CN102864704B - 用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置，包括设在钢轨轨道上的机车，以及三维扫描仪、计数器、激光修复装置和控制装置。本发明利用安装于动力机车车身下的三维扫描仪对钢轨表面进行数据测量，通过与标准钢轨表面的比对得到待修部位的三维CAD图形，利用分层软件实现待修复部位的三维CAD图形到控制激光头运动的数控代码的完整数据链。本发明通过计数器将钢轨表面磨损在线测量与激光在线修复设备关联起来，利用大功率激光器对钢轨表面磨损进行高精度选择性修复，节省修复的时间。本发明采用填丝式激光修复技术修复钢轨侧面和轨头底面等不易修复的部位，野外适应能力强，工作效率高，可以完成不同钢轨磨损类型的修复。

Description

用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置及方法

技术领域

本发明属于铁路钢轨磨损表面修复技术，具体涉及一种用于钢轨表面磨损的在线检测和激光选择性修复的装置及方法。

背景技术

无缝线路是铁路钢轨的主要铺设方式，其经过高密度、重载荷和高速度的长时间运行后，钢轨轨头表面不可避免地会出现各种波磨和侧磨。这些磨损不仅会降低乘客乘车的舒适度，增加轮轨噪音，加大列车运行能耗，严重的甚至会引起断轨，危及行车安全。因此，如何高效、安全的在线修复钢轨磨损表面，提高钢轨的使用寿命，已经成为了铁路线路维护的关键问题之一。

目前主要的钢轨在线修复方式为打磨和焊补。其中，钢轨打磨主要是用打磨装置减少钢轨表面的不平顺，消除轨头表面缺陷及恢复轨头轮廓到原来的设计要求，从而减缓钢轨表面缺陷的发展，提高钢轨表面平滑度，改善旅客乘车的舒适度和延长钢轨的使用寿命。但是，需要指出的是，钢轨打磨修复的深度和次数不能过多，否则其轮廓尺寸与原始尺寸的差距会越来越大。

钢轨焊补技术是广泛采用的一种磨损钢轨修复技术，其方法主要有冷焊、热焊和热喷涂三种。冷焊方法具有焊前不需预热，作业时间短、操作简便的优点，但是焊补层易生成脆硬的马氏体组织，导致焊补层的冲击韧性大大降低，容易在车轮的冲击作用下开裂剥离；热焊方法需要对钢轨进行焊前预热和焊后缓冷，焊补层的组织成分与母体大致相同，但是该方法耗时过长，不利于正常的行车要求；热喷涂方法设备简单，投资小、见效快，但是喷涂效果不易保证，喷涂层厚度薄起不到修复钢轨的目的，喷涂层厚度厚容易出现热应力大、修复层开裂的情况。

西南交通大学陈辉等人采用珠光体堆焊焊条TY320进行了钢轨热焊焊补试验，焊补层组织为珠光体+铁素体，与母材组织没有明显差别，焊补质量良好，但是焊前预热和焊后缓冷工序繁琐，修复效率不高。

西南交通大学陈辉等人还采用Ni29自保护药芯焊丝进行了钢轨冷焊焊补试验，经测验表明焊缝和热影响区没有出现裂纹，但是焊补层硬度稍低和耐磨性较差。

北京工业大学杨胶溪和刘华东采用Trumpf 6000高功率CO₂气体激光器和Fe基合金材料对U71Mn重轨进行了熔覆实验，涂层厚度1mm，无裂纹、气孔等缺陷，但是在熔合区靠近基体处出现了马氏体组织。

中国发明专利文献“一种用于钢轨表面在线处理的移动式激光加工装置”（公告号为CN 101798789A，公布日为2010.08.11）中提到了一种用于钢轨表面激光强韧化处理和修复的在线双工位激光移动式加工装置。该装置采用在线双工位移动式操纵系统，对双轨不同部位进行激光表面强韧化处理与修复，包括了直线钢轨、曲线钢轨、护轮轨、道岔等的激光相变淬火、激光熔凝淬火、激光熔覆、激光合金化、激光毛化和激光冲击强化处理等。该激光加工装置的不足之处是没有将钢轨磨损部位的数据与修复装置的运动结合起来形成完整的数据链；此外，该装置对待修复部位的定位精度不够，加工量大，不能仅对需要修复的钢轨进行选择性修复，修复时间长、修复效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动化程度高、修复速度快、修复质量好及野外适应能力强的钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置，包括设在钢轨轨道上的机车，以及：三维扫描仪：装配在机车车身下方，用于在机车行进过程中对钢轨表面进行快速扫描测量，采集得到钢轨表面三维轮廓数据；计数器：安装在机车轮毂固定架外侧，用于在轨面数据采集过程及激光修复过程中，对钢轨磨损部位进行定位；钢轨修复装置：安装在机车尾部，由机车牵引，根据钢轨磨损部位的三维轮廓数据及与其关联的该处计数器定位数值对钢轨磨损进行定位，并对钢轨磨损部位进行选择性激光修复；控制装置：安装在机车上，用于扫描数据和计数数值的存储和关联处理，以及钢轨修复装置的控制。

其中，所述钢轨修复装置包括两套工位独立的三维运动执行装置和架设在三维运动执行装置下方的激光修复装置。

其中，所述三维运动执行装置包括装配在一起的与钢轨平行的X轴平台、与钢轨垂直且水平设置的Y轴平台、与钢轨垂直且竖直设置的Z轴平台；所述X轴平台、Y轴平台、Z轴平台上均设有装配在一起的导轨、丝杠、电机和滑块，其中，Y轴平台固定在X轴平台的滑块上，Z轴平台固定在Y轴平台的滑块上，并且Z轴平台的滑块上还设有电控旋转台；电控旋转台上设有摆臂。

其中，所述激光修复装置包括通过激光头紧固螺母和激光头紧固装置固定在摆臂上的激光头，以及通过光纤与激光头相连接的外接激光设备，激光头紧固装置上设有送丝口。

其中，所述X轴平台的顶部设有悬臂横梁，悬臂横梁与连杆机构的一端铰接，连杆机构的另一端铰接在机车车身上；并且X轴平台的底部通过支撑架固定在轨道小车上。

一种用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，包括以下操作步骤：

S1.开始前，在三维扫描仪正下方的钢轨上固定一个测量标靶A点，完成对测量初始基准点的定位，同时将轮毂转动圈数计数器置零；

S2.在机车行进过程中，利用三维扫描仪对钢轨的表面进行快速扫描，采集得到钢轨全轮廓的三维数据，同时利用计数器对机车轮毂圈数进行全线记录，采集的三维数据及记录数值存储入控制装置中；在三维扫描仪数据采集完成后，标定扫描终止点B点，同时计数器记录终止时的数值为N_max；

S3.在控制装置中，首先将采集到的钢轨轮廓数据在逆向工程软件中进行三维重构，得到钢轨轮廓的三维实体CAD模型，再将得到的三维实体CAD模型与标准钢轨轮廓数据在三维造型软件中进行布尔运算，得到待修复部位的三维CAD图形，并利用分层软件对得到的三维实体CAD模型进行分层处理，得到NC数控代码，同时记录待修复部位对应的计数器的数值N_i；

S4.首先将计数器示数置零，根据初始标靶A点的定位，将钢轨修复装置复位后，利用机车在钢轨上拖动钢轨修复装置向扫描终止点B点运行；

S5.当激光头到达某一待修复部位时，机车停止运行，控制装置调用步骤S3中生成的该部位的NC数控代码,控制三维运动执行装置进行三轴运动，将激光头定位到待修复部位钢轨磨损表面，完成修复；

S6.完成该部位钢轨磨损的修复后，机车重新启动，重复步骤S5，直至完成所有待修复部位的修复。

其中，所述步骤S5中，当计数器的示数值L_i等于某一待修复部位对应的数值N_i与差值常数ΔN之和，即L_i=N_i+ΔN时，机车停止运行，完成激光头对该处待修复部位的定位；其中，ΔN=H/2πr，r为机车轮毂半径，H为三维扫描仪与激光头的复位点之间的距离。

其中，所述步骤S4中，还可以利用机车拖动钢轨修复装置从终止点B点向初始标靶A点运行，进行钢轨磨损表面的在线修复；此时，步骤S5中，当计数器的示数值L_i满足L_i=Nmax-N_i -ΔN时，机车停止运行，实现激光头对待修复部位P_i的定位。

其中，所述步骤S5中，利用控制装置，控制两套工位独立的三维运动执行装置和激光头，实现一条或两条并行钢轨的在线修复。

其中，所述步骤S5中，利用电控旋转平台，调整激光头、送丝口与待修复钢轨平面的相对位置，实现钢轨顶面及侧面多个位置的修复。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明利用安装于动力机车车身下的三维扫描仪对钢轨表面进行正向数据测量，将采集到的钢轨轮廓数据在逆向工程软件如美国EDS公司的Imageware、韩国INUS公司的Rapidform中进行三维重构，再将得到的三维实体CAD模型与标准钢轨轮廓数据在三维造型软件，如法国达索公司的Solidworks、美国PTC公司的Pro/E、美国欧特尔公司的AutoCAD中进行布尔运算，得到待修复部位的三维CAD图形，并利用分层软件如比利时Materialise公司的Magics或北京太尔公司的AURORA对得到的三维实体CAD模型进行分层处理，得到NC数控代码,保证了设备的加工精度; 通过计数器将钢轨表面磨损在线测量与激光在线修复设备关联起来，利用大功率激光器对钢轨表面磨损进行高精度选择性修复，大大的节省了修复的时间。与传统的激光修复方法相比，本发明采用填丝激光修复技术，可以修复钢轨侧磨和轨头底面磨损等不易修复的部位，工作效率高，可以完成不同线路钢轨磨损类型的修复，大大延长了钢轨的使用寿命。总之，本发明的装置具有结构简洁、机动性强、独立双向操纵系统、选择性填丝修复，修复效率高的特点。

附图说明

图1是本发明在线测量及激光选择性修复装置的结构示意图；

图2是本发明钢轨修复装置的结构示意图；

图3是本发明三维运动执行装置的结构示意图；

图4是本发明激光修复装置的结构示意图；

图5是本发明轨道小车车身框架结构示意图；

图6是本发明钢轨待修复部位定位示意图；

图7是本发明钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法的实现流程图；

图中：1、机车，1-1、机车轮毂，1-2、机车轮毂紧固架，2、三维扫描仪，3、计数器，4、钢轨修复装置，4-1、三维运动执行装置，4-1-1、X轴平台，4-1-2、Y轴平台，4-1-3、Z轴平台，4-1-4、电控旋转台，4-1-5、摆臂，4-2、激光修复装置，4-2-1、激光头，4-2-2、激光头紧固螺母，4-2-3、激光头紧固装置，4-2-4、送丝口，4-2-5、外接激光设备，4-3、支撑架，4-4、轨道小车，4-4-1、小车底座，4-4-2、小车轮毂，4-4-3、轴承螺母，4-4-4、小车轮毂轴承，4-4-5、小车轮毂支架，5、控制装置，6、悬臂横梁，7、连杆机构，8、钢轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示为本发明钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置的结构示意图，包括设在钢轨8轨道上的机车1，以及：三维扫描仪2：装配在机车1车身下方，用于在机车1行进过程中对钢轨表面进行快速扫描测量，采集得到钢轨表面三维轮廓数据；计数器3：安装在机车1轮毂固定架外侧，用于在轨面数据采集过程及激光修复过程中，对钢轨磨损部位进行定位；钢轨修复装置4：安装在机车1尾部，由机车1牵引，根据钢轨磨损部位的三维轮廓数据及与其关联的该处计数器定位数值对钢轨磨损进行定位，并对钢轨磨损部位进行选择性激光修复；控制装置5：安装在机车1上，用于扫描数据和计数数值的存储和处理，以及钢轨修复装置4的控制。

本发明设备设计轻巧，便于移动、钢轨修复装置和三维扫描仪独立的双工位操作系统、采用激光填丝修复的方式进行钢轨表面修复，大大提高了修复的效率。本发明的钢轨表面在线测量由三维扫描仪完成，其固定于机车1车身底部，在机车运动过程中对钢轨表面进行快速扫描测量。将采集的钢轨形貌数据通过三维重构工程软件进行三维重构,并利用分层软件对实体三维模型进行分层处理；将得到的钢轨实体三维CAD模型与标准钢轨三维模型在三维造型软件中进行布尔运算，得到钢轨待修复部位的三维CAD图形。当修复时，控制系统调用待修复处的NC数控代码，控制三维运动执行装置完成激光头对待修复钢轨的定位并采用激光填丝堆焊的方式对钢轨磨损表面进行选择性修复。

如图2所示为本发明钢轨修复装置的结构示意图。图2中，钢轨修复装置4包括两组独立工位的三维运动执行装置4-1和架设在三维运动执行装置4-1下方的激光修复装置4-2，由控制装置5控制实现一条或两条并行钢轨的在线修复。

如图3所示为本发明三维运动执行装置4-1的结构示意图。图3中，三维运动执行装置4-1包括装配在一起的与钢轨8平行的X轴平台4-1-1、与钢轨8垂直且水平设置的Y轴平台4-1-2、与钢轨8垂直且竖直设置的Z轴平台4-1-3；所述X轴平台4-1-1、Y轴平台4-1-2、Z轴平台4-1-3上均设有装配在一起的导轨、丝杠、电机和滑块，其中，Y轴平台4-1-2固定在X轴平台4-1-1的滑块上，Z轴平台4-1-3固定在Y轴平台4-1-2的滑块上，并且Z轴平台4-1-3的滑块上还设有电控旋转台4-1-4；电控旋转台4-1-4上设有摆臂4-1-5；X轴平台4-1-1的顶部设有悬臂横梁6，悬臂横梁6与连杆机构7的一端铰接，连杆机构7的另一端铰接在机车1车身上；并且X轴平台4-1-1的底部通过支撑架4-3固定在轨道小车4-4上。

本发明采用三坐标轴运动与旋转平台的旋转相结合，可以使用三组伺服电机通过驱动丝杠或者皮带传动的方式，实现激光头4-2-1沿导轨进行XYZ三坐标轴中的任意运动，将激光头4-2-1定位在钢轨待修复部位；激光头4-2-1通过激光紧固件固定在电控旋转台4-1-4上，可以通过电控旋转台4-1-4的转动使激光头4-2-1、焊丝和待修复表面的相对位置达到最佳，提高修复的质量和效率。 

本发明的钢轨修复装置4在平时通过悬臂横梁6和连杆机构7固定在机车车身上部或者悬挂于车厢内部，只有在设备工作时，才放置在机车1尾部的钢轨轨道上，由机车1牵引，通过底部的轨道小车4-4，实现步进式前进。如图5所示为轨道小车4-4的结构示意图，该轨道小车4-4包括小车底座4-4-1，小车轮毂4-4-2通过小车轮毂支架4-4-5、小车轮毂轴承4-4-4和轴承螺母4-4-3装设在小车底座4-4-1底部。在工作时轨道小车4-4放置在待修复钢轨上，使激光头4-2-1在三维运动执行装置4-1上进行平稳性修复；该部位修复完成后，钢轨修复装置4暂停，机车1重新启动，移动到下一钢轨部位进行磨损检测和修复工序。

如图4所示为本发明激光修复装置的结构示意图。图4中，激光修复装置4-2包括通过激光头紧固螺母4-2-2和激光头紧固装置4-2-3固定在摆臂4-1-5上的激光头4-2-1，以及通过光纤与激光头4-2-1相连接的外接激光设备4-2-5，激光头紧固装置4-2-3上设有送丝口4-2-4。

本发明中采用填丝式激光修复技术，可以修复钢轨侧面和轨头底面等不易修复部位的磨损，解决了通过送粉式激光熔覆技术送粉装置安装复杂，浪费时间的不足，同时采用填丝式的激光修复技术克服了铁路野外作业如强风等恶劣环境的影响，使该装置可以对不同线路、钢轨任意部位的磨损表面进行在线修复。

如图6所示为本发明钢轨待修复部位定位示意图，图中，A点为初始标靶，B点为终止点位置，扫描时机车1从A点向B点运行；P_i为扫描时确定的待修复部位，N_i为扫描时确定待修复部位P_i对应的计数器3的数值，N₀为计数器3的初始值，N_max为到达扫描终止点B时计数器3的数值；L_i为修复时激光头4-2-1定位待修复部位P_i时计数器3的示数值。

本发明可以由机车1拖动钢轨修复装置4，从初始标靶A点向终止点B点复位修复，此时，激光头4-2-1对待修复部位P_i的定位：L_i=N_i+ΔN；也可以由机车1拖动钢轨修复装置4，从终止点B点向初始标靶A点返程修复，此时，激光头4-2-1对待修复部位P_i的定位：L_i=N_max-N_i-ΔN。其中，ΔN=H/2πr，r为机车轮毂半径，H为三维扫描仪3与激光头4-2-1的初始状态点之间的距离。

如图7所示为本发明钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法实现流程图。本发明在实施中，钢轨的表面测量和修复是依次进行的。本方法包括的操作步骤为：

S1.开始前首先完成测量及修复定位的准备工作：在三维扫描仪2正下方的钢轨上固定一个测量标靶A，完成对测量初始基准点的定位，同时将轮毂转动圈数计数器3置零。

S2.在机车1行进过程中，位于机车1车身底部的三维扫描仪2，通过内部光路系统的偏转，对钢轨的表面进行正向扫描测量，完成钢轨轮廓的三维数据采集，同时利用计数器3对机车1的位置即机车轮毂圈数同步进行实时记录，采集的三维数据及记录数值存储入控制装置5中；在测量结束时，在终止位置安置标靶，标定终止点位置B点，作为下一扫描工序或返程进行修复的初始点，同时计数器3记录终止时的数值为N_max。

S3.在控制装置5中，首先将采集到的钢轨轮廓数据在逆向工程软件如美国EDS公司的Imageware、韩国INUS公司的Rapidform中进行三维重构，得到钢轨轮廓的三维实体CAD模型，再将得到的三维实体CAD模型与标准钢轨轮廓数据在三维造型软件，如法国达索公司的Solidworks、美国PTC公司的Pro/E、美国欧特尔公司的AutoCAD中进行布尔运算，得到待修复部位的三维CAD图形，并利用分层软件如比利时Materialise公司的Magics或北京太尔公司的AURORA对得到的三维实体CAD模型进行分层处理，得到NC数控代码。及时记录扫描过程中确定的待修复部位P_i对应的计数器数值N_i，将计数器3的数值与三维扫描仪2采集的数据相关联，用于标定待修复部位P_i。

S4.首先将计数器3示数置零，根据初始标靶A的定位，将钢轨修复装置4复位，利用机车1在钢轨上拖动钢轨修复装置4向扫描终止点B点运行，当计数器3的示数值L_i等于待修复部位P_i对应的数值N_i与差值常数ΔN之和，即L_i=N_i+ΔN时，机车1停止，完成了激光头4-2-1对待修复部位P_i的定位；其中，H为三维扫描仪3与激光头4-2-1的初始状态点之间的距离，ΔN=H/2πr，r为机车轮毂半径。

或者在机车1返程时，计数器3的示数值L_i满足 L_i=N_max-N_i-ΔN时，机车1停止，同样实现了激光头4-2-1对待修部位P_i的定位。针对机车1定位存在的误差Δl，可以通过调整ΔN的数值进行误差补偿，实现激光头4-2-1对待修复部位P_i的精确定位。

S5.机车1在修复行进过程中，在钢轨的无损区域处，机车1较快通过；在接近待修复部位的区域时，机车1减速慢行；当计数器3的示数值L_i满足停车要求时，机车1停止运行；控制装置5调用该待修复处用于控制激光头4-2-1三维运动的NC代码，并在线控制伺服电机驱动三维运动执行装置4-1按照得到的运动指令进行三轴向运动，将激光头4-2-1定位到待修复部位；并且调整电控旋转平台4-1-4的转动，调整激光头4-2-1、送丝口4-2-4与待修复钢轨平面的相对位置，使送死角度处于最优角度；利用控制装置5，控制两套工位独立的三维运动执行装置4-1和激光头4-2-1，实现一条或两条并行钢轨的在线修复。

S6.完成该部位钢轨磨损的修复后，机车1重新启动，重复步骤S5，直至完成所有待修复部位的修复。

本发明不仅局限于上述具体实施方案，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置，其特征包括设在钢轨(8)轨道上的机车(1)，以及：

三维扫描仪(2)：装配在机车(1)车身下方，用于在机车(1)行进过程中对钢轨表面进行快速扫描测量，采集得到钢轨表面三维轮廓数据；

计数器(3)：安装在机车(1)轮毂固定架外侧，用于在轨面数据采集过程及激光修复过程中，对钢轨磨损部位进行定位；

钢轨修复装置(4)：安装在机车(1)尾部，由机车(1)牵引，根据钢轨磨损部位的三维轮廓数据及与其关联的该处计数器定位数值对钢轨磨损进行定位，并对钢轨磨损部位进行选择性激光修复；

控制装置(5)：安装在机车(1)上，用于扫描数据和计数数值的存储和关联处理，以及钢轨修复装置(4)的控制；

所述钢轨修复装置(4)包括两套工位独立的三维运动执行装置(4-1)，每套三维运动执行装置(4-1)的下方都设有一套激光修复装置(4-2)；

所述三维运动执行装置(4-1)包括装配在一起的与钢轨(8)平行的X轴平台(4-1-1)、与钢轨(8)垂直且水平设置的Y轴平台(4-1-2)、与钢轨(8)垂直且竖直设置的Z轴平台(4-1-3)；所述X轴平台(4-1-1)、Y轴平台(4-1-2)、Z轴平台(4-1-3)上均设有装配在一起的导轨、丝杠、电机和滑块，其中，Y轴平台(4-1-2)固定在X轴平台(4-1-1)的滑块上，Z轴平台(4-1-3)固定在Y轴平台(4-1-2)的滑块上，并且Z轴平台(4-1-3)的滑块上还设有电控旋转台(4-1-4)；电控旋转台(4-1-4)上设有摆臂(4-1-5)。

2.根据权利要求1所述的用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置，其特征在于：所述激光修复装置(4-2)包括通过激光头紧固螺母(4-2-2)和激光头紧固装置(4-2-3)固定在摆臂(4-1-5)上的激光头(4-2-1)，以及通过光纤与激光头(4-2-1)相连接的外接激光设备(4-2-5)，激光头紧固装置(4-2-3)上设有送丝口(4-2-4)。

3.根据权利要求1所述的用于钢轨表面在线测量及激光选择性修复的装置，其特征在于：所述X轴平台(4-1-1)的顶部设有悬臂横梁(6)，悬臂横梁(6)与连杆机构(7)的一端铰接，连杆机构(7)的另一端铰接在机车(1)车身上；并且X轴平台(4-1-1)的底部通过支撑架(4-3)固定在轨道小车(4-4)上。

4.用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，该方法使用如权利要求1所述的用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复的装置，其特征包括以下操作步骤：

S1.开始前，在三维扫描仪(2)正下方的钢轨上固定一个测量标靶A点，完成对测量初始基准点的定位，同时将轮毂转动圈数计数器(3)置零；

S2.在机车(1)行进过程中，利用三维扫描仪(2)对钢轨的表面进行快速扫描，采集得到钢轨全轮廓的三维数据，同时利用计数器(3)对机车轮毂圈数进行全线记录，采集的三维数据及记录数值存储入控制装置中；在三维扫描仪(2)数据采集完成后，标定扫描终止点B点，同时计数器(3)记录终止时的数值为Nmax；

S3.在控制装置(5)中，首先将采集到的钢轨轮廓数据在逆向工程软件中进行三维重构，得到钢轨轮廓的三维实体CAD模型，再将得到的三维实体CAD模型与标准钢轨轮廓数据在三维造型软件中进行布尔运算，得到待修复部位的三维CAD图形，并利用分层软件对得到的三维实体CAD模型进行分层处理，得到NC数控代码，同时记录待修复部位对应的计数器(3)的数值Ni；

S4.首先将计数器(3)示数置零，根据初始标靶A点的定位，将钢轨修复装置(4)复位后，利用机车(1)在钢轨上拖动钢轨修复装置(4)向扫描终止点B点运行；

S5.当激光头(4-2-1)到达某一待修复部位时，机车(1)停止运行，控制装置(5)调用步骤S3中生成的该部位的NC数控代码,控制三维运动执行装置(4-1)进行三轴运动，将激光头(4-2-1)定位到待修复部位钢轨磨损表面，完成修复；

S6.完成该部位钢轨磨损的修复后，机车(1)重新启动，重复步骤S5，直至完成所有待修复部位的修复。

5.根据权利要求4所述的用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，其特征在于：所述步骤S5中，当计数器(3)的示数值Li等于某一待修复部位对应的数值Ni与差值常数ΔN之和，即Li＝Ni+ΔN时，机车(1)停止运行，完成激光头(4-2-1)对该处待修复部位的定位；其中，ΔN＝H/2πr，r为机车轮毂半径，H为三维扫描仪(2)与激光头(4-2-1)的复位点之间的距离。

6.根据权利要求4所述的用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，其特征在于：所述步骤S4中，还可以利用机车(1)拖动钢轨修复装置(4)从终止点B点向初始标靶A点运行，进行钢轨磨损表面的在线修复；此时，步骤S5中，当计数器(3)的示数值Li满足Li＝Nmax-Ni-ΔN时，机车(1)停止运行，实现激光头(4-2-1)对待修复部位Pi的定位。

7.根据权利要求4所述的用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，其特征在于：所述步骤S5中，利用控制装置(5)，控制两套工位独立的三维运动执行装置(4-1)和激光头(4-2-1)，实现一条或两条并行钢轨的在线修复。

8.根据权利要求4所述的用于钢轨表面磨损在线测量及激光选择性修复方法，其特征在于：所述步骤S5中，利用电控旋转平台(4-1-4)，调整激光头(4-2-1)、送丝口(4-2-4)与待修复钢轨平面的相对位置，实现钢轨顶面及侧面多个位置的修复。