CN105258639A - 一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种采用激光长玄直接测量轨道的偏置坐标的方法，实现单束激光轨道偏置坐标测量；可以在轨道检测和维修中实现一次性长距离的测量和维修，特别是在高速道岔的测量和维修时可以一次性设置好所有的偏置量，从整体上把握道岔直线型，提高列车的安全性，实现100米到300米长距离轨道偏置坐标测量；激光点虚拟坐标与物理坐标之间的相对坐标为偏置坐标，偏置坐标通过以下方程式计算：设在标准坐标系下物理坐标0点（x0,y0），及激光点虚拟坐标(x1,y1)，激光点虚拟坐标与物理坐标0点的相对坐标(x2,y2)的计算方法和公式如下：X2？=？x1？-？x0;Y2？=？y1？-？y0。
Description
技术领域
本发明涉及铁路轨道平顺性测量领域，具体的说是一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法。
背景技术
铁路高速化是当今世界铁路运输发展的必然趋势，当前投入运营的最高时速已经达到最高350公里每小时，而高速安全运行是高速铁路首要保证的问题，线路质量是影响高速安全运行最直接的因素，所以必须建立严密的作业标准和养护维修模式，并配备高精度测量装备。传统线路检测不平顺性都是采用短波检测，目前能达到的最长直接玄测法为20米，30米和70米玄测法都是采用轨迹法进行，100米和200米和300米直接玄长的检测还处于空白。发明内容本发明是一种采用激光长玄直接测量轨道的偏置坐标的方法，通过该方法可以直接实时测量100米，200米，300米玄长的轨道不平顺性。
发明内容
一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法步骤如下：
步骤一：将激光发射器与目标坐标采集标靶水平卡在单根轨道的同侧上，激光发射器与目标坐标采集标靶之间的距离为100米到300米之间，激光发射器发射的激光直射在目标坐标采集标靶的靶屏上。
步骤二：目标坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在目标坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示；
步骤三：在激光发射器与目标坐标采集标靶的100米到300米之间的单根轨道同侧任意距离点再卡置测量坐标采集标靶，靶屏朝向激光发射器，将激光发射器直射向目标坐标采集标靶的激光拦截在测量坐标采集标靶的靶屏上；
步骤四：在单根轨道任意距离点上的测量坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在测量坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示。
所述激光发射器的激光发射头与单根轨道的钢轨边垂直，坐标采集标靶的靶心和测量坐标采集标靶的靶心与单根轨道的钢轨边垂直。
所述坐标采集标靶的靶屏显示有物理坐标和图像采集装置识别的激光点虚拟坐标，物理坐标中心为0，物理坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-200毫米，物理坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米；激光点虚拟坐标坐标中心为0，激光点虚拟坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-20毫米，激光点虚拟坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米。
所述激光发射器发射的激光在100-300米之间投射在目标坐标采集标靶的靶屏上时激光点散射后激光光斑较大，以散射后的激光光斑作为激光点虚拟坐标的坐标面，以激光光斑中的聚光点作为激光点，激光点的坐标为激光点虚拟坐标。
所述目标坐标采集标靶的靶屏显示第一组物理坐标为靶屏面的十字坐标，第二组激光点虚拟坐标为激光器射出的激光光斑打在靶屏上的单独虚拟十字坐标。
所述激光点虚拟坐标位通过以下方程式计算：将光斑图像切分成NxN个正方形，设每个正方形的重心为：(x1,y1),(x2,y2),……,(xn,yn),则光斑重心坐标：。
所述激光点虚拟坐标与物理坐标之间的相对坐标为偏置坐标。
所述偏置坐标通过以下方程式计算：设在标准坐标系下物理坐标0点（x0,y0），及激光点虚拟坐标(x1,y1)，激光点虚拟坐标与物理坐标0点的相对坐标(x2,y2)的计算方法和公式如下：X2=x1-x0;
Y2=y1-y0。
附图说明
图1为目标坐标采集标靶坐标示意图；
图2为激光点虚拟坐标示意图；
图3为激光发射器卡轨示意图；
图4为目标坐标采集标靶的靶心和测量坐标采集标靶卡轨示意图；
图5为100-300米长距离目标坐标采集标靶与测量坐标采集标靶侧偏示意图。
附图标记：1为激光发射器、2为目标坐标采集标靶、3为测量坐标采集标靶、4为激光点虚拟坐标、5为钢轨、6为物理坐标、7为激光点、8为靶屏。
以下结合附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。
具体实施方式
一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法步骤如下：
步骤一：将激光发射器与目标坐标采集标靶水平卡在单根轨道的同侧上，激光发射器与目标坐标采集标靶之间的距离为100米到300米之间，激光发射器发射的激光直射在目标坐标采集标靶的靶屏上。
步骤二：目标坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在目标坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示；
步骤三：在激光发射器与目标坐标采集标靶的100米到300米之间的单根轨道同侧任意距离点再卡置测量坐标采集标靶，靶屏朝向激光发射器，将激光发射器直射向目标坐标采集标靶的激光拦截在测量坐标采集标靶的靶屏上；
步骤四：在单根轨道任意距离点上的测量坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在测量坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示。
如图3和图4所示，激光发射器的激光发射头与单根轨道的钢轨边垂直，坐标采集标靶的靶心和测量坐标采集标靶的靶心与单根轨道的钢轨边垂直。
如图1所示，坐标采集标靶的靶屏显示有物理坐标和图像采集装置识别的激光点虚拟坐标，物理坐标中心为0，物理坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-200毫米，物理坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米。
如图2所示，激光点虚拟坐标坐标中心为0，激光点虚拟坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-20毫米，激光点虚拟坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米。
所述激光发射器发射的激光在100-300米之间投射在目标坐标采集标靶的靶屏上时激光点散射后激光光斑较大，以散射后的激光光斑作为激光点虚拟坐标的坐标面，以激光光斑中的聚光点作为激光点，激光点的坐标为激光点虚拟坐标。
所述目标坐标采集标靶的靶屏显示第一组物理坐标为靶屏面的十字坐标，第二组激光点虚拟坐标为激光器射出的激光光斑打在靶屏上的单独虚拟十字坐标。
所述激光点虚拟坐标位通过以下方程式计算：将光斑图像切分成NxN个正方形，设每个正方形的重心为：(x1,y1),(x2,y2),……,(xn,yn),则光斑重心坐标：。
所述激光点虚拟坐标与物理坐标之间的相对坐标为偏置坐标。
所述偏置坐标通过以下方程式计算：设在标准坐标系下物理坐标0点（x0,y0），及激光点虚拟坐标(x1,y1)，激光点虚拟坐标与物理坐标0点的相对坐标(x2,y2)的计算方法和公式如下：X2=x1-x0;
Y2=y1-y0。
Claims (8)
1.一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法步骤如下：
步骤一：将激光发射器与目标坐标采集标靶水平卡在单根轨道的同侧上，激光发射器与目标坐标采集标靶之间的距离为100米到300米之间，激光发射器发射的激光直射在目标坐标采集标靶的靶屏上；
步骤二：目标坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在目标坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示；
步骤三：在激光发射器与目标坐标采集标靶的100米到300米之间的单根轨道同侧任意距离点再卡置测量坐标采集标靶，靶屏朝向激光发射器，将激光发射器直射向目标坐标采集标靶的激光拦截在测量坐标采集标靶的靶屏上；
步骤四：在单根轨道任意距离点上的测量坐标采集标靶通过图像采集装置识别到激光点，再通过激光点虚拟坐标方程式计算出激光光斑的中心坐标，激光光斑的中心坐标以设置在测量坐标采集标靶靶屏上的物理坐标为参照，计算出激光光斑的中心坐标与物理坐标的偏置坐标，通过无线传输将激光点虚拟坐标与物理坐标的偏置坐标数据反馈到数显激光发射器并显示。
2.根据权利要求1所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述激光发射器的激光发射头与单根轨道的钢轨边垂直，坐标采集标靶的靶心和测量坐标采集标靶的靶心与单根轨道的钢轨边垂直。
3.根据权利要求1所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述坐标采集标靶的靶屏显示有物理坐标和图像采集装置识别的激光点虚拟坐标，物理坐标中心为0，物理坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-200毫米，物理坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米，物理坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出200毫米；激光点虚拟坐标坐标中心为0，激光点虚拟坐标X轴左侧负半轴轴线以毫米为单位标记出-20毫米，激光点虚拟坐标X轴右侧正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴上半部分正半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米，激光点虚拟坐标Y轴下半部分负半轴轴线以毫米为单位标记出20毫米。
4.根据权利要求1所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述激光发射器发射的激光在100-300米之间投射在目标坐标采集标靶的靶屏上时激光点散射后激光光斑较大，以散射后的激光光斑作为激光点虚拟坐标的坐标面，以激光光斑中的聚光点作为激光点，激光点的坐标为激光点虚拟坐标。
5.根据权利要求1所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述目标坐标采集标靶的靶屏显示第一组物理坐标为靶屏面的十字坐标，第二组激光点虚拟坐标为激光器射出的激光光斑打在靶屏上的单独虚拟十字坐标。
6.根据权利要求1所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述激光点虚拟坐标位通过以下方程式计算：将光斑图像切分成NxN个正方形，设每个正方形的重心为：(x1,y1),(x2,y2),……,(xn,yn),则光斑重心坐标：。
7.根据权利要求5所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述激光点虚拟坐标与物理坐标之间的相对坐标为偏置坐标。
8.根据权利要求6所述一种采用激光长玄直接测量轨道偏置坐标的方法，其特征在于：所述偏置坐标通过以下方程式计算：设在标准坐标系下物理坐标0点（x0,y0），及激光点虚拟坐标(x1,y1)，激光点虚拟坐标与物理坐标0点的相对坐标(x2,y2)的计算方法和公式如下：X2=x1-x0;
Y2=y1-y0。
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