[发明专利]感应板廓形检测方法和结构

摘要

本发明公开了感应板廓形检测方法，包括廓形匹配方法、廓形曲线分割和廓形形变评价方法。感应板廓形检测结构包括感应板，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。本发明将检测廓形与标准廓形进行匹配，再通过匹配完成后的结果，对廓形形变进行评价，得到感应板的廓形形变指标，结构合理，方法精准，适于在工程上应用。

主权项

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几个步骤；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，Wi为点云数据的权重，这里取Wi＝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＝XWYT    (4)X，Y是d×n维矩阵，这里，d＝1，W＝diag(w1,w2,w3,...,wn,)；STEP14由STEP13的S计算SVD分解，即svd(S)可得到S＝UΣVT，即解得U,V；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；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Wmax，对廓形点云数据进行遍历，对每个点云数据pi，其对应的点云数据qi，进行按式(8)计算距离，并完成判断，得到每个点对应的Ni值：STEP112计算廓形形变指数D：