【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通自动化检测领域，具体涉及一种列车轮对内侧距的在线测量方法。
技术介绍
1、轮对是铁路列车上的重要部件，在列车运行的过程中，轮对承受着较大的载荷，会不可避免地出现磨损和缺陷。当磨损严重时，可能影响列车运行性能，甚至可能引发行车安全问题。因此，需要对列车轮对进行定期的轮廓尺寸测量，并对发现的轮廓缺陷及时维修。轮对内侧距是轮对的轮廓尺寸测量项之一，如图5所示，轮对内侧距(distance betweenbacks of wheel flanges)是指车轮轮缘背面的距离。根据规定，地铁和动车的轮对内侧距离一般保证在1353±2毫米的范围以内、客运火车一般保证在1353±3毫米的范围以内。
2、目前，对内侧距测量包括接触式测量和非接触式测量方法。传统的内侧距尺和不落轮镟床需要停车对轮对一一检查，效率较低，近年来涌现一类基于光学技术的非接触式在线测量方法。但是，此类方法往往需要先对多台传感器进行外参标定，将坐标系统一，步骤繁琐、耗时长。例如：中国专利cn104251667a提出了一种列车轮对内侧距动态测量方法和系统，该技术方案中，需要先将各激光测距仪的的测量点统一在同一坐标系下，才能基于至少6个激光测距仪对两个内侧面进行平面拟和。中国专利cn113776446a提出了一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法，其也需要将3台传感器的坐标系全部转换到另外1台传感器所在的坐标系下，再进行轮对光学测量。
3、此外，中国专利cn105774840a提出了一种列车轮对内侧距动态检测系统及方法，公开了一种简单
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本文提出了一种列车轮对内侧距的在线测量方法，本方法旨在保障测量精度的前提下，提出一种易于实施、无需外参标定/统一坐标系的内侧距测量方法，由于无需进行繁复的标定过程，本方法便于在户外环境中实施，耗时短，准确性高，适用于各类型列车内侧距的在线检测。
2、技术方案如下：
3、一种列车轮对内侧距的在线测量方法，在轨道内侧分别安装结构光视觉传感器，两个结构光视觉传感器安装位置之间的连线与轨道的延伸方向大致垂直；
4、两个结构光视觉传感器用于分别向左、右车轮内侧面投射多点结构光/多线结构光/光栅结构光；
5、通过以下步骤，获取列车轮对内侧距：
6、①当列车行驶到待测区域时，车轮触发感应器，感应器发出来车信号，两个结构光视觉传感器同步开启，分别向左、右车轮内侧面上投射结构光并获取结构光实测图像；所述感应器固定在结构光视觉传感器的周围；
7、②利用两幅结构光实测图像中的三维点信息分别拟合平面，记为左车轮实测内侧面、右车轮实测内侧面；
8、③调取预先存储的左车轮基准内侧面、右车轮基准内侧面以及两车轮之间的基准距离d0；
9、分别计算左车轮实测内侧面相对于左车轮基准内侧面产生偏差量、右车轮实测内侧面相对于右车轮基准内侧面产生的偏差量；
10、利用两个偏差量修正d0，将修正后的距离值记为列车轮对内侧距。
11、进一步，在步骤①之前，预先利用以下步骤，存储左车轮基准内侧面、右车轮基准内侧面以及两个基准内侧面之间的距离d0：
12、将无磨耗的正常轮对或者模具记为标准件；所述模具包括左侧面、右侧面以及保持两者相对位置固定的刚性连接杆，所述左侧面、右侧面相互平行，两者内侧面之间的距离与无磨耗正常车轮之间的内侧距相等；
13、将所述标准件放置在所述结构光视觉传感器的视场范围内；人工测量标准件左、右内侧面之间的距离值记为基准距离d0；
14、所述结构光视觉传感器同步开启，分别向标准件的左、右内侧面投射结构光并获取结构光标准图像；
15、利用两幅结构光标准图像中的三维点信息分别拟合平面，记为左车轮基准内侧面、右车轮基准内侧面。
16、进一步，利用两个偏差量修正d0，得出计算修正后的距离值dp＝d0+d1-d2
17、其中，d1为左车轮实测内侧面相对于左车轮基准内侧面产生偏差量、d2为右车轮实测内侧面相对于右车轮基准内侧面产生的偏差量。
18、优选，记左车轮基准内侧面的平面方程为a1x+b1y+c1z+d1＝0、右车轮基准内侧面的平面方程为a2x+b2y+c2z+d2＝0；
19、在步骤②中，利用左车轮内侧面上的结构光图像中的三维点信息拟合平面a1x+b1y+c1z+d1'＝0，记为左车轮实测内侧面；
20、利用右车轮内侧面上的结构光图像中的三维点信息拟合平面a2x+b2y+c2z+d2'＝0，记为右车轮实测内侧面；
21、
22、优选，还包括以下步骤：
23、利用左车轮内侧面上的结构光实测图像中的三维点信息拟合左辅助平面a3x+b3y+c3z+d3＝0；
24、利用右车轮内侧面上的结构光实测图像中的三维点信息拟合右辅助平面a4x+b4y+c4z+d4＝0；
25、计算左辅助平面法向量与左车轮基准内侧面法向量之间的夹角余弦值：
26、
27、计算右辅助平面法向量与右车轮基准内侧面法向量之间的夹角余弦值：
28、
29、利用以下方式，对dp进行再次修正，得出最终的列车轮对内侧距dc：
30、当cosθ1、cosθ2之间的差值小于阈值时，或者dc＝dpcosθ1或者dc＝dpcosθ2；
31、当cosθ1、cosθ2之间的差值不小于阈值时，其中，dd为车轮理论/实测直径。
32、优选，所述阈值取值为0.1～0.5。
33、本方法在应用时，仅需两台光学传感器和标准件，利用实测内侧面、基准内侧面产生偏差量修正基准距离d0，得出实测内侧距。为此，本方法无需操作人员进行繁复的标定步骤，对传感器进行外参标定/统一坐标系，简化了操作流程，节约了检测时间和成本，降低了对操作人员的熟练度要求。
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1.一种列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于，在轨道内侧分别安装结构光视觉传感器，两个结构光视觉传感器安装位置之间的连线与轨道的延伸方向大致垂直；
2.如权利要求1所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：在步骤①之前，预先利用以下步骤，存储左车轮基准内侧面、右车轮基准内侧面以及两个基准内侧面之间的距离d0：
3.如权利要求1所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：利用两个偏差量修正d0，得出计算修正后的距离值dP＝d0+d1-d2
4.如权利要求3所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：记左车轮基准内侧面的平面方程为A1x+B1y+C1z+D1＝0、右车轮基准内侧面的平面方程为A2x+B2y+C2z+D2＝0；
5.如权利要求4所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：还包括以下步骤：
6.如权利要求5所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：所述阈值取值为0.1～0.5。
【技术特征摘要】
1.一种列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于，在轨道内侧分别安装结构光视觉传感器，两个结构光视觉传感器安装位置之间的连线与轨道的延伸方向大致垂直；
2.如权利要求1所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：在步骤①之前，预先利用以下步骤，存储左车轮基准内侧面、右车轮基准内侧面以及两个基准内侧面之间的距离d0：
3.如权利要求1所述列车轮对内侧距的在线测量方法，其特征在于：利用两个偏差量修正d0，得出计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭寅，郭磊，尹仕斌，
申请(专利权)人：易思维杭州科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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