CN104535036B - 重轨腹腔参数化公差判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重轨腹腔参数化公差判定方法，涉及轧钢领域，解决现有判定方法不能准确判断重轨扫描断面轮廓腹腔参数的问题。重轨腹腔参数化公差判定方法包括：确定基准点、对重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线上的扫描点进行旋转校正、建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程及代入计算、建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程及代入计算，最后通过综合比较进行重轨扫描断面轮廓腹腔参数化公差判定。该方法误差小，判定结果与样板测量结果相近，为轧制调整及钢轨下线的判定提供有效的依据；而且该方法可通过计算机程序实现，有利于提高重轨检测的自动化程度，降低人工测量比例，提高生产节奏。

Description

重轨腹腔参数化公差判定方法

技术领域

本发明涉及轧钢领域，尤其涉及一种重轨扫描轮廓腹腔参数化公差判定方法。

背景技术

在钢轨生产中，重轨断面规格是其质量的一个重要方面。自动测量装置，例如钢轨断面轮廓测量仪的使用使重轨断面轮廓参数得到及时精确的测量，得到钢轨断面轮廓的一系列坐标，例如S₁(x₁，y₁)、S₂(x₂，y₃)、S₃(x₃，y₃)、S₄(x₄，y₄)……这些坐标点形成参数化的钢轨断面轮廓。

现有的重轨断面轮廓的腹腔参数判定方法不够准确，计算结果误差大，由于重轨断面轮廓复杂、曲线多、轮廓变化多、精度要求高，现有的方法不能起到准确判断重轨腹腔轮廓参数的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种重轨腹腔参数化公差判定方法，解决现有重轨扫描断面轮廓腹腔参数判定方法不准确，不能准确判断重扫描断面轮廓腹腔参数的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，包括以下步骤：

步骤一：确定基准点

1、找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上横坐标为x_K+x_1b/2+x_2b/2的点M(x_M，y_M)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上横坐标为x_K+x_3b/2+x_4b/2的点N(x_N，y_N)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M+y_N)/2+d的点A(x_A，y_A)；

其中，重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨头下腭斜线两个端点P_1b(x_P1b，y_P1b)和P_2b(x_P2b，y_P2b)的横坐标差值分别为x_1b、x_2b，并且x_1b＜x_2b；

重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨腿上斜线两个端点P_3b(x_P3b，y_P3b)和P_4b(x_P4b，y_P4b)的横坐标差值分别为x_3b、x_4b，并且x_3b＜x_4b；

d为重轨标准断面轮廓中，轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的连线的中点与轨腰圆弧中心的纵坐标之差；

2、标记重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧为其中C(x_C，y_C)、D(x_D，y_D)为轨腰圆弧的两个端点，在上取C′(x_C′，y_C′)和D′(x_D′，y_D′)两点，其中C和C′的纵坐标之差为h，D和D′的纵坐标之差为h；

标记重轨标准断面轮廓腰轨圆弧为其中C_b和D_b为轨腰圆弧的两个端点，A_b(x_Ab，y_Ab)为重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点，C_b和D_b沿着轨腰圆弧分别向A_b点在纵轴方向偏移h距离后，分别在重轨标准断面轮廓腰轨圆弧上得到C′_b(x_C′b，y_C′b)和D′_b(x_D′b，y_D′b)两点，记t₁＝(x_C′b+x_D′b)/2-x_Ab，对于类型确定的重轨，根据h可以确定唯一的t₁值；

3、根据重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点，计算得到腰轨圆弧的半径r，再将r与对应的重轨标准断面轮廓腰轨圆弧半径r_b进行比较，根据下述方法确定基准点O(x_O，y_O)：

如果r≥r_b，则选定A(x_A,y_A)点为基准点，即x_O＝x_A，y_O＝y_A；

如果r＜r_b，那么x_O＝(x_C′+x_D′)/2-t₁，y_O＝y_A；

步骤一中的第1步和第2步不分先后顺序；

步骤二：根据基准点O(x_O，y_O)进行旋转校正

1、选择进行旋转校正的点

重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线上的所有扫描点

2、确定旋转校正角度

将基准点O(x_O，y_O)点与重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点A_b(x_Ab，y_Ab)点重合，并保持扫描点的坐标轴方向不变；

计算A_bC′_b与OC′之间的夹角得到α，并且﹣90°＜α＜90°，即∠α为A_bC′_b与OC′之间的小角，当OC′在A_bC′_b的顺时针方向时，∠α的符号取正，否则∠α取负号；

计算A_bD′_b与OD′之间的夹角得到β，并且﹣90°＜α＜90°，即∠β为A_bD′_b与OD′之间的小角，当OD′在A_bD′_b的顺时针方向时，∠β的符号取正，否则∠β取负号；

确定旋转校正的角度为：(α/2+β/2)；

3、对选点进行旋转校正

设定重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线或者轨腿上斜线上的任意一点为B(x_B，y_B)，以O(x_O，y_O)为基准点，进行(α/2+β/2)的旋转校正得到B′(x_B′，y_B′)；并且(α/2+β/2)为正时，对B(x_B，y_B)点进行逆时针旋转校正，(α/2+β/2)为负时，对B(x_B，y_B)点进行顺时针旋转校正；

具体地，对点B(x_B，y_B)按照下述方法进行旋转校正：

以O(x_O，y_O)为坐标原点，并保持重轨扫描断面轮廓上的扫描点的坐标轴的方向不变，设定水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，计算确定OB与x轴正向的夹角为γ，B(x_B，y_B)旋转校正后为B′(x_B′，y_B′)，(α/2+β/2)带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：

步骤三：建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程及代入计算

1、建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程

具体地，P_1b和P_2b分别为重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的两个端点，可通过P_1b和P_2b两点来建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程；

2、对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨头下腭斜线上的所有点，根据其横坐标进行选取，选取横坐标属于[x_O+x_1b，x_O+x_2b]的所有点；

3、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线的计算

设S(x_S，y_S)为重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_S代入上述重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，计算得到y_S′，再计算：

Δs＝y_S﹣y_S′

将重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，并按上述方法计算，再找出Δs中的最大值与最小值Δs_max、Δs_min；

步骤四：建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程及代入计算

1、建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程

具体地，P_3b和P_4b分别为重轨标准断面轮廓轨腿上斜线的两个端点，可通过P_3b和P_3b两点来建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程；

2、对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨腿上斜线上的所有点，根据其横坐标进行选取，选取横坐标属于[x_O+x_3b，x_O+x_4b]的所有点；

3、重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线的计算

设T(x_T，y_T)为重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_T代入上述重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，计算得到y_T′，再计算：

Δt＝y_T﹣y_T′

将重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，并按上述方法计算，再找出Δt中的最大值与最小值Δt_max，Δt_min；

上述步骤三和步骤四不分先后顺序；

步骤五：综合比较与判断

1、重轨扫描断面轮廓腹腔高度判断

如果FQdownY≤(Δt_min+Δs_min)≤FQupY，那么为合格；

如果(Δt_min+Δs_min)＜FQdown，那么为正样不合格；

如果FQdownY>(Δt_min+Δs_min)>FQdown，那么为正样黄色警告；

如果(Δt_min+Δs_min)>Kup，那么为负样不合格；

其中，FQup为腹腔高度上公差、FQdown为腹腔高度下公差、FQupY为腹腔高度警告上公差、FQdownY为腹腔高度警告下公差；

2、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线判断

轨头下腭斜线斜率：YWdown≤(Δs_max﹣Δs_min)≤YWup合格，否则不合格；

轨腿上斜线斜率：YWdown≤(Δt_max﹣Δt_min)≤YWup合格，否则不合格；

其中，YWup为接头夹板安装面斜度上公差、YWdown为接头夹板安装面斜度下公差。

上述步骤一至步骤五为重轨断面轮廓右侧腹腔的参数化判定方法，左侧腹腔的参数化判定方法与右侧的方法一致。当重轨断面轮廓的左侧腹腔通过相同的方法进行判断后，当重轨断面轮廓两侧的腹腔均合格，得到该重轨断面轮廓的腹腔部分合格，否则判断不合格。

进一步的是，所述C和C′的纵坐标之差或者D和D′的纵坐标之差h的值等于腹腔高度上公差。这是为了测量腹腔高度准确，防止因轨腰圆弧切点处轧制形状异常而对轨腰参照区范围进行内缩的一个距离。

此外，上述任意一种重轨腹腔参数化公差判定方法中，步骤一的第1步中确定A点的另一种方法为：

找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上纵坐标为y_K+y_1b/2+y_2b/2的点M′(x_M′，y_M′)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上纵坐标为x_K+y_3b/2+y_4b/2的点N′(x_N′，y_N′)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M′+y_N′)/2+d的点A(x_A，y_A)；

其中，重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨头下腭斜线两个端点P_1b(x_P1b，y_P1b)和P_2b(x_P2b，y_P2b)的纵坐标差值分别为y_1b、y_2b，并且y_1b＜y_2b；

重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨腿上斜线两个端点P_3b(x_P3b，y_P3b)和P_4b(x_P4b，y_P4b)的纵坐标差值分别为y_3b、y_4b，并且y_3b＜y_4b；

d为重轨标准断面轮廓中，轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的连线的中点与轨腰圆弧中心的纵坐标之差。

进一步的是，步骤三第(2)步对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_1b，y_O+y_2b]的所有点；

步骤四第(2)步对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_3b，y_O+y_4b]的所有点。

原有的重轨断面轮廓腹腔参数化的判定方法为：首先选定基点为重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧的最内点，然后根据相应重轨标准断面轮廓的标准距离、选定的基点找到轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点，最后根据轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的距离与重轨标准断面轮廓的轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的距离进行比较进行公差判定。

本发明提供了一种重轨断面轮廓腹腔参数化的判定方法，相对于上述的原有的判定方法，本发明具有下列特点：

第一、重轨扭转腰部倾斜的情况下，使用标准尺寸找中点位置不准确，本发明所述方法对重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线上的所有扫描点基于基准点进行旋转校正；

第二、标准要求测量的是腹腔的轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线这两条斜线，而原方法采用的是两个点，本身不符合标准；

第三、从实物来看，重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线在轧制过程中的状况很多，有斜率变化和直线不直的问题，原判定方法没有考虑到这些情形，本发明所述方法基于测量区域有效点对重轨扫描断面轮廓腹腔进行综合判断，判断准确度明显高于原方法。

通过上述原有的判定方法，测量结果与样板测量对比差值较在0.3mm左右，测量的结果基本上没有参照性，使用本发明所述重轨断面轮廓腹腔参数化的判定方法，测量值与样板测量结果相近，差值在0.1mm以内，为轧制调整及重轨下线的判定提供有效的依据；而且，本发明所述方法可通过计算机程序实现，有利于提高重轨检测的自动化程度，降低人工测量比例，提高生产节奏。

附图说明

图1是60kg/m重轨标准断面轮廓符号标记；

图2是60kg/m重轨扫描断面轮廓第一实施例符号标记；

图3是旋转校正的示意图；

图4是60kg/m重轨扫描断面轮廓第二实施例符号标记。

具体实施方式

下面结合附图，以对60kg/m重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定为例，通过集体的实施方式对重轨腹腔参数化公差判定方法作进一步说明。

第一实施例：

如图1所示，设定重轨标准断面轮廓各扫描点的横轴为水平线，并且水平向右为正。重轨标准断面轮廓腰轨圆弧为其中C_b和D_b为轨腰圆弧的两个端点，A_b(x_Ab，y_Ab)为重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点，C_b和D_b沿着轨腰圆弧分别向A_b点在纵轴方向偏移h＝5.00mm后，分别在重轨标准断面轮廓腰轨圆弧上得到C′_b(x_C′b，y_C′b)和D′_b(x_D′b，y_D′b)两点，记t₁＝(x_C′b+x_D′b)/2-x_Ab，对于60kg/m重轨，此时t₁为定值。

重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线两个端点为P_1b(x_P1b，y_P1b)和P_2b(x_P2b，y_P2b)，轨腰圆弧中心A_b与轨头下腭斜线端点P_1b和P_2b的横坐标差值分别为x_1b＝11.54mm、x_2b＝24.82mm；轨腰圆弧中心A_b与轨头下腭斜线端点P_1b和P_2b的纵坐标差值分别为y_1b＝55.1mm、y_2b＝59.52mm；重轨标准断面轮廓轨腿上斜线两个端点为P_3b(x_P3b，y_P3b)和P_4b(x_P4b，y_P4b)，轨腰圆弧中心A_b与轨腿上斜线端点P_3b和P_4b的横坐标差值分别为x_3b＝17.86mm、x_4b＝31.14mm；轨腰圆弧中心A_b与轨腿上斜线端点P_3b和P_4b的纵坐标差值分别为y_3b＝57.2mm、y_4b＝61.63mm；P_1bP_2b的中点为M_b，P_3bP_4b的中点N_b，M_bN_b中点为E_b，E_b与轨腰圆弧中心水平线A_bF_b的之间的距离为d＝1.05mm，F_b为轨腰圆弧中心水平线与M_bN_b的交点。

结合上述对重轨标准断面轮廓的标注说明，第一实施例的步骤如下：

步骤一：确定基准点

1、如图2，找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值，即K点为轨腰圆弧上的最内侧点；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上横坐标为x_K+x_1b/2+x_2b/2的点M(x_M，y_M)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上横坐标为x_K+x_3b/2+x_4b/2的点N(x_N，y_N)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M+y_N)/2+d的点A(x_A，y_A)。

如图2所示，M为重轨扫面断面轮廓上P₁和P₂的中点，N为重轨扫面断面轮廓上P₃和P₄的中点，MN的中点为E，过A点的水平线交MN于F点。

2、标记重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧为其中C(x_C，y_C)、D(x_D，y_D)为轨腰圆弧的两个端点，在取C′(x_C′，y_C′)和D′(x_D′，y_D′)两点，其中C和C′的纵坐标之差为h，D和D′的纵坐标之差为h＝0.6mm。

3、根据重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点，计算得到腰轨圆弧的半径r，再将r与对应的重轨标准断面轮廓腰轨圆弧半径r_b＝400mm进行比较，根据下述方法确定基准点O(x_O，y_O)：

如果r≥r_b，则选定A(x_A,y_A)点为基准点，即x_O＝x_A，y_O＝y_A；

如果r＜r_b，那么x_O＝x_A+(x_C′+x_D′)/2﹣x_A﹣t₁＝(x_C′+x_D′)/2﹣t₁，y_O＝y_A。

步骤二：根据基准点O(x_O，y_O)进行旋转校正

1、选择进行旋转校正的点

重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线上的所有扫描点。

2、确定旋转校正角度

将基准点O(x_O，y_O)点与重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点A_b(x_Ab，y_Ab)点重合，并保持扫描点的坐标轴的方向不变；

计算A_bC′_b与OC′之间的夹角得到α，并且﹣90°＜α＜90°，当OC′在A_bC′_b的顺时针方向时，∠α的符号取正，否则∠α取负号；

计算A_bD′_b与OD′之间的夹角得到β，并且﹣90°＜α＜90°，当OD′在A_bD′_b的顺时针方向时，∠β的符号取正，否则∠β取负号；

确定旋转校正的角度为：(α/2+β/2)。

3、对选点进行旋转校正

设定重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线或者轨腿上斜线上的任意一点为B(x_B，y_B)，以O(x_O，y_O)为基准点，进行(α/2+β/2)的旋转校正得到B′(x_B′，y_B′)；并且(α/2+β/2)为正时，对B(x_B，y_B)点进行逆时针旋转校正，(α/2+β/2)为负时，对B(x_B，y_B)点进行顺时针旋转校正。

如图3所示，设定(α/2+β/2)的符号为负，OB与横轴的夹角为γ，OB′与横轴的夹角为δ，(α/2+β/2)带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：

步骤三：建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程及代入计算

1、建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程

重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线两个端点为P_1b和P_2b，通过P_1b和P_2b两点建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程。

2、对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨头下腭斜线上的所有点，选取横坐标属于[x_O+x_1b，x_O+x_2b]的所有点。

3、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线的计算

设S(x_S，y_S)为重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_S代入上述重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，计算得到y_S′，再计算：

Δs＝y_S﹣y_S′

将重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，并按上述方法计算，再找出Δs中的最大值与最小值Δs_max、Δs_min。

步骤四：建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程及代入计算

1、建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程

重轨标准断面轮廓轨腿上斜线的两个端点为P_3b和P_4b，通过P_3b和P_3b两点来建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程。

2、对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨腿上斜线上的所有点，选取横坐标属于[x_O+x_3b，x_O+x_4b]的所有点。

3、重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线的计算

设T(x_T，y_T)为重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_T代入上述重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，计算得到y_T′，再计算：

Δt＝y_T﹣y_T′

将重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，并按上述方法计算，再找出Δt中的最大值与最小值Δt_max，Δt_min。

步骤五：综合比较与判断

1、重轨扫描断面轮廓腹腔高度判断

标记FQmatic＝Δt_max+Δs_min，再按照下述方法比较判断：

如果FQdownY≤FQmatic≤FQupY，那么为合格；

如果FQmatic＜FQdown，那么为正样不合格；

如果FQdownY>FQmatic>FQdown，那么为正样黄色警告；

如果FQmatic>Kup，那么为负样不合格。

其中，腹腔高度上公差FQup＝﹢0.6mm，腹腔高度下公差FQdown＝﹣0.5mm，腹腔高度警告上公差FQupY＝﹢0.5mm，腹腔高度警告下公差FQdownY＝﹣0.4mm。

2、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线判断

轨头下腭斜线斜率：YWdown≤(Δs_max﹣Δs_min)≤YWup合格，否则不合格；

轨腿上斜线斜率：YWdown≤(Δt_max﹣Δt_min)≤YWup合格，否则不合格。

其中，接头夹板安装面斜度上公差YWup＝﹢0.5mm，接头夹板安装面斜度下公差YWdown＝﹣0.5mm。

以上为60kg/m重轨扫描断面轮廓右侧腹腔参数化公差判定方法的优选实施方式，但是仅对右侧腹腔进行了参数化公差判定，同理对重轨左侧腹腔进行参数化公差判定，即可完成对于整个重轨扫描断面轮廓腹腔进行参数化判定。

第二实施例：

结合上述对重轨标准断面轮廓的标注说明，第二实施例的步骤如下：

步骤一：确定基准点

1、如图4，找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上纵坐标为y_K+y_1b/2+y_2b/2的点M′(x_M′，y_M′)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上纵坐标为x_K+y_3b/2+y_4b/2的点N′(x_N′，y_N′)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M′+y_N′)/2+d的点A(x_A，y_A)。

其中，y_1b、y_2b、y_3b、y_4b、d表示的含义与第一实施例中的含义相同。如图4所示，M′为重轨扫面断面轮廓上P′₁P′₂的中点，N′为重轨扫面断面轮廓上P′₃P′₄的中点，M′N′的中点为E′，过A点的水平线交M′N′于F′点。相对于第一实施例的步骤一第1步，第一实施例通过重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b与轨头下腭斜线端点P_1b和P_2b的横坐标差值定位M，通过重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b与轨腿上斜线P_3b和P_4b的横坐标差值定位N，再通过M、N两点定位A点；而第二实施例则是通过重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b与轨头下腭斜线端点P_1b和P_2b的纵坐标差值定位M′，通过重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b与轨腿上斜线P_3b和P_4b的横坐标差值定位N′，再通过M′、N′两点定位A点。

另外，第二实施例中，步骤三第(2)步对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_1b，y_O+y_2b]的所有点；步骤四第(2)步对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_3b，y_O+y_4b]的所有点。

其他步骤与上述第一实施例相同。

通过上述原有的判定方法，测量结果与样板测量对比差值较在0.3mm左右，测量的结果基本上没有参照性，使用本发明所述重轨断面轮廓腹腔参数化的判定方法，测量值与样板测量结果相近，差值在0.1mm以内，为轧制调整及重轨下线的判定提供有效的依据；而且，本发明所述方法可通过计算机程序实现，有利于提高重轨检测的自动化程度，降低人工测量比例，提高生产节奏。

Claims (6)

1.重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定基准点

(1)、找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上横坐标为x_K+x_1b/2+x_2b/2的点M(x_M，y_M)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上横坐标为x_K+x_3b/2+x_4b/2的点N(x_N，y_N)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M+y_N)/2+d的点A(x_A，y_A)；

其中，重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨头下腭斜线两个端点P_1b(x_P1b，y_P1b)和P_2b(x_P2b，y_P2b)的横坐标差值分别为x_1b、x_2b，并且x_1b＜x_2b；

重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨腿上斜线两个端点P_3b(x_P3b，y_P3b)和P_4b(x_P4b，y_P4b)的横坐标差值分别为x_3b、x_4b，并且x_3b＜x_4b；

d为重轨标准断面轮廓中，轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的连线的中点与轨腰圆弧中心的纵坐标之差；

(2)、标记重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧为其中C(x_C，y_C)、D(x_D，y_D)为轨腰圆弧的两个端点，在上取C′(x_C′，y_C′)和D′(x_D′，y_D′)两点，其中C和C′的纵坐标之差为h，D和D′的纵坐标之差为h；

标记重轨标准断面轮廓腰轨圆弧为其中C_b和D_b为轨腰圆弧的两个端点，A_b(x_Ab，y_Ab)为重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点，C_b和D_b沿着轨腰圆弧分别向A_b点在纵轴方向偏移h距离后，分别在重轨标准断面轮廓腰轨圆弧上得到C′_b(x_C′b，y_C′b)和D′_b(x_D′b，y_D′b)两点，记t₁＝(x_C′b+x_D′b)/2-x_Ab，对于类型确定的重轨，根据h可以确定唯一的t₁值；

(3)、根据重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点，计算得到腰轨圆弧的半径r，再将r与对应的重轨标准断面轮廓腰轨圆弧半径r_b进行比较，根据下述方法确定基准点O(x_O，y_O)：

如果r≥r_b，则选定A(x_A，y_A)点为基准点O(x_O，y_O)，即x_O＝x_A，y_O＝y_A；

如果r＜r_b，那么x_O＝x_A+(x_C′+x_D′)/2﹣x_A﹣t₁＝(x_C′+x_D′)/2﹣t₁，y_O＝y_A；

步骤二：根据基准点O(x_O，y_O)进行旋转校正

(1)、选择进行旋转校正的点

重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线上的所有扫描点；

(2)、确定旋转校正角度

将基准点O(x_O，y_O)点与重轨标准断面轮廓腰轨圆弧的中点A_b(x_Ab，y_Ab)点重合，并保持扫描点的坐标轴方向不变；

计算A_bC′_b与OC′之间的夹角得到α，并且﹣90°＜α＜90°，当OC′在A_bC′_b的顺时针方向时，∠α的符号取正，否则∠α取负号；

计算A_bD′_b与OD′之间的夹角得到β，并且﹣90°＜α＜90°，当OD′在A_bD′_b的顺时针方向时，∠β的符号取正，否则∠β取负号；

确定旋转校正的角度为：(α/2+β/2)；

(3)、对选点进行旋转校正

设定重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线或者轨腿上斜线上的任意一点为B(x_B，y_B)，以O(x_O，y_O)为基准点，进行(α/2+β/2)的旋转校正得到B′(x_B′，y_B′)；并且(α/2+β/2)为正时，对B(x_B，y_B)点进行逆时针旋转校正，(α/2+β/2)为负时，对B(x_B，y_B)点进行顺时针旋转校正；

步骤三：建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程及代入计算

(1)、建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程

(2)、对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨头下腭斜线上的所有点，选取横坐标属于[x_O+x_1b，x_O+x_2b]的所有点；

(3)、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线的计算

设S(x_S，y_S)为重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_S代入上述重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，计算得到y_S′，再计算：

Δs＝y_S﹣y_S′

将重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程，并按上述方法计算，再找出Δs中的最大值与最小值Δs_max、Δs_min；步骤四：建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程及代入计算

(1)、建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程

(2)、对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取

对步骤二中进行旋转校正后的轨腿上斜线上的所有点，选取横坐标属于[x_O+x_3b，x_O+x_4b]的所有点；

(3)、重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线的计算

设T(x_T，y_T)为重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的一点，将横坐标值x_T代入上述重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，计算得到y_T′，再计算：

Δt＝y_T﹣y_T′

将重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上经过上述选取后的所有点分别代入重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程，并按上述方法计算，再找出Δt中的最大值与最小值Δt_max，Δt_min；步骤五：综合比较与判断

(1)、重轨扫描断面轮廓腹腔高度判断

如果FQdownY≤(Δt_min+Δs_min)≤FQupY，那么为合格；

如果(Δt_min+Δs_min)＜FQdown，那么为正样不合格；

如果FQdownY>(Δt_min+Δs_min)>FQdown，那么为正样黄色警告；

如果(Δt_min+Δs_min)>Kup，那么为负样不合格；

其中，FQup为腹腔高度上公差、FQdown为腹腔高度下公差、FQupY为腹腔高度警告上公差、FQdownY为腹腔高度警告下公差；

(2)、重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线和轨腿上斜线判断

轨头下腭斜线斜率：YWdown≤(Δs_max﹣Δs_min)≤YWup合格，否则不合格；

轨腿上斜线斜率：YWdown≤(Δt_max﹣Δt_min)≤YWup合格，否则不合格；

其中，YWup为接头夹板安装面斜度上公差、YWdown为接头夹板安装面斜度下公差。

2.如权利要求1所述的重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于：所述C和C′的纵坐标之差或者D和D′的纵坐标之差h的值等于腹腔高度上公差。

3.如权利要求1所述的重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于：步骤二第(3)步中对点B(x_B，y_B)按照下述方法进行旋转校正：

以O(x_O，y_O)为坐标原点，并保持重轨扫描断面轮廓上的扫描点的坐标轴的方向不变，设定水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，计算确定OB与x轴正向的夹角为γ，B(x_B，y_B)旋转校正后为B′(x_B′，y_B′)，(α/2+β/2)带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：

$x_{B^{\′}}=\sqrt{{(x_B-x_O)}^2+{(y_B-y_O)}^2}\·cos(\mathrm{\γ}+\frac{\mathrm{\α}}{2}+\frac{\mathrm{\β}}{2})+x_O;$

$y_{B^{\′}}=\sqrt{{(x_B-x_O)}^2+{(y_B-y_O)}^2}\·sin(\mathrm{\γ}+\frac{\mathrm{\α}}{2}+\frac{\mathrm{\β}}{2})+y_O.$

4.如权利要求1所述的重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于：步骤三第(1)步建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程时，标记P_1b和P_2b分别为重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的两个端点，通过P_1b和P_2b两点来建立重轨标准断面轮廓轨头下腭斜线的直线方程；

步骤四第(1)步建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程时，标记P_3b和P_4b分别为重轨标准断面轮廓轨腿上斜线的两个端点，通过P_3b和P_3b两点来建立重轨标准断面轮廓轨腿上斜线标准直线方程。

5.重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于：采用权利要求1至4任一权利要求所述的重轨腹腔参数化公差判定方法，并将步骤一的第1步中确定A点的方法替换为：

找到重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上的点K(x_K，y_K)，其中x_K为轨腰圆弧上所有点的横坐标中的最小值；找到重轨扫描断面轮廓轨头下腭斜线上纵坐标为y_K+y_1b/2+y_2b/2的点M′(x_M′，y_M′)，找到重轨扫描断面轮廓轨腿上斜线上纵坐标为x_K+y_3b/2+y_4b/2的点N′(x_N′，y_N′)；在重轨扫描断面轮廓轨腰圆弧上找到纵坐标为(y_M′+y_N′)/2+d的点A(x_A，y_A)；

其中，重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨头下腭斜线两个端点P_1b(x_P1b，y_P1b)和P_2b(x_P2b，y_P2b)的纵坐标差值分别为y_1b、y_2b，并且y_1b＜y_2b；

重轨标准断面轮廓轨腰圆弧中心A_b(x_Ab，y_Ab)与轨腿上斜线两个端点P_3b(x_P3b，y_P3b)和P_4b(x_P4b，y_P4b)的纵坐标差值分别为y_3b、y_4b，并且y_3b＜y_4b；

d为重轨标准断面轮廓中，轨头下腭斜线中点和轨腿上斜线中点的连线的中点与轨腰圆弧中心的纵坐标之差。

6.如权利要求5所述的重轨腹腔参数化公差判定方法，对于重轨扫描断面右侧轮廓的腹腔参数化公差判定，其特征在于：

步骤三第(2)步对经过旋转校正的轨头下腭斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_1b，y_O+y_2b]的所有点；

步骤四第(2)步对经过旋转校正的轨腿上斜线上的点进行选取，选取纵坐标属于[y_O+y_3b，y_O+y_4b]的所有点。