CN106931929A - 基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统，其中，基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法包括：获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，其中，每组点包含至少3个点，上述N为大于等于2的整数；根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值；根据上述N组点在上述轮廓圆上的分布位置，获取分布位置相邻的每两组点对应的半径值的差值；获取大于等于预设值的差值的个数；根据上述个数确定上述车轮的瓣的个数；根据上述车轮的瓣的个数确定上述车轮的形状。本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法，可以解决现有的车轮检测方法不能及时获知车轮更为精确的磨损情况的问题。

Description

基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统。

背景技术

轨道交通中列车车轮作为列车与轨道的结合部位，承载整个列车的重量，是列车走行系中重要的组成部件。列车车轮在轨道上的运行过程中，由于轨道线路养护条件差、列车车轮外形与轨道外形匹配不合理和/或列车车轮材质与轨道材质匹配不合理等原因，使得车轮出现磨损。由于上述轨道对车轮的磨损以及外界环境对车轮的腐蚀，使得车轮的曲线并不是标准圆形，而是呈现多瓣形。随着轨道车辆运行时间的增加，其车轮曲线的多瓣形现象会更加严重，影响车轮的使用寿命。

现有技术中，根据车轮的平均使用寿命，定期对车轮进行更换。

然而，采用现有技术的方法，不能及时获知车轮更为精确的磨损情况。

发明内容

本发明提供了一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统，以解决现有的车轮检测方法不能及时获知车轮更为精确的磨损情况的问题。

本发明提供一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法，包括：获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，其中，每组点包含至少3个点，上述N为大于等于2的整数；根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值；根据上述N组点在上述轮廓圆上的分布位置，获取分布位置相邻的每两组点对应的半径值的差值；获取大于等于预设值的差值的个数；根据上述个数确定上述车轮的瓣的个数；根据上述车轮的瓣的个数确定上述车轮的形状。

可选的，上述获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，包括：分别接收至少3台检测器在同步信号作用下发送的待检测车辆的车轮的检测帧，上述检测帧中包括所述车轮轮廓圆上的点的坐标值，上述检测帧与帧编号对应，其中，每台检测器发送的上述帧编号的大小顺序与每台上述检测器的检测次序对应，上述检测以预设时间间隔进行检测；按照上述帧编号的大小顺序，分别对每台所述检测器发送的检测帧的帧编号与相邻的下一个帧编号进行差分计算，直至所述检测器发送的最后一个检测帧；当上述差分计算的差分值小于或等于预设阈值时，则进行上述差分计算的两个帧编号对应的检测帧属于上述待检测车辆的同一个车轮，当上述差分计算的差分值大于上述预设阈值时，则上述下一个帧编号对应的检测帧属于上述待检测车辆的下一个车轮；将上述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组。

可选的，上述获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值之前，还包括：获取第一矩阵，其中，上述第一矩阵的每一行对应1台检测器发送的检测帧，上述第一矩阵的行数至少为3；去除上述第一矩阵中无效帧所在的列，得到第二矩阵，其中，上述无效帧为未包含上述车轮的轮廓圆上的点的坐标值的检测帧；获取上述第二矩阵中的检测帧，以用于获取上述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

可选的，上述根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值，包括：对上述每组点的坐标值进行坐标角度变换，得到水平-竖直坐标系内的N组第一变换坐标值；分别对N组第一变换坐标值通过最小二乘法进行曲线拟合，得到N组圆弧；分别获得所述N组圆弧对应的半径值，得到所述每个车轮对应的N个半径值和圆心。

本发明还提供一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，包括：沿单侧轨道的同一侧设置的检测器、沿上述单侧轨道设置的照相机、控制器局域网络(Controller AreaNetwork；简称：CAN)采集卡和工控主机，其中，上述检测器的数目至少为3；上述检测器用于获取待检测车辆的车轮的检测帧，并向上述CAN采集卡发送上述待检测车辆的车轮的检测帧；上述照相机用于获取上述待检测车辆的车轮上任一点，以用来作为上述车轮的基点；上述CAN采集卡用于接收上述检测器获取的上述待检测车辆的车轮的检测帧,并向上述工控主机发送上述待检测车辆的车轮的检测帧；上述工控主机用于根据上述待检测车辆的车轮的检测帧，获取上述基于多瓣轮模型的车轮尺寸；其中，上述检测帧中包括上述车轮轮廓圆上的点的坐标值。

可选的，上述基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，还包括：数字输入/输出(Input/Output；简称：I/O)卡，用于向上述检测器发送同步信号，以控制上述检测器根据上述同步信号进行上述检测帧的采集。

可选的，上述基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，还包括：轴位传感器，用于检测是否有上述待检测车辆入库，当检测到上述待检测车辆入库，向上述数字I/O卡输出电压模拟信号，以指示上述待检测车辆入库，触发上述数字I/O卡生成上述同步信号。

可选的，上述基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，还包括：射频识别主机和射频天线，上述射频天线设置在轨道内侧；用于获取上述待检测车辆的电子标签信息；上述射频识别主机用于根据上述射频天线获取的上述待检测车辆的电子标签信息，确定上述待检测车辆的标识信息，并将上述待检测车辆的标识信息发送至上述工控主机。

本发明提供的一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法和系统，其中，基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法的包括：获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，其中，每组点包含至少3个点，上述N为大于等于2的整数；根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值；根据上述N组点在上述轮廓圆上的分布位置，获取分布位置相邻的每两组点对应的半径值的差值；获取大于等于预设值的差值的个数；根据上述个数确定上述车轮的瓣的个数；根据上述车轮的瓣的个数确定上述车轮的形状。基于本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，通过检测待检测车辆的每个车轮的不同部位的半径值，通过车轮上分布相邻的半径之间的差值与预设值比较，若车轮上分布相邻的半径之间的差值大于预设值，则出现一个拐点。根据每个车轮上出现拐点的个数获得车轮的多瓣形状，进而及时获得每个车轮的具体磨损状况，解决现有的车轮检测方法不能及时获知车轮足够精确的磨损情况的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的示意图；

图3为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的另一示意图；

图4为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例二的流程示意图；

图5为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例三的流程示意图；

图6为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例三的另一流程示意图；

图7为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统实施例四的结构示意图；

图8为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统实施例四的另一结构示意图。

附图标记说明：

1：轮廓圆；2：轮廓圆上已经获取坐标值的点；

3：“拐点”；4：基点；5：检测器；

6：照相机；7：CAN采集卡；8：工控主机；

9：轴位传感器；10：数字I/O卡；

11：射频天线；12：射频识别主机；

13：单侧轨道；14：枕木；

15：车辆标签；16：列车；17：车库。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和/或“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

基于本发明提供的车轮尺寸检测系统，本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法通过检测待检测车辆的每个车轮的不同部位的半径值，通过车轮上分布相邻的半径之间的差值与预设值比较，若车轮上分布相邻的半径之间的差值大于预设值，则出现一个拐点。根据每个车轮上出现拐点的个数获得车轮的多瓣形状，进而及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况，对待检测车辆的车轮的磨损状态进行评价以及采取相应措施。解决现有的车轮检测方法不能及时获知车轮更为精确的磨损情况的问题。

本发明提供的下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的流程示意图。图1所示的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法的执行主体可以为工控主机等设备。参考图1，基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法包括：

步骤101：获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，其中，每组点包含至少3个点，所述N为大于等于2的整数。

图2为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的示意图，图2为待检测车辆某一车轮的轮廓圆1以及轮廓圆上已经获取坐标值的点2，参考图2，至少将获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为两组，每组点的坐标值的用于计算对应的至少两组半径值，而至少两组半径值将用于计算车轮时候出现多瓣形状。

步骤102：根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值。

具体的，参考图2，每组中至少包括3个点的坐标值，将每组点的坐标值根据圆的方程公式计算每组对应的半径值。

步骤103：根据所述N组点在所述轮廓圆上的分布位置，获取分布位置相邻的每两组点对应的半径值的差值。

参考图2，以第1组、第2组和第3组为例进行说明。根据步骤102获取第1组点的坐标值对应的半径值A、第2组点的坐标值对应的半径值B以及第3组点的坐标值对应的半径值C。计算半径值A与半径值B的差值得到a。若a大于或等于预设值，说明第1组点对应的轮廓和第2组点对应的轮廓之间存在凹陷，则确定第1组点对应的轮廓和第2组点对应的轮廓之间存在一个“拐点”。示例性的：

图3为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例一的另一示意图。参考图3中第1’组点对应的轮廓和第2’组点对应的轮廓之间存在一个“拐点”3，即车轮在此处磨损为多瓣轮形状。

若a小于预设值，说明第1组点对应的轮廓和第2组点对应的轮廓之间不存在凹陷，则计算半径值A与半径值B的平均值b，进一步比较b与半径值C的差值，并判断获得的差值是否大于或等于预设值，按照上述a与预设值的判断情况执行相同的步骤；直至轮廓圆上第N组对用的半径值。

步骤104：获取大于或等于预设值的差值的个数。

步骤105：根据所述个数确定所述车轮的瓣的个数。

步骤106：根据所述车轮的瓣的个数确定所述车轮的形状。

参考图2和图3，确定大于或等于预设值的差值的个数为车轮上“拐点”3的数目，进而获得车轮的瓣的个数，确定了轮的形状以及车轮的磨损状态。

本实施例提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法通过检测车辆的每个车轮的不同部位的半径值，通过车轮上分布相邻的半径之间的差值与预设值比较，若车轮上分布相邻的半径之间的差值大于预设值，则出现一个拐点，根据每个车轮上出现拐点的个数获得车轮的多瓣形状，及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况，进而对待检测车辆的车轮的磨损状态进行评价以及采取相应措施。解决现有的车轮检测方法不能及时获知车轮更为精确的磨损情况的问题。

图4为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例二的流程示意图。本实施例是在实施例一的基础上进行的。具体的，参考图1和图4，步骤101中获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值包括：

步骤1011：分别接收至少3台检测器在同步信号作用下发送的待检测车辆的车轮的检测帧，所述检测帧中包括所述车轮轮廓圆上的点的坐标值，所述检测帧与帧编号对应，其中，每台检测器发送的所述帧编号的大小顺序与每台所述检测器的检测次序对应，所述检测以预设时间间隔进行检测。

检测器以预设时间间隔进行对讲过检测器的待检测车辆的多个车轮进行检测，获得检测帧。检测器将待检测车辆多个车轮的检测帧发送至工控主机。并且，上述检测帧与帧编号对应，帧编号的大小顺序与检测器的检测次序对应。帧编号用来将上述属于待检测车辆多个车轮的检测帧分至不同的车轮。

具体的，检测器可以为二维激光位移传感器，二维激光位移传感器发射出的激光面可以与经过的车轮的轮廓圆的交点，则检测帧中包括待检测车辆多个车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

步骤1012：按照所述帧编号的大小顺序，分别对每台所述检测器发送的检测帧的帧编号与相邻的下一个帧编号进行差分计算，直至所述检测器发送的最后一个检测帧；当所述差分计算的差分值小于或等于预设阈值时，则进行所述差分计算的两个帧编号对应的检测帧属于所述待检测车辆的同一个车轮，当所述差分计算的差分值大于所述预设阈值时，则所述下一个帧编号对应的检测帧属于所述待检测车辆的下一个车轮。

其中，步骤1012为工控主机将检测帧的帧编号通过差分计算的方式，对待检测车辆的多个车轮的检测帧进行分轮处理，进而获取将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

具体的，对工控主机将检测帧的帧编号通过差分计算的方式对检测帧进行分轮处理进行说明，并具体的采用二维激光位移传感器作为检测器：获取激光位移传感器Z发送的第一个检测帧对应的第一个帧编号；从第一个帧编号开始，每相邻的帧编号之间进行差分计算：当通过差分计算得到的差分值小于或等于预设阈值时，则此次差分计算中的两个帧编号对应的检测帧属于同一个车轮；当通过差分计算得到的差分值大于预设阈值时，则此次差分计算中的第二个帧编号对应的检测帧属于下一个车轮。上述差分计算过程直至对应二维激光位移传感器Z发送的最后的检测帧的帧编号。完成激光位移传感器Z发送给工控主机的检测帧的分轮处理。得到P组上述帧编号的分组，对应待检测车辆的P个车轮的所述检测帧，P为正整数。

需要说明的是，上述差分处理过程中的预设阈值与检测帧的编号规则相关。对于不同的检测帧编号规则，在差分处理时获取不同的预设阈值。

步骤1013：将所述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组。

参考图2，作为一种将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组的实现方式：通过设置照相机的方式获取每个车轮上任一点为基点4，每个车轮以基点4所在的半径为起始半径，绕车轮的圆形顺时针或逆时针旋转360度到达基点4所在的半径终止，旋转过程中将每个车轮的轮廓圆分为N个弧形，则将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组。

参考图3，作为另一种将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组的实现方式：通过设置照相机的方式获取每个车轮上任意N-1个点作为基点4，每个车轮以基点4所在的半径为分组半径，N-1个分组半径中将每个车轮的轮廓圆分为N个弧形，则将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组。

值得注意的是，将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组的实现方式不止上述两种，其可以为本领域可以实现的任何方式。

本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法中，将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组后，执行步骤102至步骤106，具体实现方式与实施例一中相同，在此不再赘述。

本实施例提供了基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法中，将待检测车辆的多个车轮的检测帧的分轮处理，以获得每个车轮上的检测帧，更为具体的，本实施例还提供了将每个车轮上的检测帧分组的实现方式，根据半径值之间的比较，获得每个车轮的瓣的个数确定所述车轮的形状。及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况，进而对待检测车辆的车轮的磨损状态进行评价以及采取相应措施。

图5为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例三的流程示意图，本实施例是在实施例二的基础上进行的。参考图5，本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法在执行步骤101之前，还包括：

步骤1001：获取第一矩阵，其中，所述第一矩阵的每一行对应1台检测器发送的检测帧，所述第一矩阵的行数至少为3。

第一矩阵是以每台检测器检测到的检测帧为行，以检测器的台数为列数。第一矩阵中包含所有检测器获得的检测帧。具体的，每台检测器均以相同的预设时间段获取检测帧，则检测帧中包括与待检测车辆的轮廓圆的交点的坐标，还包括没有与待检测车辆的轮廓圆的交点的坐标。

步骤1002：去除所述第一矩阵中无效帧所在的列，得到第二矩阵，其中，所述无效帧为未包含所述车轮的轮廓圆上的点的坐标值的检测帧。

具体的，由于每台检测帧在同步信号下获取检测帧，去除未包含车轮的轮廓圆上的点的坐标值所在的列，也就是保留每台检测器均获得包含车轮的轮廓圆上的点的坐标值的时刻获取的检测帧，第二矩阵中每一列表示所有台检测器同时获取到包含车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

步骤1003：获取所述第二矩阵中的检测帧，以用于获取所述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

将去除无效帧后的第二矩阵中的检测帧作为获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值。执行步骤101至步骤106，具体实现方式与实施例一中相同，在此不再赘述。

图6为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法实施例三的另一流程示意图。参考图6，步骤102：根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值，具体包括：

步骤1021：对所述每组点的坐标值进行坐标角度变换，得到水平-竖直坐标系内的N组第一变换坐标值。

具体的，为了获取尽量多方位的获取待检测车辆的车轮尺寸信息，每台检测器与竖直方向设置有不同的夹角，假设每台检测器设置在轨道内侧，则通过公式(1)将检测帧由检测器所在的坐标系转换到水平-竖直坐标系内对应的第一变换坐标值。

u_i＝x_i cosα_j-y_i sinα_j,v_i＝y_i cosα_j+x_i sinα_j (1)

其中，(x_i,y_i)为检测器获取的待检测车辆的车轮的轮廓圆上的点的坐标值，(u_i,v_i)为(x_i,y_i)对应的第一变换坐标值，α_j为检测器与竖直方向的夹角值，j为检测器的个数，本实施例中，其取值正整数1、2和3，i为每台检测器获取的有效检测帧数目，i和j取大于或等于3的正整数。

步骤1022：分别对N组第一变换坐标值通过最小二乘法进行曲线拟合，得到N组圆弧。

步骤1023：分别获得所述N组圆弧对应的半径值，得到所述每个车轮对应的N个半径值。

基于步骤1021中得到的N组第一变换坐标值，分别通过最小二乘法将每组第一变换坐标拟合为对应的N组圆弧，其中每组圆弧对应一个半径值，则每个车轮的N组圆弧对应N个半径值。从而，根据每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值可获得每个车轮对应的N个半径值，进而执行步骤103至步骤106，获得每个车轮的瓣的个数确定所述车轮的形状。

本实施例提供了基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法中，接收检测帧之后，将检测帧首先进行去除不包含坐标值的无效帧后，再将剩余的检测帧进行分轮处理，从而避免无效帧参与分轮处理以及后续的计算过程。进一步的，本实施例提供了将每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分组后，每组点的坐标值获得每组对应的半径值的过程，根据计算得到的半径值之间的比较，获得每个车轮的瓣的个数确定所述车轮的形状。及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况，进而对待检测车辆的车轮的磨损状态进行评价以及采取相应措施。

图7为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统实施例四的结构示意图。本实施例以设置在单侧轨道13的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统为例进行说明，参看图7，本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统设置在单侧轨道13的枕木14之间，包括：沿单侧轨道的同一侧设置的检测器5、沿所述单侧轨道设置的照相机6、控制器局域网络CAN采集卡7和工控主机8。

其中，检测器5的数目至少为3。具体的，检测器5可以为二维激光位移传感器。检测器5用于获取待检测车辆的车轮的检测帧，并向CAN采集卡7发送待检测车辆的车轮的检测帧；照相机6用于获取待检测车辆的车轮上任一点，以用来作为车轮的基点4，基点4用于对车轮的轮廓圆的分组；CAN采集卡7用于接收检测器5获取的待检测车辆的车轮的检测帧,并向工控主机8发送待检测车辆的车轮的检测帧；工控主机8用于根据待检测车辆的车轮的检测帧，获取待检测车辆的车轮的瓣的个数，进而及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况。

具体的，二维激光位移传感器发射激光面，待检测车辆经过激光位移传感器时，激光面可以与车轮的轮廓圆相交产生交点，上述交点可以用坐标值的形式表示，每隔预设时间段激光位移传感器获取检测帧。激光位移传感器对于获取的检测帧可以以预设的规则进行编号。其中，检测帧包括有效检测帧和无效帧，有效检测帧包括车轮轮廓圆上的点的坐标值。

可选的，激光位移传感器用于向CAN采集卡7发送带有编号的检测帧。CAN采集卡7与每个检测器5均设置有接口，分别接入每个检测器5，接收检测器5获取的带有编号的检测帧,并向工控主机8发送上述带有编号的检测帧。工控主机8根据待检测车辆的车轮的有效检测帧，在线计算获得待检测车辆的车轮尺寸，在线检测待检测车辆的车轮瓣的个数。

可选的，本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统还包括：数字I/O卡10。数字I/O卡10用于向检测器5发送同步信号，以控制检测器5根据同步信号进行检测帧的采集。具体的，数字I/O卡10可以将数字方波信号作为同步信号来控制检测器5间隔预设时间段获取检测帧。

可选的，本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统还包括：轴位传感器9。轴位传感器9用于检测是否有待检测车辆入库，当检测到待检测车辆入库时，向数字I/O卡10输出电压模拟信号，以指示待检测车辆入库。触发数字I/O卡10根据轴位传感器9输出的电压模拟信号生成所述同步信号。具体的，数字I/O卡10将轴位传感器9发送的电压模拟信号转换为数字方波信号，用以控制激光移位传感器同步进行检测帧的采集。

可选的，沿单侧轨道的同一侧设置的检测器5、照相机6、CAN采集卡7、数字I/O卡10和轴位传感器9组成本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统的信息采集模块。工控主机8本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统的信息处理模块。

可选的，本发明提供的车轮尺寸检测系统还包括：射频识别主机12和射频天线11。射频识别主机12和射频天线11用于获取并识别待检测车辆的电子标签信息。具体的，射频识别主机12用于根据射频天线11获取的待检测车辆的电子标签信息，确定待检测车辆的标识信息，并将待检测车辆的标识信息发送至工控主机8。进而，工控主机8后续获取的检测帧包括所述待检测车辆的车轮的检测帧。

可选的，射频天线11和射频识别主机12组成本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统的识别模块。

图8为本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统实施例四的另一结构示意图，是本发明基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统的使用场景示意图。为了更加形象的说明本发明提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，下面对列车16进入车库17时利用本发明提供的检测系统进行车轮尺寸检测的使用场景进行说明。

列车16进入射频天线11发射的微波信号的范围内的轨道时，识别模块被触发启动，射频天线11可以识别列车16所携带的车辆标签15，通过射频识别主机12解码出列车16对应的标识信息，得到列车16的电子标签信息。例如：列车号等，并将列车16对应的标识信息发送至工控主机8，工控主机8对列车16对应的标识信息进行保存，使得后续对车轮尺寸检测信息对应于列车16。

可选的，上述通过列车16携带的车辆标签15解码列车16的电子标签信息的过程，还可以采用摄像头扫描的方式进行。需要说明的是，解码列车16的标识信息不限于上述方法，还可以为本领域中可实现的其他任何方式。

列车16在进入车库17时经过轴位传感器9时，可以触发信息采集模块的轴位传感器9由待机状态进入工作状态，用于监测是否有列车16的轮对经过。当监测到列车16的车轮经过时，输出电压模拟信号。数字I/O卡10采集上述电压模拟信号，可以通过将电压模拟信号转化为数字方波信号。并将数字方波信号作为激光位移传感器工作的同步信号。CAN采集卡7分别采集每个激光位移传感器获取的检测帧，并将检测帧分别传送至信息处理模块的工控主机8。工控主机8对上述检测帧进行处理，以获得列车16的车轮的瓣的个数，及时获得待检测车辆的车轮更为精确的磨耗情况，进而对待检测车辆的车轮的磨损状态进行评价以及采取相应措施。

本实施例提供的基于多瓣轮模型的车轮尺寸的检测系统，通过沿单侧轨道的同一侧设置的检测器，检测器已预设时间获得检测帧，最后传至工控主机进行检测帧的在线处理。进一步地，根据检测帧获得待检测车辆的车轮的瓣的个数，进而及时获知车轮更为精确的磨损情况，评价车轮的磨耗状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测方法，其特征在于，包括：

获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，其中，每组点包含至少3个点，所述N为大于等于2的整数；

根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值；

根据所述N组点在所述轮廓圆上的分布位置，获取分布位置相邻的每两组点对应的半径值的差值；

获取大于或等于预设值的差值的个数；

根据所述个数确定所述车轮的瓣的个数；

根据所述车轮的瓣的个数确定所述车轮的形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值，包括：

分别接收至少3台检测器在同步信号作用下发送的待检测车辆的车轮的检测帧，所述检测帧中包括所述车轮轮廓圆上的点的坐标值，所述检测帧与帧编号对应，其中，每台检测器发送的所述帧编号的大小顺序与每台所述检测器的检测次序对应，所述检测以预设时间间隔进行检测；

按照所述帧编号的大小顺序，分别对每台所述检测器发送的检测帧的帧编号与相邻的下一个帧编号进行差分计算，直至所述检测器发送的最后一个检测帧；当所述差分计算的差分值小于或等于预设阈值时，则进行所述差分计算的两个帧编号对应的检测帧属于所述待检测车辆的同一个车轮，当所述差分计算的差分值大于所述预设阈值时，则所述下一个帧编号对应的检测帧属于所述待检测车辆的下一个车轮；

将所述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值分为N组。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的N组点的坐标值之前，还包括：

获取第一矩阵，其中，所述第一矩阵的每一行对应1台检测器发送的检测帧，所述第一矩阵的行数至少为3；

去除所述第一矩阵中无效帧所在的列，得到第二矩阵，其中，所述无效帧为未包含所述车轮的轮廓圆上的点的坐标值的检测帧；

获取所述第二矩阵中的检测帧，以用于获取所述待检测车辆的每个车轮的轮廓圆上的点的坐标值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每组点的坐标值，获取每组点对应的半径值，包括：

对所述每组点的坐标值进行坐标角度变换，得到水平-竖直坐标系内的N组第一变换坐标值；

分别对N组第一变换坐标值通过最小二乘法进行曲线拟合，得到N组圆弧；

分别获得所述N组圆弧对应的半径值，得到所述每个车轮对应的N个半径值。

5.一种基于多瓣轮模型的车轮尺寸检测系统，其特征在于，包括：

沿单侧轨道的同一侧设置的检测器、沿所述单侧轨道设置的照相机、控制器局域网络CAN采集卡和工控主机，其中，所述检测器的数目至少为3；

所述检测器用于获取待检测车辆的车轮的检测帧，并向所述CAN采集卡发送所述待检测车辆的车轮的检测帧；所述照相机用于获取所述待检测车辆的车轮上任一点，以用来作为所述车轮的基点；所述CAN采集卡用于接收所述检测器获取的所述待检测车辆的车轮的检测帧,并向所述工控主机发送所述待检测车辆的车轮的检测帧；所述工控主机用于根据所述待检测车辆的车轮的检测帧，获取所述基于多瓣轮模型的车轮尺寸；其中，所述检测帧中包括所述车轮轮廓圆上的点的坐标值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

数字输入/输出I/O卡，用于向所述检测器发送同步信号，以控制所述检测器根据所述同步信号进行所述检测帧的采集。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

轴位传感器，用于检测是否有所述待检测车辆入库，当检测到所述待检测车辆入库，向所述数字I/O卡输出电压模拟信号，以指示所述待检测车辆入库，触发所述数字I/O卡生成所述同步信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

射频识别主机和射频天线，所述射频天线设置在轨道内侧；用于获取所述待检测车辆的电子标签信息；

所述射频识别主机用于根据所述射频天线获取的所述待检测车辆的电子标签信息，确定所述待检测车辆的标识信息，并将所述待检测车辆的标识信息发送至所述工控主机。