CN112227121A - 一种高精度集成轨道几何参数测量方法 - Google Patents

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刘玉鹏
周涛
韦晓莹
王喜春
张孟辰
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Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
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Tianjin Jinhang Institute of Technical Physics
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    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/01—Devices for working the railway-superstructure with track
    • E01B2203/012—Devices for working the railway-superstructure with track present, i.e. in its normal position

Abstract

本申请提供一种高精度集成轨道几何参数测量方法，集成轨道包括多条目标轨道，包括以下步骤：通过光源照射目标轨道；通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集；对采集的图像通过图像识别算法提取光条图像信息；将光源和图像接收设备同时移动设定距离后继续提取光条图像信息，直至光源和图像接收设备移动遍历目标轨道；将提取的目标轨道的各个光条图像信息沿该轨道方向进行拟合，得到目标轨道的几何参数；将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数。采用高精度识别算法对图像中的光条进行提取，提高了轨道几何参数测量的效率和准确度；通过非接触式测量手段实现了对集成轨道总体几何参数情况的评价。

Description

一种高精度集成轨道几何参数测量方法
技术领域
本公开涉及轨道检测技术领域，具体涉及一种高精度集成轨道几何参数测量方法。
背景技术
铁路轨道的几何尺寸偏差，直接影响列车行驶的平稳性、舒适性和安全性，甚至会威胁乘客的生命财产安全。而且随着列车速度越来越快，对轨道平稳性的要求越来越高，对轨道几何状态评价的准确度也越来越高。
现有轨道几何参数测量方法大多独立进行，走行轨与接触轨分别进行，不能从总体上对轨道几何状态进行评价。而且现有走行轨的状态测量都是采用接触式手段，机械积累误差较大，严重影响轨道几何状态的评价结果。
发明内容
本申请的目的是针对以上问题，提供一种高精度集成轨道几何参数测量方法。
第一方面，本申请提供一种高精度集成轨道几何参数测量方法，所述集成轨道包括多条目标轨道，包括以下步骤：
(1)通过光源照射目标轨道；
(2)通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集；
(3)对采集的图像通过图像识别算法提取目标轨道成像的光条图像信息；
(4)将光源和图像接收设备同时移动设定距离后，判断光源和图像接收设备是否移动至目标轨道的末端：当光源和图像接收设备移动至目标轨道的末端时，执行下一步骤；当光源和图像接收设备未移动至目标轨道的末端时，跳转至(1)步骤；
(5)将提取的目标轨道的各个光条图像信息沿该轨道方向进行拟合，得到目标轨道的几何参数；
(6)将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述通过光源照射目标轨道，具体包括：光源垂直照射目标轨道。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集，具体包括：图像采集设备以与光源入射角成30°～60°范围的位置进行图像采集。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述将光源和图像接收设备同时移动设定距离后，还包括通过里程记录设备自动触发图像采集设备进行图像采集。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数，具体包括：各个目标轨道外形几何尺寸进行坐标系统一，得到各个目标轨道之间的相对位置关系。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述集成轨道包括走行轨与接触轨。
本发明相较于现有技术具有以下有益效果：
1.采用非接触式测量手段，摒弃传统的接触式、人工观察测量的方法，提高了轨道几何参数测量的效率和准确度；
2.采用高精度识别算法对光条进行提取，测量精度高；
3.实现了对集成轨道总体几何参数情况的评价，是面向轨道几何参数测量的一种创新性技术。
附图说明
图1为本申请第一种实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示为本申请的第一种实施例的流程图，本实施例中，集成轨道包括多条目标轨道，包括以下步骤：
S1、通过光源照射目标轨道。
在一优选实施方式中，光源垂直照射目标轨道。本优选实施方式中，光源垂直照射目标轨道，可使得光条宽度最窄且均匀，因此在光条图像信息提取时可提高图像识别提取精度。
S2、通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集。
本实施例中采用CCD相机对光源照射后的目标轨道的图像进行采集。
本实施例中，图像采集设备以与光源入射角成30°～60°范围的位置进行图像采集。
优选地，图像采集设备放置在以与光源入射角成45°的位置时图像采集的效果最佳。
S3、对采集的图像通过图像识别算法提取目标轨道成像的光条图像信息。
本步骤中采用图像识别算法对采集的图像中的光条信息进行自动识别并提取，本实施例中所涉及的图像识别算法为现有技术中的成熟算法，在此不再赘述。光条上每一个点都对应一个像素坐标点，轨道成像光条提取采用提取光条中心的像素二维坐标的方法进行，像素二维坐标作为点云数据进行存储。
S4、将光源和图像接收设备同时移动设定距离后，判断光源和图像接收设备是否移动至目标轨道的末端：当光源和图像接收设备移动至目标轨道的末端时，执行S5步骤；当光源和图像接收设备未移动至目标轨道的末端时，跳转至S1步骤。
本实施例中，对目标轨道每隔设定距离进行一次图像采集，也即对目标轨道由一端至另一端每隔设定距离进行一次图像采集，每次移动后通过里程记录设备自动触发图像采集设备进行图像采集，然后提取相应的光条图像信息并分别将光条图像信息进行存储。
S5、将提取的目标轨道的各个光条图像信息沿该轨道方向进行数学运算，拟合出连续的目标轨道的几何参数。
将目标轨道遍历后获取的该轨道不同位置的光条图像信息进行拟合得到该目标轨道的几何参数。
将光条中心的像素二维坐标代入系统数学模型，再根据里程记录设备对应的数值，通过数学运算得到三维空间坐标值，将各光条生成的三维点云数据统一到一个坐标系下拟合出连续的轨道几何参数。
S6、将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数。
对集成轨道中的各条目标轨道按照步骤S1-S5执行，得到每条目标轨道的几何参数，经过S6将各条目标轨道的几何参数进行整合得到集成轨道整体的几何参数。
本步骤具体包括：各个目标轨道外形几何尺寸进行坐标系统一，得到各个目标轨道之间的相对位置关系。
本实施例的一优选实施方式中，集成轨道包括左走行轨、右走行轨与接触轨。也即经过S6步骤得到左走行轨、右走行轨与接触轨之间的相对位置关系。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种高精度集成轨道几何参数测量方法，所述集成轨道包括多条目标轨道，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过光源照射目标轨道；
(2)通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集；
(3)对采集的图像通过图像识别算法提取目标轨道成像的光条图像信息；
(4)将光源和图像接收设备同时移动设定距离后，判断光源和图像接收设备是否移动至目标轨道的末端：当光源和图像接收设备移动至目标轨道的末端时，执行下一步骤；当光源和图像接收设备未移动至目标轨道的末端时，跳转至(1)步骤；
(5)将提取的目标轨道的各个光条图像信息沿该轨道方向进行拟合，得到目标轨道的几何参数；
(6)将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数。
2.根据权利要求1所述的高精度集成轨道几何参数测量方法，其特征在于，所述通过光源照射目标轨道，具体包括：光源垂直照射目标轨道。
3.根据权利要求1所述的高精度集成轨道几何参数测量方法，其特征在于，所述通过图像采集设备对目标轨道上的图像进行采集，具体包括：图像采集设备以与光源入射角成30°～60°范围的位置进行图像采集。
4.根据权利要求1所述的高精度集成轨道几何参数测量方法，其特征在于，所述将光源和图像接收设备同时移动设定距离后，还包括通过里程记录设备自动触发图像采集设备进行图像采集。
5.根据权利要求1所述的高精度集成轨道几何参数测量方法，其特征在于，所述将各条目标轨道的外形几何统一基准，得到集成轨道的整体几何参数，具体包括：各个目标轨道外形几何尺寸进行坐标系统一，得到各个目标轨道之间的相对位置关系。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的高精度集成轨道几何参数测量方法，其特征在于，所述集成轨道包括走行轨与接触轨。
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