CN105021153A - 钢轨腰厚的参数化公差判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨腰厚的参数化公差判定方法，解决现有钢轨扫描断面轮廓腰厚的参数化公差判定方法误差大的问题。钢轨腰厚的参数化公差判定方法：首先在钢轨扫描断面轮廓轨底选取n个点，拟合得到轨底拟合直线方程；其次，将轨底拟合直线方程平移至轨腰圆弧的两侧，分别与左侧轨腰圆弧和右侧轨腰圆弧相交并形成左腹区和右腹区，分别在左腹区和右腹区内选点计算得到钢轨腰厚；最后，将计算得到钢轨腰厚与钢轨腰厚标准值、公差进行比较判定。通过本发明所述方法，计算误差小，误差在0.07mm以内，而且本发明所述方法可通过计算机程序实现，有利于提高钢轨检测的自动化程度，降低人工测量比例，提高生产节奏。

Description

钢轨腰厚的参数化公差判定方法

技术领域

本发明涉及轧钢领域，尤其涉及一种钢轨腰厚的参数化公差判定方法。

背景技术

在钢轨生产中，钢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钢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扫描断面轮廓。

现有的钢轨扫描断面轮廓腰厚参数判定方法是根据上述扫描点的坐标，找出钢轨扫描断面轮廓左腹区和右腹区的最内侧点，再直接计算钢轨扫描断面轮廓轨腰处的最内侧两点之间的距离作为钢轨腰厚，或者计算钢轨扫描断面轮廓轨腰处的最内侧两点的X轴坐标之差作为钢轨腰厚。

当钢轨在轧制过程中存在轨腰圆弧不标准、钢轨断面由于扭转倾斜等情形时，根据现有的上述测算方法存在误差大，不能真实表达轨腰厚度，不能起到准确判断钢轨腰厚是否合格的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种钢轨腰厚的参数化公差判定方法，解决现有钢轨扫描断面轮廓腰厚的参数化公差判定方法误差大的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：钢轨腰厚的参数化公差判定方法，包括以下步骤：

步骤1：计算钢轨扫描断面轮廓轨底拟合直线

在钢轨扫描断面轮廓轨底选取n个点，分别记为S₁(x₁，y₁)、S₂(x₂，y₂)……S_n(x_n，y_n)，其中n≥2，根据选取点计算得到钢轨扫描断面轮廓轨底拟合线直线方程：y＝ax+b，式中：

$a=\frac{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{y}_i-\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\right)}{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2}$

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i}{n}-a\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i}{n}$

步骤2：将步骤1得到的轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧下切点以上至少2mm，将轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧上切点以下至少2mm，所述两次平移的轨底拟合直线分别与左侧轨腰圆弧和右侧轨腰圆弧相交并形成左腹区和右腹区；

在左腹区选取A(x_A，y_A)，其中x_A为左腹区所有点中横坐标的最大值；在右腹区选取B(x_B，y_B)，其中x_B为右腹区所有点中横坐标的最小值；

步骤3：在左腹区选取A′(x_A′，y_A′)，其中y_A′等于或最接近(y_A+y_B)/2；在右腹区选取B′(x_B′，y_B′)，其中y_B′等于或最接近(y_A+y_B)/2；再计算A′(x_A′，y_A′)和B′(x_B′，y_B′)之间的距离A′B′即为钢轨腰厚WT′；

步骤4：将计算得到钢轨腰厚WT′与钢轨腰厚标准值WT、公差进行比较判定。

进一步的是，所述步骤1中，在钢轨扫描断面轮廓轨底选取的n个点中，任意一点到钢轨扫描轮廓轨底左侧边或轨底右侧边的距离均不少于5mm。

进一步的是，所述步骤1中，在钢轨扫描断面轮廓轨底选取的n个点中，相邻两点之间的间距相等。通过等距选取轨底选点区的点，可以简化选点计算。

进一步的是，所述步骤2中，轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧下切点以上2-6mm。

进一步的是，所述步骤2中，轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧上切点以下2-6mm。

进一步的是，所述步骤4中的比较判定方法是：

若(WT′-WT)＜down或(WT′-WT)＞up，则轨腰厚度尺寸不合格；

若downY≤(WT′-WT)≤upY，则轨腰厚度尺寸合格；

否则，轨腰厚度尺寸警告合格；

其中：down为腰厚下公差，up为腰厚上公差，downY腰厚警告下公差，upY为腰厚警告上公差。

本发明的有益效果是：现有的直接通过腰处的最内侧两点的X轴坐标之差作为钢轨腰厚的计算方法，测量误差最大时达0.20mm；而通过本发明所述方法，误差控制在0.07mm以内。而且，本发明所述方法可通过计算机程序实现，有利于提高钢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是本发明的以60kg/m重轨扫描断面轮廓腰厚的参数化公差判定方法实施方式的符号标记。

附图标记：轨底选点区Ⅰ、左腹区Ⅱ、右腹区Ⅲ、右侧轨腰圆弧下切点M、右侧轨腰圆弧上切点N。

具体实施方式

本实施例以60kg/m重轨为例，结合附图1对本发明作进一步的说明。

重轨腰厚的参数化公差判定方法，包括以下步骤：

步骤1：计算重轨扫描断面轮廓轨底拟合直线

首先在重轨轨底建立轨底选点区Ⅰ，如图1，所述轨底选点区Ⅰ左侧边界点与重轨扫描轮廓轨底左侧边的距离不少于5mm，并且轨底选点区Ⅰ右侧边界点与重轨扫描轮廓轨底右侧边的距离不少于5mm，例如图示均取值5mm。轨底选点区Ⅰ两侧的边界点与重轨扫描轮廓轨底对应侧的距离可为5-10mm，这样既可剔除轨底倒角的影响，又能保证轨底选点区Ⅰ对轨底的代表性，减少轨底的有效数据的舍弃。

然后，在所述轨底选点区Ⅰ内选取n个点，分别记为S₁(x₁，y₁)、S₂(x₂，y₂)……S_n(x_n，y_n)，其中n≥2，为了提高计算精度，可尽量多地取点。为了简化计算还可等距地取点，当然也可非等距任意取点。

在进行拟合计算得到重轨扫描断面轮廓轨底拟合线直线方程：y＝ax+b，其中：

$a=\frac{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{y}_i-\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\right)}{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2}$

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i}{n}-a\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i}{n}$

步骤2：将步骤1得到的轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧下切点以上至少2mm，例如将轨底拟合直线向上平移至右侧轨腰圆弧下切点M以下4.3mm；

将轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧上切点以下至少2mm，例如将轨底拟合直线向上平移至右侧轨腰圆弧上切点N以上4.4mm；

两次平移的轨底拟合直线分别与左侧轨腰圆弧和右侧轨腰圆弧相交并形成左腹区Ⅱ和右腹区Ⅲ；

在左腹区Ⅱ选取A(x_A，y_A)，其中x_A为左腹区Ⅱ所有点中横坐标的最大值；在右腹区Ⅲ选取B(Bx_B，y_B)，其中x_B为右腹区Ⅲ所有点中横坐标的最小值；

步骤3：在左腹区Ⅱ选取A′(x_A′，y_A′)，其中y_A′等于或最接近(y_A+y_B)/2；在右腹区Ⅲ选取B′(x_B′，y_B′)，其中y_B′等于或最接近(y_A+y_B)/2；再计算A′(x_A′，y_A′)和B′(x_B′，y_B′)之间的距离即为重轨腰厚WT′；

步骤4：将计算得到重轨腰厚WT′与重轨腰厚标准值WT、公差进行比较判定；具体的判定方法为

若(WT′-WT)＜down或(WT′-WT)＞up，则轨腰厚度尺寸不合格；

若downY≤(WT′-WT)≤upY，则轨腰厚度尺寸合格；

否则，轨腰厚度尺寸警告合格；

其中：down为腰厚下公差，up为腰厚上公差，downY腰厚警告下公差，upY为腰厚警告上公差。

本发明提供了一种钢轨扫描断面轮廓腰厚的参数化公差判定方法，该方法误差小，可通过计算机程序实现，有利于提高钢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.钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：计算钢轨扫描断面轮廓轨底拟合直线

在钢轨扫描断面轮廓轨底选取n个点，分别记为S₁(x₁，y₁)、S₂(x₂，y₂)……S_n(x_n，y_n)，其中n≥2，根据选取点计算得到钢轨扫描断面轮廓轨底拟合线直线方程：y＝ax+b，式中：

$a=\frac{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{y}_i-\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\right)}{n\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i^2-{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\right)}^2}$

$b=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i}{n}-a\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i}{n}$

步骤2：将步骤1得到的轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧下切点以上至少2mm，将轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧上切点以下至少2mm，所述两次平移的轨底拟合直线分别与左侧轨腰圆弧和右侧轨腰圆弧相交并形成左腹区(Ⅱ)和右腹区(Ⅲ)；

在左腹区(Ⅱ)选取A(x_A，y_A)，其中x_A为左腹区(Ⅱ)所有点中横坐标的最大值；在右腹区(Ⅲ)选取B(x_B，y_B)，其中x_B为右腹区(Ⅲ)所有点中横坐标的最小值；

步骤3：在左腹区(Ⅱ)选取A′(x_A′，y_A′)，其中y_A′等于或最接近(y_A+y_B)/2；在右腹区(Ⅲ)选取B′(x_B′，y_B′)，其中y_B′等于或最接近(y_A+y_B)/2；再计算A′(x_A′，y_A′)和B′(x_B′，y_B′)之间的距离即为钢轨腰厚WT′；

步骤4：将计算得到钢轨腰厚WT′与钢轨腰厚标准值WT、公差进行比较判定。

2.如权利要求1所述的钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：所述步骤1中，在钢轨扫描断面轮廓轨底选取的n个点中，任意一点到钢轨扫描轮廓轨底左侧边或轨底右侧边的距离均不少于5mm。

3.如权利要求1所述的钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：所述步骤1中，在钢轨扫描断面轮廓轨底选取的n个点中，相邻两点之间的间距相等。

4.如权利要求1所述的钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：所述步骤2中，轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧下切点以上2-6mm。

5.如权利要求1所述的钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：所述步骤2中，轨底拟合直线向上平移至左侧或右侧轨腰圆弧上切点以下2-6mm。

6.如权利要求1所述的钢轨腰厚的参数化公差判定方法，其特征在于：所述步骤4中的比较判定方法是：

若(WT′-WT)＜down或(WT′-WT)＞up，则轨腰厚度尺寸不合格；

若downY≤(WT′-WT)≤upY，则轨腰厚度尺寸合格；

否则，轨腰厚度尺寸警告合格；

其中：down为腰厚下公差，up为腰厚上公差，downY腰厚警告下公差，upY为腰厚警告上公差。