[发明专利]一种铁路检测车平台晃动的光电动态测量方法

摘要

本发明提供一种铁路检测车平台晃动的光电动态测量方法，利用安装在检测车设备平台上的多套铁轨位移精密光电测量系统联合工作，可以得到铁轨上多个点处的相对位移，实现轨面和测量平台相对位置和姿态信息动态测量。本发明的铁轨位移精密光电测量系统由线激光器、点激光器和摄像机组成，采用点激光位移测量技术与线激光位移轮廓三角测量技术相结合的精密光电位移测量方法，测量激光点的精确位移，利用线激光三角测量得到铁轨截面轮廓，根据点激光与线激光的图像关系确定激光点在轨面轮廓上的位置。

主权项

一种铁路检测车平台晃动的光电动态测量方法，利用安装在检测车设备平台上的多套铁轨位移精密光电测量系统联合工作，可以得到铁轨上多个点处的相对位移，实现轨面和测量平台相对位置和姿态信息动态测量，其特征在于，具体包括：(a)检测车平台动态晃动测量在检测车多个位置上安装多套高精度位移光电测量系统(1)，这些位置分别在两根铁轨的正上方，能够测量这些位置上车载设备平台(2)相对铁轨(3)对应点的位移，利用这些点的数据计算车载设备坐标系和铁轨平面的相对位姿关系，在检测车行驶中，实时动态测量车载设备坐标系相对铁轨平面的位姿关系，实现检测车平台的晃动动态测量和补偿，铁路检测车平台四个位置处的高精度位移光电测量系统测量设备平台相对铁轨A、B、C、D四点的位移，从而得到车载设备坐标系和铁轨平面坐标系的相对位姿关系，假设A、B、C、D四点在铁轨平面坐标系b系内的位置分别为检测车静止时通过标定得到这四个点在设备平台坐标系m系内的坐标为则设备平台坐标系和铁轨平面坐标系之间的位姿关系，姿态矩阵和位移关系满足其中表示A、B、C、D四点在铁轨平面坐标系内的位置，表示标定时A、B、C、D四点在设备平台坐标系内的坐标，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的姿态转换矩阵，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的位移矢量，检测车晃动时，A、B、C、D四点的相对位移会发生变化，利用点激光高精度铁轨位移测量系统测量得到A、B、C、D四点的实时位移，得到它们在设备平台坐标系的坐标此时设备平台坐标系的位姿变化根据如下关系求解其中表示A、B、C、D四点在铁轨平面坐标系内的位置，表示测量时A、B、C、D四点在设备平台坐标系内的坐标，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的姿态转换矩阵，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的位移矢量，表示检测车晃动引起的设备平台坐标系的姿态变化矩阵，表示检测车晃动引起的设备平台坐标系的位移矢量，此时设备平台坐标系和铁轨平面坐标系间的相对位姿关系为其中表示测量时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的姿态转换矩阵，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的姿态转换矩阵，表示检测车晃动引起的设备平台坐标系的姿态变化矩阵，表示测量时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的位移矢量，表示标定时设备平台坐标到铁轨平面坐标系的位移矢量，表示检测车晃动引起的设备平台坐标系的位移矢量，(b)光电测量系统由于测量精度要求高，本发明的光电测量系统由线激光器(4)、点激光器(5)和摄像机(6)组成，采用高精度点激光位移测量技术与线激光位移轮廓三角测量技术相结合的精密光电位移测量方法。