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原文传递一种轨道平顺性快速测量方法及系统

专利名称：	一种轨道平顺性快速测量方法及系统
摘要：	本发明公开了一种轨道平顺性快速测量方法及系统。该方法包括：调节轨检小车上相机的焦距，使位于轨检小车行驶前方的至少两对立柱的标识点落入相机视场范围内；在轨检小车行驶的过程中相机实时拍摄并输出图像；提取一对立柱的标识点在输出图像中的投影点坐标，基于所述投影点坐标计算获得所述输出图像拍摄位置处轨道的高程差；设置第一阈值，若高程差小于等于第一阈值，认为输出图像拍摄位置处轨道平顺，若高程差大于第一阈值，认为输出图像拍摄位置处轨道不平顺。依赖视觉测量技术和标识点的已知位置关系能够快速从输出图像中计算出高程差，在保证测量精度的同时能动态检测，降低成本，提高检测速度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	成都希格玛光电科技有限公司
发明人：	陈宗舟;任义;苏力
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910480540.7
公开号：	CN110158381A
代理机构：	重庆双马智翔专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	顾晓玲
分类号：	E01B35/00(2006.01);E;E01;E01B;E01B35
申请人地址：	610094 四川省成都市成都高新区世纪城南路599号D区5栋-1层DB-060号
主权项：	1.一种轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，包括：步骤A，调节轨检小车上相机的焦距，使位于轨检小车行驶前方的至少两对立柱的标识点落入相机视场范围内；每对立柱包括两个布设在同一轨道法线上且分别位于轨道两侧的立柱；步骤B，在轨检小车行驶的过程中相机实时拍摄并输出图像；步骤C，提取一对立柱的标识点在输出图像中的投影点坐标，基于所述投影点坐标计算获得所述输出图像拍摄位置处轨道的高程差；设置第一阈值，若所述高程差小于等于第一阈值，认为输出图像拍摄位置处轨道平顺，若所述高程差大于第一阈值，认为输出图像拍摄位置处轨道不平顺；步骤D，按照步骤C的方法完成全部或部分输出图像拍摄位置处轨道的平顺性判断。 2.如权利要求1所述的轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，在所述步骤C之前还包括：步骤C01，预设比例阈值Δδ；计算第j幅输出图像中任一一对立柱的标识点在像平面的投影点的纵向坐标差值Δyj'；设前一输出图像中任一一对立柱的标识点在像平面的投影点的纵向坐标差值为Δyj-1'；j为大于1的正整数；步骤C02，若则将第j幅输出图像的高程差赋值为前一输出图像的高程差，即Δhj＝Δhj-1，若则计算第j幅输出图像的高程差。 3.如权利要求1或2所述的轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，在所述步骤C中，输出图像拍摄位置处轨道的高程差的计算公式为： Δhi＝Lsinα；其中，Δhi为第i幅输出图像拍摄位置处轨道的高程差，i为正整数；L为轨检小车两车轮的中心距；α为第i幅输出图像拍摄位置处因轨道两个导轨高度差引起轨检小车车身倾斜的角度，(x1',y1')分别为标识点P1在输出图像的投影点P1'在像平面的横坐标和纵坐标，(x2',y2')分别为标识点P2在输出图像的投影点P2'在像平面的横坐标和纵坐标，标识点P1和P2为一对立柱的标识点。 4.如权利要求3所述的轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，所述步骤C还包括：根据成像原理和相似三角形原理获得输出图像拍摄位置处相机的镜头中心点与各标识点的距离，基于球面相交原理利用所述距离获得镜头中心点的空间坐标；基于镜头中心点的空间坐标分别获得轨道两个导轨与轨检小车车轮的接触点的空间坐标；所述镜头中心点的空间坐标(x,y,z)通过下列方程组求解获得：其中，(x1,y1,z1)为标识点P1的三维空间坐标；(x2,y2,z2)为标识点P2的三维空间坐标；(x3,y3,z3)为标识点P3的三维空间坐标；d1、d2、d3分别为标识点P1、P2、P3与镜头中心点的距离，标识点P1、P2、P3、P4在像平面的投影点分别为P1'、P2'、P3'、P4'，其中，标识点P1与P2，P3与P4分别为两对立柱上的标识点；f为相机焦距，D为一对立柱上的标识点之间的距离；doiP1'为像平面上像平面中心点oi到投影点P1'的距离，doiP2'为像平面上像平面中心点oi到投影点P2'的距离，doiP3'为像平面上像平面中心点oi到投影点P3'的距离，dP1'P2'为像平面上投影点P1'到投影点P2'的距离，dP3'P4'为像平面上投影点P3'到投影点P4'的距离；轨道两个导轨与轨检小车两轮的接触点的空间坐标为：物理位置较低的车轮接触点坐标为：物理位置较高的车轮接触点坐标为：所述h为镜头中心点到轨检小车轮轴中心的距离。 5.如权利要求4所述的轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，还包括如下步骤：在轨检小车行驶过程中保存接触点的空间坐标获得轨道导轨的三维坐标点云数据；并根据所述三维坐标点云数据绘制导轨三维坐标曲线并输出，通过所述导轨三维坐标曲线对轨道平顺性进行直观反映；和/或将所述三维坐标点云数据与轨道导轨历史的三维坐标点云数据进行比较获得轨道平顺性变化趋势；和/或在步骤C3中，当认为输出图像拍摄位置处轨道不平顺时，记录输出图像拍摄位置处轨道两个导轨与轨检小车两轮的接触点的空间坐标，和/或对输出图像拍摄位置处进行标记。 6.如权利要求1-5之一所述的轨道平顺性快速测量方法，其特征在于，在步骤C3中，当认为输出图像拍摄位置处轨道不平顺时，还包括对不平顺轨道进行修补的步骤，包括：获取两个导轨的物理位置高低；判断物理位置较低侧的导轨是否发生变形，若所述导轨发生变形，通过3D打印的方式对变形的导轨进行修补增加导轨高度，若所述导轨未发生变形，顶开导轨并向导轨下方的轨床浇筑混凝土以增加所述轨床的高度。 7.一种基于权利要求1-6之一所述的轨道平顺性快速测量方法进行轨道平顺性检测的系统，其特征在于，包括沿轨道延伸方向成对在同一轨道法线上设置在轨道两侧的立柱、沿轨道滑行的轨检小车、固定在所述轨检小车上的相机、以及处理器；所述立柱上设有标识点；所述相机朝向轨检小车滑行方向拍摄图像，所述相机的视场至少覆盖前方两对立柱的标识点；所述处理器实时接收相机输出图像并进行处理后输出轨道平顺性测量结果。 8.如权利要求7所述的轨道平顺性快速测量系统，其特征在于，所述立柱为轨道上CPIII控制网的立柱标杆，在立柱标杆上端的棱镜安装处设置靶面，靶面的中心点为标识点。 9.如权利要求7所述的轨道平顺性快速测量系统，其特征在于，所述轨检小车上设置有竖直的支柱，所述相机安装在所述支柱的顶端。 10.如权利要求7所述的轨道平顺性快速测量系统，其特征在于，还包括设置在轨检小车上的修补装置；修补装置包括水平传感器、设置于轨检小车两侧的测距传感器、对导轨进行3D打印修补的等离子打印设备、带动等离子打印设备移动的三维运动设备、顶开导轨的千斤顶、混凝土存储灌；所述水平传感器的输出端与处理器的第一信号输入端连接，测距传感器的输出端与处理器的第二信号输入端连接，等离子打印设备的控制端与处理器的第一信号输出端连接，三维运动设备的控制接口与处理器的数据接口通信连接。
所属类别：	发明专利