CN105091822B - 重轨腿尖厚的参数化公差判定方法 - Google Patents
重轨腿尖厚的参数化公差判定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种重轨腿尖厚的参数化公差判定方法，涉及轧钢技术领域，解决了现有判定方法不准确的问题。重轨腿尖厚的参数化判定方法，对于重轨右腿尖厚的参数化判定方法，包括：首先建立右腿区点集，然后对右腿区点集进行旋转校正，再通过比较计算确认是否需要进行第二次旋转校正，所述第二次的旋转校正的方法与第一次旋转校正的方法相同，再建立重轨腿尖直线方程，最后计算腿尖厚并进行公差判断。本方法利用测量区的最外侧轨底线为基准，对轨底曲线变化适应性强；计算重轨腿尖厚通过对选区的全部点与标准对比判断，测量精度高，而且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
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腿尖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。
现有的重轨腿尖厚计算方法是：在扫描断面轮廓上找到距轨腿尖最外侧标准距离的特定点，例如对于60kg/m重轨，即就是在扫描断面轮廓上选取距离轨腿尖最外侧14mm的点为特定点，再将该特定点到轨底直线的距离作为腿尖厚，最后与相应规格重轨腿尖厚标准值比较并做出公差判断。
在轨腿上表面不平、斜度不一致的情况下，通过现有方法计算轨腿尖厚误差大，判断轨腿尖厚合格与否不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种重轨腿尖厚的参数化判定方法，解决现有判定方法不准确的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：重轨腿尖厚的参数化判定方法，对于重轨右腿尖厚的参数化判定方法，包括以下步骤：
步骤一：建立右腿区点集
在重轨腿尖找出横坐标最大的点B(xB，yB)，再在轨腿上找出横坐标为(xB﹣b)的A(xA，yA)，记轨底中心为C(xC，yC)，标记沿重轨扫描断面轮廓点从点A到点B再到点C的区域为右腿区点集；
其中：b为重轨腿尖厚标准测量尺寸；
步骤二：对右腿区点集进行旋转校正
(1)确定旋转校正角度
在所述右腿区点集的轨底段取点D(xD，yD)，标记D′(xD′，yD′)为点D(xD，yD)在过点C的水平线上的投影点，标记CD与CD′的夹角为α，且﹣90°＜α＜90°，当CD在CD′的逆时针方向时，α的符号取正，否则α取负号；
(2)确定旋转校正方法
当α的符号为正时，将右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
否则，将右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
具体地，所述步骤二第(2)步的旋转校正方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，右腿区点集中任一点Q(xQ，yQ)旋转校正后为Q′(xQ′，yQ′)，CQ与x轴正向的夹角为γ，α带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
步骤三：第二次旋转校正
(1)比较判断是否第二次旋转校正
将经步骤二旋转校正的所有点中，到点C(xC，yC)的距离不超过相应样板结构尺寸的点剔除，找出剩余所有点的纵坐标最小的点K(xK，yK)，再将yK与yD′比较：
如果yK≥yD′，则不进行第二次旋转校正，直接进入下述步骤四；
如果yK＜yD′，则以点C(xC，yC)为基准点，对经过步骤二旋转校正的右腿区点集所有点进行第二次旋转校正；
(2)第二次旋转校正的方法
标记K(xK，yK)在过点C(xC，yC)的水平线上的投影点为K′(xK′，yK′)，CK与CK′的夹角为β，且﹣90°＜β＜90°，当CK在CK′的逆时针方向时，β的符号取正，否则β取负号；
当β的符号为正时，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；否则，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；
具体地，所述第二次旋转校正的方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，经过步骤二旋转校正的右腿区点集中任一点R(xR，yR)旋转校正后为R′(xR′，yR′)，CR与x轴正向的夹角为θ，β带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
步骤四：腿尖厚的计算及公差判断
(1)建立重轨腿尖直线方程
取经过步骤三得到右腿区点集中纵坐标最小的点，标记为K″(xK″，yK″)；取经过步骤三得到右腿区点集中横坐标最大的点，标记为H″(xH″，yH″)；则建立重轨腿尖直线方程为：
y＝k(x-xH″)+yK″+d；
其中：k为标准重轨腿尖右侧直线段斜率，d为标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离，对于60kg/m重轨，d的值为12mm；
具体地，对于60kg/m重轨，标准重轨腿尖右侧直线段斜率k为则上述步骤四第(1)步中重轨腿尖直线方程为：
(2)基于点F的腿尖厚计算方法
标记右腿区点集中任一点F(xF，yF)，经过步骤二和步骤三后旋转校正后为F″(xF″，yF″)，按照下式计算得到基于点F的腿尖厚：
Δh＝yF″-[k(xF″-xH″)+yK″+d]；
(3)重轨腿尖厚的计算选取
将经过步骤三得到右腿区点集中的所有点按照上述步骤四第(2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为Δhmin；
(4)重轨腿尖厚的公差判断
若Δhmin＜down或Δhmin＞up，则不合格；
若downY≤Δhmin≤upY，则合格；
否则在警告范围内合格；
其中：down为腿尖厚下公差，up为腿尖厚上公差，downY为腿尖厚警告下公差，upY为腿尖厚警告上公差。
进一步的是，所述步骤二第(1)步中点D(xD，yD)与轨底右侧端点的距离为2mm-15mm。
进一步的是，所述步骤二第(1)步中α的角度根据C(xC，yC)、D(xD，yD)和D′(xD′，yD′)的计算方法为：
进一步的是，在步骤四第(3)步中，仅对将经过步骤三得到右腿区点集的点A″、点B″之间的点按照所述步骤四第(2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为Δhmin；
其中点A经过步骤二和步骤三后旋转校正后为A″，点B经过步骤二和步骤三后旋转校正后为B″。这样可缩小计算范围，减少计算量。
上述为重轨右侧腿尖厚的参数化公差判定方法，对于重轨左侧腿尖厚的判定方法同理，当重轨左右两侧腿尖厚均合格，则可判定该断面的重轨腿尖厚合格。
本发明的有益效果是：重轨腿尖厚的参数化公差判定方法，利用测量区的最外侧轨底线为基准，对轨底曲线变化适应性强；计算重轨腿尖厚通过对选区的全部点与标准对比判断，测量精度高，而且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是在重轨扫描断面轮廓建立右腿区点集符号标记；
图2是再重轨扫描断面轮廓轨底选点校正符号标记；
图3是旋转校正的示意图；
图4重轨扫描断面轮廓腿尖厚的计算符号标记。
附图标记：右腿区点集Ⅰ、轨底中心点C、腿尖厚标准测量长度b、标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离d。
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腿尖厚参数化公差判定为例，对本发明作进一步说明。
重轨右腿尖厚的参数化判定方法，包括以下步骤：
步骤一：建立右腿区点集
如图1，在重轨腿尖找出横坐标最大的点B(xB，yB)，再在轨腿上找出横坐标为(xB﹣b)的A(xA，yA)，记轨底中心为C(xC，yC)，标记沿重轨扫描断面轮廓点从点A到点B再到点C的区域为右腿区点集Ⅰ，其中b为14mm，也就是当重轨断面轮廓扫描点的坐标为在横轴或纵轴上的单位长度为1mm时，上述b直接代入14即可。
步骤二：对右腿区点集Ⅰ进行旋转校正
(1)确定旋转校正角度
如图2，在所述右腿区点集Ⅰ的轨底段取点D(xD，yD)，优选点D(xD，yD)与轨底右侧端点的距离为2mm-15mm，标记D′(xD′，yD′)为点D(xD，yD)在过点C的水平线上的投影点，标记CD与CD′的夹角为α，且﹣90°＜α＜90°，当CD在CD′的逆时针方向时，α的符号取正，否则α取负号，将α的角度作为旋转校正角度。
在计算α的角度，可根据C(xC，yC)、D(xD，yD)和D′(xD′，yD′)来计算：
由于α的角度实际很小，可通过上述公式近似计算。
(2)确定旋转校正方法
当α的符号为正时，将右腿区点集Ⅰ的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
否则，将右腿区点集Ⅰ的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
具体地，如图3所示，所述步骤二第(2)步的旋转校正方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，右腿区点集Ⅰ中任一点Q(xQ，yQ)旋转校正后为Q′(xQ′，yQ′)，CQ与x轴正向的夹角为γ，α带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
步骤三：第二次旋转校正
(1)比较判断是否第二次旋转校正
将经步骤二旋转校正的所有点中，到点C(xC，yC)的距离不超过相应样板尺寸点剔除，例如将距离点C(xC，yC)不超过20mm的点剔除，再找出剩余所有点的纵坐标最小的点K(xK，yK)，再将yK与yD′比较：
如果yK≥yD′，则不进行第二次旋转校正，直接进入下述步骤四；
如果yK＜yD′，则以点C(xC，yC)为基准点，对经过步骤二旋转校正的右腿区点集Ⅰ所有点进行第二次旋转校正；
(2)第二次旋转校正的方法
标记K(xK，yK)在过点C(xC，yC)的水平线上的投影点为K′(xK′，yK′)，CK与CK′的夹角为β，且﹣90°＜β＜90°，当CK在CK′的逆时针方向时，β的符号取正，否则β取负号；
当β的符号为正时，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集Ⅰ的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；否则，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集Ⅰ的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；
具体地，所述第二次旋转校正的方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，经过步骤二旋转校正的右腿区点集Ⅰ中任一点R(xR，yR)旋转校正后为R′(xR′，yR′)，CR与x轴正向的夹角为θ，β带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
步骤四：腿尖厚的计算及公差判断
(1)建立重轨腿尖直线方程
如图4，取经过步骤三得到右腿区点集Ⅰ中纵坐标最小的点，标记为K″(xK″，yK″)；取经过步骤三得到右腿区点集Ⅰ中横坐标最大的点，标记为H″(xH″，yH″)；再结合标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离d确定点M(xH″，yK″+d)，再以标准重轨腿尖直线斜率为斜率，建立过点M的直线方程作为重轨腿尖直线方程：
y＝k(x-xH″)+yK″+d
其中：k为标准重轨腿尖右侧直线段斜率，对于60kg/m重轨，标准重轨腿尖右侧直线段斜率k为d为标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离，对于60kg/m重轨，d的值为12mm；
(2)基于点F的腿尖厚计算方法
标记右腿区点集Ⅰ中任一点F(xF，yF)，经过步骤二和步骤三后旋转校正后为F″(xF″，yF″)，按照下式计算得到基于点F的腿尖厚：
Δh＝yF″-[k(xF″-xH″)+yK″+d]；
(3)重轨腿尖厚的计算选取
将经过步骤三得到右腿区点集Ⅰ中的所有点按照上述步骤四第(2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为Δhmin。
为了减少计算量，还可仅选取经过步骤三得到右腿区点集Ⅰ的点A″、点B″之间的点按照上述方法分别进行计算，得到基于点A″、点B″之间各个点的腿尖厚，再取最小值为Δhmin；其中点A经过步骤二和步骤三后旋转校正后为A″，点B经过步骤二和步骤三后旋转校正后为B″。
(4)重轨腿尖厚的公差判断
若Δhmin＜down或Δhmin＞up，则不合格；
若downY≤Δhmin≤upY，则合格；
否则在警告范围内合格；
其中：down为腿尖厚下公差，up为腿尖厚上公差，downY为腿尖厚警告下公差，upY为腿尖厚警告上公差。
上述为重轨右侧腿尖厚的参数化公差判定方法，同理可对重轨左侧腿尖厚进行公差判定，当重轨左右两侧腿尖厚均合格，则可判定该断面的重轨腿尖厚合格。
Claims (7)
1.重轨腿尖厚的参数化判定方法，对于重轨右腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：建立右腿区点集
在重轨腿尖找出横坐标最大的点B(xB，yB)，再在轨腿上找出横坐标为(xB﹣b)的A(xA，yA)，记轨底中心为C(xC，yC)，标记沿重轨扫描断面轮廓点从点A到点B再到点C的区域为右腿区点集；
其中：b为腿尖厚标准测量尺寸；
步骤二：对右腿区点集进行旋转校正
(1)确定旋转校正角度
在所述右腿区点集的轨底段取点D(xD，yD)，标记D′(xD′，yD′)为点D(xD，yD)在过点C的水平线上的投影点，标记CD与CD′的夹角为α，且﹣90°＜α＜90°，当CD在CD′的逆时针方向时，α的符号取正，否则α取负号；
(2)确定旋转校正方法
当α的符号为正时，将右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
否则，将右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
步骤三：第二次旋转校正
(1)比较判断是否第二次旋转校正
将经步骤二旋转校正的所有点中，到点C(xC，yC)的距离不超过相应样板结构尺寸的点剔除，找出剩余所有点的纵坐标最小的点K(xK，yK)，再将yK与yD′比较：
如果yK≥yD′，则不进行第二次旋转校正，直接进入下述步骤四；
如果yK＜yD′，则以点C(xC，yC)为基准点，对经过步骤二旋转校正的右腿区点集所有点进行第二次旋转校正；
(2)第二次旋转校正的方法
标记K(xK，yK)在过点C(xC，yC)的水平线上的投影点为K′(xK′，yK′)，CK与CK′的夹角为β，且﹣90°＜β＜90°，当CK在CK′的逆时针方向时，β的符号取正，否则β取负号；
当β的符号为正时，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；否则，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集的所有点以点C(xC，yC)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；
步骤四：腿尖厚的计算及公差判断
(1)建立重轨腿尖直线方程
取经过步骤三得到右腿区点集中纵坐标最小的点，标记为K″(xK″，yK″)；取经过步骤三得到右腿区点集中横坐标最大的点，标记为H″(xH″，yH″)；则建立重轨腿尖直线方程为：
y＝k(x-xH″)+yK″+d
其中：k为标准重轨腿尖右侧直线段斜率，d为标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离；
(2)基于点F的腿尖厚计算方法
标记右腿区点集中任一点F(xF，yF)，经过步骤二和步骤三后旋转校正后为F″(xF″，yF″)，按照下式计算得到基于点F的腿尖厚：
Δh＝yF″-[k(xF″-xH″)+yK″+d]
(3)重轨腿尖厚的计算选取
将经过步骤三得到右腿区点集中的所有点按照上述步骤四第(2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为Δhmin；
(4)重轨腿尖厚的公差判断
若Δhmin＜down或Δhmin＞up，则不合格；
若downY≤Δhmin≤upY，则合格；
否则在警告范围内合格；
其中：down为腿尖厚下公差，up为腿尖厚上公差，downY为腿尖厚警告下公差，upY为腿尖厚警告上公差。
2.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤二第(1)步中点D(xD，yD)与轨底右侧端点的距离为2mm-15mm。
3.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤二第(1)步中α的角度根据C(xC，yC)、D(xD，yD)和D′(xD′，yD′)的计算方法为：
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4.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤二第(2)步的旋转校正方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，右腿区点集中任一点Q(xQ，yQ)旋转校正后为Q′(xQ′，yQ′)，CQ与x轴正向的夹角为γ，α带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
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5.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤三第(2)步所述第二次旋转校正的方法为：
以C(xC，yC)为原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，经过步骤二旋转校正的右腿区点集中任一点R(xR，yR)旋转校正后为R′(xR′，yR′)，CR与x轴正向的夹角为θ，β带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
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6.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤四第(1)步中重轨腿尖直线方程为：
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<mo>=</mo>
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<mo>+</mo>
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<mo>.</mo>
</mrow>
7.如权利要求1所述的重轨腿尖厚的参数化判定方法，其特征在于：所述步骤四第(3)步中，仅对将经过步骤三得到右腿区点集的点A″、点B″之间的点按照所述步骤四第(2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为Δhmin；
其中点A经过步骤二和步骤三后旋转校正后为A″，点B经过步骤二和步骤三后旋转校正后为B″。
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2015
- 2015-05-07 CN CN201510229184.3A patent/CN105091822B/zh active Active
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