列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，包括以下步驟：(1)獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集；(2)將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線；(3)分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定點(diǎn)到輪緣端面距離相等；(4)以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得到一系列踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)；(5)將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾動(dòng)圓曲線。本發(fā)明提供的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)，能夠測(cè)量列車(chē)的踏面的滾動(dòng)圓廓形，從而可以看出列車(chē)踏面的磨損程度，測(cè)量精度高。
【專利說(shuō)明】
列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)，尤其涉及 一種通過(guò)選取激光信噪比最佳點(diǎn)來(lái)測(cè)量列車(chē)輪對(duì)直徑的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 列車(chē)輪對(duì)圓周面由輪緣與踏面兩功能曲面組成，踏面與鋼軌接觸實(shí)現(xiàn)承載運(yùn)行， 與輪緣共同用于導(dǎo)向。因此，輪對(duì)圓周面上與鋼軌產(chǎn)生接觸的表面部分都會(huì)產(chǎn)生磨耗，只有 輪緣頂端的圓弧是不與鋼軌接觸的部分，不存在磨耗，而在運(yùn)行中一直保持穩(wěn)定的幾何尺 寸。輪緣的直徑是列車(chē)輪很重要的尺寸，現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)人工使用列車(chē)輪徑尺對(duì)列車(chē)輪對(duì) 直徑進(jìn)行測(cè)量或通過(guò)列車(chē)輪對(duì)幾何尺寸在線測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，輪徑的測(cè)量精度都在 0.5mm〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于以上不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓 形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)，其測(cè)量精度高。
[0004] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] -種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0006] (1)獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集；
[0007] (2)將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線；
[0008] (3)分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定點(diǎn)到輪緣端 面距離相等；
[0009] (4)以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得到一系列踏面滾 動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0010] (5)將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾動(dòng)圓曲線。
[0011] 所述獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集包括：
[0012] (11)獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)；
[0013] (12)將所述坐標(biāo)融合成離散點(diǎn)集。
[0014] 所述獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)包括：
[0015] 在軌道上靠近列車(chē)輪的踏面和輪緣的位置分別設(shè)置激光位移傳感器，從列車(chē)輪進(jìn) 入激光位移傳感器有效測(cè)量范圍到離開(kāi)激光位移傳感器有效測(cè)量范圍止，兩個(gè)激光位移傳 感器分別同步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0016] 將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。
[0017] 所述將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)包括：
[0018] 建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0019] 根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。
[0020] 所述將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線包括：
[0021]將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線；
[0022 ]將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線。
[0023] -種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，包括:離散點(diǎn)集獲取模塊、輪 廓曲線擬合模塊、半徑求解模塊、坐標(biāo)求解模塊以及滾動(dòng)圓曲線擬合模塊，其中，
[0024]離散點(diǎn)集獲取模塊，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集；
[0025] 輪廓曲線擬合模塊，用于將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線；
[0026] 半徑求解模塊，分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定 點(diǎn)到輪緣端面距離相等；
[0027] 坐標(biāo)求解模塊，用于以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得 到一系列踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0028] 滾動(dòng)圓曲線擬合模塊，用于將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾 動(dòng)圓曲線。
[0029] 所述離散點(diǎn)集獲取模塊包括坐標(biāo)獲取單元、坐標(biāo)融合單元、其中，
[0030] 坐標(biāo)獲取單元，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)；
[0031] 坐標(biāo)融合單元，將所述坐標(biāo)融合成離散點(diǎn)集。
[0032] 所述坐標(biāo)獲取單元包括兩個(gè)激光位移傳感器和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，
[0033] 激光位移傳感器，分別設(shè)置在所述列車(chē)輪的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，所述激光位移傳感器分 別同步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0034] 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。
[0035]所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元包括，
[0036] 測(cè)量模型子單元，用于建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0037] 轉(zhuǎn)換子單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。 [0038]所述輪廓曲線擬合模塊包括：
[0039] 分段曲線擬合單元，用于將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線；
[0040] 輪廓曲線擬合單元，用于將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線。
[0041] 采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果：
[0042] 本發(fā)明提供的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)，能夠測(cè)量列 車(chē)的踏面的滾動(dòng)圓廓形，從而可以看出列車(chē)踏面的磨損程度，其所能達(dá)到的測(cè)量精度高于 現(xiàn)有的列車(chē)在線輪對(duì)幾何尺寸測(cè)量技術(shù)及一般維護(hù)用輪徑測(cè)量技術(shù)的精度，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 安裝方便。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法的流程圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中激光位移傳感器與 列車(chē)輪的相對(duì)位置俯視圖；
[0045] 圖3為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中激光位移傳感器測(cè) 量范圍示意圖；
[0046] 圖4為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中激光位移傳感器的 投影示意圖；
[0047] 圖5a和5b分別為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法的激光位 移傳感器A和B是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0048] 圖6為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中融合后的踏面和輪 緣的輪廓的離散點(diǎn)集示意圖；
[0049] 圖7為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中由離散點(diǎn)集擬合形 成的完整輪廓曲線；
[0050] 圖8為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中車(chē)輪動(dòng)態(tài)經(jīng)過(guò)激光 位移傳感器獲取的激光線測(cè)量模型圖；
[0051 ]圖9為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中ai點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示 意圖；
[0052]圖10為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法中車(chē)輪移動(dòng)下的掃 描測(cè)量圖；
[0053] 圖11為本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 如圖1-圖5所示，本發(fā)明列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法包括以下 步驟：
[0055] S101:獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集；
[0056] 具體的，如圖2所示，在軌道上靠近列車(chē)輪的踏面和輪緣的位置分別設(shè)置激光位移 傳感器，其中，標(biāo)號(hào)為A的激光位移傳感器設(shè)置在軌道上靠近輪緣的位置，標(biāo)號(hào)為B的激光位 移傳感器設(shè)置在軌道上靠近踏面的位置，激光位移傳感器A和激光位移傳感器B共同決定的 探測(cè)面與軌道水平面的傾角為45°，也可以為其它角度。圖3為激光位移傳感器A和B的投影 示意圖，激光位移傳感器A和B分別同步獲取部分踏面和輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)，從列車(chē)輪 進(jìn)入激光位移傳感器A和B的有效測(cè)量范圍到離開(kāi)激光位移傳感器A和B的有效測(cè)量范圍止， 兩個(gè)激光位移傳感器分別同步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)，所述截 面為通過(guò)車(chē)輪中軸線的截面或平行于所述車(chē)輪中軸線的截面。
[0057]激光位移傳感器基于激光三角測(cè)量原理，內(nèi)部由激光二極管的光學(xué)系統(tǒng)和CCD線 性感應(yīng)元件組成，激光源發(fā)射的激光在踏面和輪緣形成一條激光帶，其反射光呈一定角度 反射到CCD線性感應(yīng)元件，經(jīng)傳感器的集成電路處理光學(xué)位移數(shù)據(jù)后得到踏面輪廓坐標(biāo)點(diǎn)。 傳感器測(cè)量值通過(guò)X-Y數(shù)據(jù)圖展示出來(lái)，即每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都會(huì)輸出兩個(gè)值，一個(gè)值是離測(cè)量中 心線的距離X，一個(gè)值是離傳感器激光源的距離Y，圖3中區(qū)域C為激光位移傳感器A或B的有 效測(cè)量范圍，其中La為橫向X的最小有效量程，Le為橫向X的最大有效量程，Lm為縱向Y的最 小有效量程，Ln為縱向Y的最大有效量程。
[0058]由于傳感器安裝于軌道兩側(cè)，加之輪軌間的游間造成的橫向位移，實(shí)時(shí)完整輪廓 曲線無(wú)法與靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)輪廓自然重合。再有，由于兩個(gè)激光位移傳感器的安裝位置與水平面 以及軌道均成一定的角度，測(cè)得的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)形成的曲線必然會(huì)產(chǎn)生畸變，故需對(duì)原 始的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)予以矯正。如圖5a和5b所示，對(duì)自有坐標(biāo)系坐標(biāo)的矯正通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)，通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。具體主要通過(guò)兩個(gè)步 驟完成，首先，建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系模型;再根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有 坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。
[0059]轉(zhuǎn)換關(guān)系模型如下：
[0062]式中，（xn(3)，yn(3))為探測(cè)點(diǎn)在傳感器A的自有坐標(biāo)系x (3)o(3)y(3)上的坐標(biāo)，（xn(4)， yn(4))為探測(cè)點(diǎn)在傳感器B的自有坐標(biāo)系x(4)o(4)y (4)上的坐標(biāo)，0為傳感器A的探測(cè)點(diǎn)與y(3)軸 的夾角，^為傳感器4的探測(cè)點(diǎn)與y (4)軸的夾角，（un(3)，Vn(3))為傳感器3的探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo) 系u (3)o(3)v(3)內(nèi)的坐標(biāo)值，（Un(4)， Vn(4))為傳感器4的探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo)系u(4)o(4)v (4)內(nèi)的坐 標(biāo)值。將激光位移傳感器A和B探測(cè)的探測(cè)點(diǎn)在自有坐標(biāo)系的坐標(biāo)按照上述模型轉(zhuǎn)換后得到 探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo)系的坐標(biāo)。
[0063]由于傳感器A和B均只能探測(cè)到部分踏面和輪緣的輪廓的坐標(biāo)，故需要進(jìn)一步將激 光位移傳感器A和B的探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo)系的坐標(biāo)進(jìn)行融合，以得到整個(gè)踏面和輪緣的輪廓 的離散點(diǎn)集。也就是將激光位移傳感器A和B的探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo)系的坐標(biāo)均轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)坐 標(biāo)系中。坐標(biāo)的融合通過(guò)坐標(biāo)融合模型實(shí)現(xiàn)。
[0064] 坐標(biāo)融合模型如下：
[0065] Un = Un⑶Un = Un⑷+ A u
[0066] Vn = Vn⑷Vn = Vn⑷+ A V
[0067] 式中（Un，Vn)為激光位移傳感器A和B的探測(cè)點(diǎn)在中間坐標(biāo)系的坐標(biāo)融合到在基準(zhǔn) 坐標(biāo)系后的坐標(biāo)，u A為激光位移傳感器B的中間坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)在 U軸方向的偏移，v A為激光位移傳感器B的中間坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)在V 軸方向的偏移?；鶞?zhǔn)坐標(biāo)系原點(diǎn)與傳感器A的中間坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，故傳感器A的中間坐標(biāo) 系的原點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的原點(diǎn)的偏移量為0。融合后的踏面和輪緣的輪廓的離散點(diǎn)集 如圖6所示。
[0068] S102:將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線；
[0069] 具體為，先將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線;再將所述分段曲線擬合成完整輪廓 曲線。
[0070] 圖7所示曲線為由離散點(diǎn)集擬合形成的完整輪廓曲線，由于輪軌接觸時(shí)，列車(chē)輪靠 近軌道一側(cè)端面與軌面沒(méi)有發(fā)生磨損和變形，故測(cè)得的完整輪廓曲線上對(duì)應(yīng)列車(chē)輪靠近軌 道一側(cè)端面位置的直線特征最為明顯，將該端面直線設(shè)為車(chē)輪的第一基準(zhǔn)線1，離輪緣端面 70mm的點(diǎn)定為踏面點(diǎn)a，a點(diǎn)到輪緣端面的距離也可以為其它值，在此僅舉例說(shuō)明，輪徑定義 為點(diǎn)a所在圓的半徑r，輪緣的頂點(diǎn)定為n點(diǎn)，n點(diǎn)所在圓的半徑為R，a點(diǎn)與n點(diǎn)的高度差hSP為 輪緣高度。由于踏面外形輪廓的復(fù)雜性，難以用一條確定的曲線擬合整個(gè)踏面輪廓，故先對(duì) 一定范圍內(nèi)的離散點(diǎn)進(jìn)行分段擬合成分段曲線;再將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線， 從而提尚基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)值提取的精確度。
[0071] S103:分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定點(diǎn)到輪緣 端面距離相等；
[0072] 圖8為半徑測(cè)量幾何定位模型圖，根據(jù)擬合得到的完整輪廓曲線求出點(diǎn)a、n在坐標(biāo) 系uoV中的精確坐標(biāo)值，從而可以得出相應(yīng)的n點(diǎn)L1值，8卩n點(diǎn)的V坐標(biāo)，及a點(diǎn)的L2值，即a點(diǎn) 的v坐標(biāo)，所述特定點(diǎn)為a點(diǎn)。
[0073] 定義輪緣頂端n點(diǎn)圓周的精確半徑R，精度0.01mm，由于該圓周直徑在運(yùn)行過(guò)程中 不會(huì)發(fā)生磨耗變化，因此可作為穩(wěn)定的高精度基準(zhǔn)，即R為已知，利用數(shù)據(jù)主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存 對(duì)應(yīng)輪對(duì)鏇修加工的尺寸數(shù)據(jù)。輪對(duì)通過(guò)測(cè)量區(qū)域時(shí)，使輪對(duì)輪緣爬上輪緣測(cè)量支撐軌道， 令輪對(duì)輪緣圓周底部位置與傳感器測(cè)量坐標(biāo)原點(diǎn)同高度，形成如圖8的幾何定位模型，通過(guò) 1?、11丄2，從而可以推算出 &點(diǎn)的半徑4勺值。計(jì)算推導(dǎo)如下：
[0082] S104:以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得到一系列踏面 滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0083]如圖9所示，以傳感器的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立Ys-Xs坐標(biāo)系，通過(guò)R、L1、L2的值及ai 點(diǎn)在該坐標(biāo)系中的函數(shù)關(guān)系Ys-ai = -Xs-ai和ni點(diǎn)在該坐標(biāo)系中的函數(shù)關(guān)系Ys-ni=-Xs-n i，計(jì)算出輪對(duì)圓心0、a i、n i點(diǎn)在Ys -Xs坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
[0089] Ys-〇 = R〇
[0090] 以a點(diǎn)所在滾動(dòng)圓的圓心為原點(diǎn)在滾動(dòng)圓所在平面建立坐標(biāo)系Xo-Y。，計(jì)算ai點(diǎn)相 對(duì)于輪對(duì)圓心的坐標(biāo)Xo-ai、Yo-ai，形成ai點(diǎn)相對(duì)于車(chē)輪圓心的二維坐標(biāo)系。
[0093] 如圖10所示，當(dāng)輪前進(jìn)進(jìn)入激光掃描覆蓋區(qū)域一直到輪對(duì)與軌道的嚙合點(diǎn)到達(dá)傳 感器位置止，傳感器將得到一系列的滾動(dòng)圓周上ai與圓心相對(duì)坐標(biāo)的X〇-ai、Y〇-ai坐標(biāo)值， 通過(guò)對(duì)連續(xù)的ai點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合即可得出激光傳感器所掃描的局部輪對(duì)踏面滾動(dòng)圓曲線 輪廓。再通過(guò)多組傳感器連續(xù)布置可以實(shí)現(xiàn)完整輪廓的掃描測(cè)量。
[0094] S105:將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾動(dòng)圓曲線。
[0095] 圖11提供了一種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，包括:離散點(diǎn)集 獲取模塊201、輪廓曲線擬合模塊202、半徑求解模塊203、坐標(biāo)求解模塊204以及滾動(dòng)圓曲線 擬合模塊205,其中，
[0096]離散點(diǎn)集獲取模塊201，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集；
[0097]輪廓曲線擬合模塊202，用于將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線；
[0098]半徑求解模塊203，分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特 定點(diǎn)到輪緣端面距離相等；
[0099]坐標(biāo)求解模塊204,用于以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算 得到一系列踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0100] 滾動(dòng)圓曲線擬合模塊205,用于將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面 的滾動(dòng)圓曲線。
[0101] 進(jìn)一步的，離散點(diǎn)集獲取模塊201包括坐標(biāo)獲取單元、坐標(biāo)融合單元、其中，
[0102] 坐標(biāo)獲取單元，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)；
[0103] 坐標(biāo)融合單元，將所述坐標(biāo)融合成離散點(diǎn)集。
[0104] 進(jìn)一步的，坐標(biāo)獲取單元包括兩個(gè)激光位移傳感器和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，
[0105] 激光位移傳感器，分別設(shè)置在所述列車(chē)輪的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，所述激光位移傳感器分 別同步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0106] 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。
[0107] 進(jìn)一步的，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元包括，
[0108] 測(cè)量模型子單元，用于建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0109] 轉(zhuǎn)換子單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。 [0110]進(jìn)一步的，輪廓曲線擬合模塊202包括：
[0111] 分段曲線擬合單元，用于將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線；
[0112] 輪廓曲線擬合單元，用于將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線。
[0113] 本發(fā)明提供的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法和系統(tǒng)，能夠測(cè)量列 車(chē)的踏面的滾動(dòng)圓廓形，從而可以看出列車(chē)踏面的磨損程度，其所能達(dá)到的測(cè)量精度高于 現(xiàn)有的列車(chē)在線輪對(duì)幾何尺寸測(cè)量技術(shù)及一般維護(hù)用輪徑測(cè)量技術(shù)的精度，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 安裝方便。
[0114] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管 參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述 各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集； (2) 將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線； (3) 分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定點(diǎn)到輪緣端面距 離相等； (4) 以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得到一系列踏面滾動(dòng)圓 周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)； (5) 將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾動(dòng)圓曲線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，其特征在于， 所述獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集包括： (11) 獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)； (12) 將所述坐標(biāo)融合成離散點(diǎn)集。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，其特征在于， 所述獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)包括： 在軌道上靠近列車(chē)輪的踏面和輪緣的位置分別設(shè)置激光位移傳感器，從列車(chē)輪進(jìn)入激 光位移傳感器有效測(cè)量范圍到離開(kāi)激光位移傳感器有效測(cè)量范圍止，兩個(gè)激光位移傳感器 分別同步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)； 將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，其特征在于， 所述將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)包括： 建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量方法，其特征在于， 所述將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線包括： 將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線； 將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線。6. -種列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括:離散點(diǎn)集獲 取模塊、輪廓曲線擬合模塊、半徑求解模塊、坐標(biāo)求解模塊以及滾動(dòng)圓曲線擬合模塊，其中， 離散點(diǎn)集獲取模塊，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的離散點(diǎn)集； 輪廓曲線擬合模塊，用于將所述離散點(diǎn)集分別擬合成完整輪廓曲線； 半徑求解模塊，用于分別求解得到各個(gè)完整輪廓曲線上特定點(diǎn)的踏面半徑，所述特定 點(diǎn)到輪緣端面距離相等； 坐標(biāo)求解模塊，用于以特定點(diǎn)所在滾動(dòng)圓圓心為原點(diǎn)在建立二維坐標(biāo)系，計(jì)算得到一 系列踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)； 滾動(dòng)圓曲線擬合模塊，用于將踏面滾動(dòng)圓周上的特定點(diǎn)的坐標(biāo)擬合得到踏面的滾動(dòng)圓 曲線。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述離散點(diǎn)集獲取模塊包括坐標(biāo)獲取單元、坐標(biāo)融合單元、其中， 坐標(biāo)獲取單元，用于獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的坐標(biāo)； 坐標(biāo)融合單元，將所述坐標(biāo)融合成離散點(diǎn)集。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述坐標(biāo)獲取單元包括兩個(gè)激光位移傳感器和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元， 激光位移傳感器，分別設(shè)置在所述列車(chē)輪的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，所述激光位移傳感器分別同 步獲取列車(chē)輪不同截面的踏面輪緣的自有坐標(biāo)系坐標(biāo)； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，將所述自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元包括， 測(cè)量模型子單元，用于建立自有坐標(biāo)系到中間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系； 轉(zhuǎn)換子單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系將自有坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為中間坐標(biāo)系坐標(biāo)。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)輪對(duì)踏面標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)圓廓形自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在 于，所述輪廓曲線擬合模塊包括： 分段曲線擬合單元，用于將離散點(diǎn)分區(qū)段擬合成分段曲線； 輪廓曲線擬合單元，用于將所述分段曲線擬合成完整輪廓曲線。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK106052589SQ201610596244
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日 公開(kāi)號(hào)201610596244.X, CN 106052589 A, CN 106052589A, CN 201610596244, CN-A-106052589, CN106052589 A, CN106052589A, CN201610596244, CN201610596244.X
【發(fā)明人】蘇釗頤
【申請(qǐng)人】廣州地鐵集團(tuán)有限公司