[发明专利]分段点自动提取的踏面轮廓拟合方法

说明书

技术领域

本发明属于轨道车辆在线监测技术领域，具体涉及一种分段点自动提取的踏面轮廓拟合方法。

背景技术

城轨交通系统中，轮对是列车走行结构中极其重要的部件，它承载着列车的全部动、静载荷，是影响列车安全运行的重要因素。列车在长时间的运行过程中，车轮的磨耗会越来越严重，当轮缘高和轮缘厚等参数异常时，列车的安全性能会下降。为保证列车运行的安全，需定期对车轮轮缘参数进行检测，而车轮踏面是轮缘计算的基础。因此，获取完整的踏面轮廓显得十分重要。

目前，我国轮对尺寸的测量引进了基于激光测距的检测方法，但获取精确的车轮踏面轮廓是基于激光测距技术的轮对尺寸检测技术的一大难点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种分段点自动提取的踏面轮廓拟合方法，具有自动提取、拟合精度高、拟合速度快的特点。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述的分段点自动提取的踏面轮廓拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据镜面对称方式，在轨道内、外侧安装激光位移传感器S1、S2；

根据所述激光位移传感器S1、S2获取各自踏面探测点的坐标数据，并将各自的所述坐标数据转换至平行于轨道方向的铅垂面的坐标系；

对两激光位移传感器S1、S2对应的所述转换后的坐标数据进行融合至同一坐标中；

将融入同一坐标中的坐标数据进行特征点提取；

根据所述提取的特征点，确定初始分段区间；

根据所述初始分段区间进行曲线拟合，并求取拟合决定系数；

根据所述拟合确定系数与预设曲线拟合决定系数的阈值进行比较，确定精确分段点；

根据所述精确分段点，确定拟合区间，并且分别对每个区间进行曲线拟合，得到完整的踏面轮廓。

进一步地，所述根据所述激光位移传感器S1、S2获取各自踏面探测点的坐标，并将各自的所述坐标转换至平行于轨道方向的铅垂面的坐标系的步骤，具体如下：

所述激光位移传感器S1、S2以激光发射方向为y轴，垂直于激光发射方向为x轴，激光源为坐标原点建立自身坐标系；

对内侧激光位移传感器S1，在自身坐标系下，激光位移传感器S1输出的坐标值为(x₁,y₁)，根据下式进行坐标转换：

u⁽¹⁾＝x₁cosβ₁+y₁sinβ₁

v⁽¹⁾＝x₁cosβ₁-y₁sinβ₁

其中，β₁为内侧传感器S1与铅垂线的夹角，(u⁽¹⁾,v⁽¹⁾)为原始坐标进行变换后坐标系内的坐标值；

对外侧激光位移传感器S2，在自身坐标系下，外侧激光传感器S2输出的坐标值为(x₂,y₂)，根据下式进行坐标数据转换：

u⁽²⁾＝-x₂sinβ₂+y₂cos β₂

v⁽²⁾＝x₂sinβ₂+y₂cosβ₂

其中，β₂为外侧传感器S2与铅垂线的夹角，(u⁽²⁾,v⁽²⁾)为原始坐标进行变换后坐标系内的坐标值。

进一步地，所述对两激光位移传感器S1、S2对应的所述转换后的坐标进行融合至同一坐标中的步骤之前，还包括对转换后的坐标进行预处理的步骤：

获取踏面部分坐标数据点：根据步骤2中得到的坐标变换后的数据点，对传感器S1、S2，分别提取满足下式的点：

u_i≥-385

v_i≤350

式中u_i、v_i分别为坐标变换后数据点的横轴、纵轴坐标；

干扰点滤除：根据所述踏面部分坐标数据点，对激光位移传感器S1、S2，分别提取满足下式的点：

|u_i-u_i+1|≤5