钢轨磨耗测量中动态标准模板的生成.pdf

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1、2014锭仪表技术与2014第10期InstrumentTechniqueNo．10钢轨磨耗测量中动态标准模板的生成安小雪，柴晓冬，郑树彬，李立明。(1．上海工程技术大学工程实训中心，上海201620；2．上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海201620)摘要：以往钢轨磨耗检测中，测量轮廓与设计曲线的匹配难度大，这将导致测量结果无法为钢轨维护提供可靠的依据。提出一种基于测量轮廓中特征点动态生成标准模板的方法。首先，利用摄像机的投影关系和光平面方程计算钢轨轮廓图像中每个像素点的三维空标，得到钢轨的测量轮廓；然后，在测量轮廓中提取轨腰圆弧中心和轨头下端两个特征点；

2、最后，根据特征点的世界坐标与设计轮廓中各段线段和曲线的尺寸关系得到该测量曲线的标准模板。试验结果表明：无论对于磨损或未磨损的钢轨轮廓，该方法都能精确地还原出标准模板，有利于磨耗的测量，也减少了计算量。关键词：钢轨磨耗；特征点；标准模板中图分类号：U273．3文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)10—0082—03GenerationofDynamicStandardTemplateinRailWearMeasurementANXiao-xne，CHAIXiao—dong，ZHENGShu-bin，LILi．ming(1．EngineeringT

3、rainingCenter，ShanghaiUniversityofEngineeringandScience，Shanghai201620，China；2．UrbanRailwayTransportationCollege，ShanghaiUniversityofEngineeringandScience，Shanghai201620，China)Abstract：Thispaperpresentedanewmethodtogeneratedynamicallystandardtemplatebasedonfeaturepointsinrailmeas—ure

4、mentprofile，whichovercomedthematchdifficultyofrailmeasurementanddesignprofiles．Firstly，eachpixel’Sworldcoordi—natewascomputedbycamera’Sprojectionmatrixandlightplaneequation．Secondly，thecenterofcirculararcinrailwaistandthebottomofrailheadwereextractedinrailmeasurementprofile．Lastly，st

5、andardtemplatewasgeneratedbymeansoftherelationbe-tweenfeaturepoints’worldcoordinateandlinesegmentandcurveinthedesignprofile．Experimentresultsshowthatthismethodcanreturntorail’Sstandardtemplateaccurately，helptomeasurerailwearandreducetheamountofcomputationnomatteriftherailprofileiswea

6、red．Keywords：railwear；featurepoint；standardtemplate0引言方法。由于车辆运行过程中，轨腰底部圆弧中心及轨头下端点随着我国铁路里程的快速增长及速度的不断提高，钢轨磨并不与车轮接触而产生磨损，所以利用测量轮廓中这两个特征耗检测的效率和精度也越来越受到人们的关注。但在实际的点及设计轮廓的几何尺寸关系可精确地生成标准模板，从而避现场测量中，目前各铁路局仍广泛采用接触式测量工具，不但免了测量轮廓与标准模板的对齐环节，减少了计算量，有效地效率低，需要的人力物力大，而且测量结果也不易保存、跟踪，提高了测量精度。这些问题都给日常

7、维护带来很大的不便。在理论研究中，近年1钢轨轮廓测量原理来有研究人员采用坐标变换的方法将钢轨轮廓的图像坐标转该检测系统由一个扇形激光器和一个高速CCD摄像机构换到二维坐标系中，然后将测量轮廓与标准模板进行匹配，从成，其安装如图1所示。要求激光平面完全垂直于钢轨纵向，而得到轨头的侧面磨耗和垂直磨耗值。以确保测量轮廓能精确显示。在特征匹配方面，算法的精度将直接影响最终磨耗的测量首先，对摄像机内部参数和激光平面法向量。分别精度，否则不能为钢轨维护提供可靠的依据。文献[2—3]采用进行标定；其次，对摄像机拍摄的轨面光带图像进行处理，得到最近点迭代(ICP，herativ

8、eClosestPoin