CN115142306B - 一种轨道廓形打磨策略自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，涉及轨道打磨的技术领域，具体包括如下步骤：步骤S1：按照预设条件对轨道廓形进行筛选，确定代表廓形；所述预设条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；步骤S2：采用最大相关性对齐方法对代表廓形和目标廓形进行对齐；步骤S3：根据对齐后的代表廓形和目标廓形，计算磨削面积；步骤S4：根据磨削面积和磨削设备属性参数自动生成打磨策略；本发明，通过上述步骤实现了轨道打磨策略的自动生成，提高了打磨速度，减少了人工工作量，避免了主观因素影响。

Description

一种轨道廓形打磨策略自动生成方法

技术领域

本发明涉及轨道打磨的技术领域，具体涉及一种轨道廓形打磨策略自动生成方法。

背景技术

轨道打磨能消除轨道表面的波磨、侧磨和肥边等表面缺陷，有效的预防和减缓轨道病害的发生，改善轨道平顺性。

目前的轨道打磨工作常采用的手段是在打磨现场技术人员根据经验对历史打磨模式进行选择或者是人工测量定制打磨模式，这种打磨方式效率低，易造成打磨量过大或不足；同时过多的依赖于人工经验，存在较大的人为主观因素影响，且技术人员的工作量较大，打磨效率较低。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前轨道打磨工作方法存在打磨方式效率低，易造成打磨量过大或不足，存在较大的人为主观因素影响，且技术人员的工作量较大的问题，提供了一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，用于减少人为主观因素影响，减少技术人员的工作量，提高打磨效率，解决了上述问题。

本发明的技术方案如下：

一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，包括如下步骤：

步骤S1：按照预设条件对轨道廓形进行筛选，确定代表廓形；所述预设条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；

步骤S2：采用最大相关性对齐方法对代表廓形和目标廓形进行对齐；

步骤S3：根据对齐后的代表廓形和目标廓形，计算磨削面积；

步骤S4：根据磨削面积和磨削设备属性参数自动生成打磨策略。

进一步地，所述步骤S1的详细步骤为：

步骤S11：输入轨道廓形；

步骤S12：按照预设条件过滤异常轨道廓形，筛选出符合所述预设条件的轨道廓形，并统计其占比；

步骤S13：通过符合预设条件的轨道廓形的占比与阈值比较，判断有无有效代表廓形，并从有效代表廓形中确定代表廓形。

进一步地，所述步骤S13，包括：

当所述符合预设条件的轨道廓形占比大于阈值时，则判定所述符合预设条件的轨道廓形为有效代表廓形，并从中选择任意轨道廓形作为代表廓形；否则无有效代表廓形。

进一步地，所述轨道廓形是否平顺的判别方法为：分析轨道廓形是否存在异常跳点，当轨道廓形不存在异常跳点时，判断轨道廓形平顺。

进一步地，所述轨道廓形顶面是否水平的判断方法为：选择轨道廓形顶面中心区域，通过拟合直线计算角度，当角度在±0.5°以内时，判断轨道廓形顶面水平。

进一步地，所述轨道廓形形态是否标准的判断方法为：轨道廓形两边端点的Y坐标在标准Y坐标的±10mm以内，判断轨道廓形形态标准。

进一步地，所述轨道廓形是否对齐的判断方法为：计算轨道廓形与基准廓形的并集面积，当并集面积占基准廓形面积的±95％时，判断轨道廓形对齐。

进一步地，所述步骤S2，包括：

采用最大相关性对齐方法提取对齐特征的轨道廓形区段，通过计算进行旋转角度和/或平移值，实现代表廓形与目标廓形的对齐。

进一步地，所述步骤S2的详细步骤为：

步骤S21：设定阈值T；

步骤S22：计算代表廓形内侧直线段斜率；

步骤S23：计算代表廓形内侧直线段斜率与目标廓形内侧直线段斜率的差值作为廓形对齐的初始旋转角度；

步骤S24：按照所述初始旋转角度，旋转代表廓形，并将旋转后的代表廓形的最高点作为轨顶点；

步骤S25：计算代表廓形轨顶点与目标廓形轨顶点差值，作为旋转平移初值；

步骤S26：计算代表廓形轮廓的高度h，将目标廓形按高度h裁剪，使代表廓形与目标廓形高度一致，并对目标廓形进行均匀采样处理，使目标廓形与代表廓形点数一致；

步骤S27：根据所述旋转平移初值，旋转平移代表廓形；

步骤S28：计算旋转平移后的代表廓形坐标与目标廓形坐标的相关系数r；若相关系数r大于设定阈值T，则记录此时的旋转平移值；若相关系数r小于设定阈值T，则重复步骤S22-步骤S28，修改旋转平移值，重新计算相关系数r；

步骤S29：利用步骤S28记录的旋转平移值输出对齐后的代表廓形和目标廓形。

进一步地，所述步骤S28中的相关系数r采用如下公式计算：

式中：

X-代表廓形坐标数据；

Y-目标廓形坐标数据；

Cov(X,Y)-X与Y的协方差；

Var[X]-X的方差；

Var[Y]-Y的方差；

r(X,Y)-代表廓形坐标与目标廓形坐标的相关系数。

进一步地，所述步骤S3的详细步骤为：

通过计算所述代表廓形和所述目标廓形的法线值，确定代表廓形的磨削区域；

计算磨削区域的面积。

进一步地，所述计算磨削区域的面积的详细步骤为：

将磨削区域的四个顶点构成四边形，计算四边形的面积。

进一步地，所述步骤S4的详细步骤为：根据各个磨削区域的面积，结合磨削设备属性参数计算各个磨削区域的打磨遍数、打磨速度、磨石数量、磨石的磨削功率和磨石偏转角度从而得到各个磨削区域的打磨参数，形成整个区段的打磨策略。

与现有的技术相比本发明的有益效果是：

1、一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，包括如下步骤：步骤S1：按照预设条件对轨道廓形进行筛选，确定代表廓形；所述预设条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；步骤S2：采用最大相关性对齐方法对代表廓形和目标廓形进行对齐；步骤S3：根据对齐后的代表廓形和目标廓形，计算磨削面积；步骤S4：根据磨削面积和磨削设备属性参数自动生成打磨策略；本发明通过上述步骤实现了轨道打磨策略的自动生成，提高了打磨速度，减少了人工工作量，避免了主观因素影响。

附图说明

图1为一种轨道廓形打磨策略自动生成方法的流程图；

图2为一种轨道廓形打磨策略自动生成方法中步骤S1的流程图；

图3为一种轨道廓形打磨策略自动生成方法中步骤S2的流程图；

图4为代表廓形和目标廓形未对齐前的示意图；

图5为磨削面积计算的示意图；

图6为图5的局部放大图。

具体实施方式

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

目前的轨道打磨工作常采用的手段是在打磨现场技术人员根据经验对历史打磨模式进行选择或者是人工测量定制打磨模式，这种打磨方式效率低，易造成打磨量过大或不足；同时过多的依赖于人工经验，存在较大的人为主观因素影响，且技术人员的工作量较大，打磨效率较低。

本实施例，针对上述问题，提出了一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，实现了轨道打磨策略的自动生成，提高了打磨速度，减少了人工工作量，避免了主观因素影响，打磨精度高。

请参阅图1-6，一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：按照预设条件对轨道廓形进行筛选，确定代表廓形；所述预设条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；所述代表廓形为当前待打磨区段的轨道廓形；所述轨道廓形通过实时采集轨道断面图像获取；优选地，在本实施例中，在实时采集过程中得到的一系列的轨道廓形中选择满足一定条件的轨道廓形作为代表廓形，其中设置一定条件的作用是过滤在实时采集过程中的轨道廓形中呈异常状态的轨道廓形；

步骤S2：采用最大相关性对齐方法对代表廓形和目标廓形进行对齐；所述目标廓形为打磨后的轨道廓形形态，优选地，本实施例中的目标廓形采用的是基准廓形；对齐过程即为代表廓形和目标廓形配准的过程；

步骤S3：根据对齐后的代表廓形和目标廓形，计算磨削面积；所述磨削面积即为对齐后的代表廓形与目标廓形相邻法线构成区域的面积，当代表廓形在目标廓形之上面积为正，代表廓形在目标廓形之下面积为负。

步骤S4：根据磨削面积和磨削设备属性参数自动生成打磨策略；优选地，在本实施例中，所述磨削设备为打磨车磨头，所述属性参数主要包括：打磨车磨头的功率、速度等。

在本实施例中，具体的，所述步骤S1的详细步骤为：

步骤S11：输入轨道廓形；优选地，输入的轨道廓形包括一个区间内采集的所有轨道廓形，输入的轨道廓形总数用N表示；

步骤S12：按照预设条件过滤异常轨道廓形，筛选出符合所述预设条件的轨道廓形，并统计其占比；筛选后剩下的轨道廓形数量用n表示；

步骤S13：通过符合预设条件的轨道廓形的占比与阈值比较，判断有无有效代表廓形，并从有效代表廓形中确定代表廓形；优选地，当筛选后剩余的轨道廓形数量占输入轨道廓形总数的50％以上时(即n＞N/2时)，在筛选后剩余的轨道廓形中任意选择一个轨道廓形作为代表廓形，否则，在该区间内无代表廓形输出。

在本实施例中，具体的，所述步骤S2的详细步骤为：

步骤S21：设定阈值T；

步骤S22：计算代表廓形内侧直线段斜率；

步骤S23：计算代表廓形内侧直线段斜率与目标廓形的内侧直线段斜率的差值作为廓形对齐的初始旋转角度；

步骤S24：按照步骤S23得到的初始旋转角度，旋转代表廓形，并将旋转后的代表廓形的最高点作为轨顶点；

步骤S25：计算代表廓形轨顶点与目标廓形轨顶点差值，作为代表廓形的旋转平移初值；

步骤S26：计算代表廓形轮廓的高度h，将目标廓形按高度h裁剪，使代表廓形与目标廓形高度一致，并对目标廓形进行均匀采样处理，使目标廓形与代表廓形点数一致；

步骤S27：按照步骤S25得到的旋转平移初值，旋转平移代表廓形；

步骤S28：计算旋转平移后的代表廓形坐标与目标廓形坐标的相关系数r；若相关系数r大于设定阈值T，则记录此时的旋转平移值；若相关系数r小于设定阈值T，则重复步骤S22-步骤S28，修改旋转平移值，重新计算相关系数r，直至相关系数r大于设定阈值T；所述相关系数r计算的目标为构成代表廓形和目标廓形的标准点的点集；

步骤S29：利用步骤S28记录的旋转平移值输出对齐后的代表廓形和目标廓形。

在本实施例中，具体的，所述步骤S28中的相关系数r采用如下公式计算：

式中：

X-代表廓形坐标数据；

Y-目标廓形坐标数据；

Cov(X,Y)-X与Y的协方差；

Var[X]-X的方差；

Var[Y]-Y的方差。

r(X,Y)-代表廓形坐标与目标廓形坐标的相关系数。

在本实施例中，具体的，所述步骤S3的详细步骤为：

步骤S31：通过计算所述代表廓形和所述目标廓形的法线值，确定代表廓形的磨削区域；优选地，所述步骤S31的详细步骤为：计算代表廓形和目标廓形的法线值，当法线值为正时，意味代表廓形高于目标廓形，此时，需要计算磨削面积；此时将法线值为正的区域确定为磨削区域；

步骤S32：计算磨削区域的面积；优选地，所述磨削区域的面积采用三角拆分法进行计算，即采用两个三角形的面积近似代表两个法线与代表廓形和目标廓形围成的面积；具体的，所述步骤S32的详细步骤为：将磨削区域的四个顶点构成四边形，并将所述四边形拆分成两个三角形，计算两个三角形的面积和，即得出磨削区域的面积。

在本实施例中，具体的，所述步骤S4的详细步骤为：根据各个磨削区域的面积，结合磨削设备属性参数计算各个磨削区域的打磨遍数、打磨速度、磨石数量、磨石的磨削功率和磨石偏转角度从而得到各个磨削区域的打磨参数，形成整个区段的打磨策略。

实施例二

实施例二是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-6，步骤S12中的条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；优选地，所述步骤S12需要依次判断输入的众多轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐，同时过滤掉轨道廓形不平顺、轨道廓形顶面不水平、轨道廓形形态不标准、轨道廓形未对齐的处于异常状态的轨道廓形。

在本实施例中，具体的，所述轨道廓形是否平顺的判别方法为：分析轨道廓形是否存在异常跳点，当轨道廓形不存在异常跳点时，判断轨道廓形平顺；

在本实施例中，具体的，所述轨道廓形顶面是否水平的判断方法为：选择轨道廓形顶面中心区域，通过拟合直线计算角度，角度在±0.5°以内，判断轨道廓形顶面水平；

在本实施例中，具体的，所述轨道廓形形态是否标准的判断方法为：轨道廓形两边端点的Y坐标在标准Y坐标的±10mm以内，判断轨道廓形形态标准；所述标准Y坐标是指在理想情况下轨道廓形两边端点的Y坐标；优选地，本实施例中，在理想情况下轨道廓形两边端点的Y坐标处于30mm处，则当轨道廓形两边端点的Y坐标位于30±10mm区间内，则判断轨道廓形形态标准。

在本实施例中，具体的，所述轨道廓形是否对齐的判断方法为：轨道廓形与基准廓形的并集面积占基准廓形面积的±95％以上，判断轨道廓形对齐；即当并集面积在0.95倍的基准廓形面积到1.05倍的基准廓形面积之间时，则判断轨道廓形对齐。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：按照预设条件对轨道廓形进行筛选，确定代表廓形；所述预设条件包括：轨道廓形是否平顺、轨道廓形顶面是否水平、轨道廓形形态是否标准、轨道廓形是否对齐；

步骤S2：采用最大相关性对齐方法对代表廓形和目标廓形进行对齐；

步骤S3：根据对齐后的代表廓形和目标廓形，计算磨削面积；

步骤S4：根据磨削面积和磨削设备属性参数自动生成打磨策略；

所述步骤S2的详细步骤为：

步骤S21：设定阈值T；

步骤S22：计算代表廓形内侧直线段斜率；

步骤S23：计算代表廓形内侧直线段斜率与目标廓形内侧直线段斜率的差值作为廓形对齐的初始旋转角度；

步骤S24：按照所述初始旋转角度，旋转代表廓形，并将旋转后的代表廓形的最高点作为轨顶点；

步骤S25：计算代表廓形轨顶点与目标廓形轨顶点差值，作为旋转平移初值；

步骤S26：计算代表廓形轮廓的高度h，将目标廓形按高度h裁剪，使代表廓形与目标廓形高度一致，并对目标廓形进行均匀采样处理，使目标廓形与代表廓形点数一致；

步骤S27：根据所述旋转平移初值，旋转平移代表廓形；

步骤S28：计算旋转平移后的代表廓形坐标与目标廓形坐标的相关系数r；若相关系数r大于设定阈值T，则记录此时的旋转平移值；若相关系数r小于设定阈值T，则重复步骤S22-步骤S28，修改旋转平移值，重新计算相关系数r；

步骤S29：利用步骤S28记录的旋转平移值输出对齐后的代表廓形和目标廓形。

2.根据权利要求1所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述步骤S1的详细步骤为：

步骤S11：输入轨道廓形；

步骤S12：按照预设条件过滤异常轨道廓形，筛选出符合所述预设条件的轨道廓形，并统计其占比；

步骤S13：通过符合预设条件的轨道廓形的占比与阈值比较，判断有无有效代表廓形，并从有效代表廓形中确定代表廓形。

3.根据权利要求2所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述步骤S13，包括：

当所述符合预设条件的轨道廓形占比大于阈值时，则判定所述符合预设条件的轨道廓形为有效代表廓形，并从中选择任意轨道廓形作为代表廓形；否则无有效代表廓形。

4.根据权利要求3所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述轨道廓形是否平顺的判别方法为：分析轨道廓形是否存在异常跳点，当轨道廓形不存在异常跳点时，判断轨道廓形平顺。

5.根据权利要求3所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述轨道廓形顶面是否水平的判断方法为：选择轨道廓形顶面中心区域，通过拟合直线计算角度，当角度在±0.5°以内时，判断轨道廓形顶面水平。

6.根据权利要求3所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述轨道廓形形态是否标准的判断方法为：轨道廓形两边端点的Y坐标在标准Y坐标的±10mm以内，判断轨道廓形形态标准。

7.根据权利要求3所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述轨道廓形是否对齐的判断方法为：计算轨道廓形与基准廓形的并集面积，当并集面积占基准廓形面积的±95％时，判断轨道廓形对齐。

8.根据权利要求1所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：

采用最大相关性对齐方法提取对齐特征的轨道廓形区段，通过计算进行旋转角度和/或平移值，实现代表廓形与目标廓形的对齐。

9.根据权利要求1所述的一种轨道廓形打磨策略自动生成方法，其特征在于，所述步骤S3的详细步骤为：

通过计算所述代表廓形和所述目标廓形的法线值，确定代表廓形的磨削区域；

计算磨削区域的面积。

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