云。

7.根据权利要求2所述的辙叉心轨型面处理方法，其特征在于，所述的提取精简后源点云心轨实际尖端处的截面廓线的方式如下：截取辙叉轮缘槽之间的心轨廓线，沿y轴方向取m条廓线，m由用户设定一般为奇数，计算每条廓线的z坐标均值z_i(i＝1,2,…,m)，再对z_i取均值作为这m条廓线所在区域的平均高度z_mean；通过计算相邻区域的平均高度可以看出区域的起伏变化，如果后一片区域的平均高度z_mean连续t次大于前一片区域的平均高度z_mean，说明已经扫描到了心轨实际尖端，则取最后一片区域中间的那条扫描线作为心轨实际尖端处的截面廓线，并将该扫描线的y坐标设为0，其中，t＝(m-1)/2。