[发明专利]辙叉心轨型面处理方法及系统

说明书

本发明提供一种辙叉心轨型面处理方法及系统，属于铁路工程机械设备技术领域，包括如下步骤：(1)获取磨耗心轨点云；(2)预处理点云；(3)获取标准心轨点云；(4)配准磨耗心轨点云与标准心轨点云；(5)获取距心轨实际尖端任一截面处的廓形；(6)计算任一截面下心轨的磨耗量与降低值。本发明采集完整的磨耗心轨型面数据，并预处理获取优质点云，然后将实测数据转换到标准心轨坐标系下实现型面对齐，进而获取心轨的磨耗量与降低值，相比于传统的人工卡尺测量，检测更加全面高效，且有效提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及铁路工程机械设备技术领域，具体涉及一种辙叉心轨型面处理方法及系统。

背景技术

道岔是实现列车转向和变道的关键设备，由于辙叉区域处有害空间的存在，列车在通过辙叉时将对心轨造成高速冲击，长此以往心轨表面会逐渐呈现疲劳裂纹、剥离、掉块等伤损。而利用磨削技术清除病害、修复廓形是恢复心轨承运能力并确保铁路安全、高效营运的唯一有效、经济的养护途径。

打磨前往往需获取心轨的病害廓形数据，目前心轨廓形检测是通过断面卡尺标出心轨的几个关键截面，再用降低值检查仪检查实际降低值尺寸实现的。但接触式测量装置在测量过程中难免会与物体接触产生磨损，因此需要不定期对其进行校正，其次受到工人技术水平等人为因素的影响，所以检测精度较低。另外，断面卡尺测量仅选取几个关键截面进行，无法得到完整的三维轮廓数据，所以检测不够全面。同时，由于铁路运量和密度逐年增加，道岔的使用量不断增多，传统的测量方法仍采用手工记录的方式，难以对数据进行综合高效的处理，所以检测效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用二维线激光位移传感器扫描心轨完整廓形，相比于传统的接触式测量，采集数据更为全面、高效，并且不受仪器磨损和工人技术水平的影响，检测精度更高的辙叉心轨型面处理方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种辙叉心轨型面处理方法，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。

优选的，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。

优选的，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。