一种轨道板预埋套管直径的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种轨道板预埋套管直径的测量方法，属于轨道安全技术领域。该方法包括：通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得轨道板的点云数据；分割出轨道板的点云数据中预埋套管周边的点云数据；对预埋套管周边的点云数据进行预处理，利用最小二乘法找出预埋套管的圆形和半径，并确定出预埋套管的直径。本发明专利技术提出了使用双目立体视觉模块加线结构光模块，获得轨道板预埋套管的点云数据的方法，在进行特征提取和匹配点配准时，就可以有效的去除预埋套管边缘处的错误点云数据，为后续的数据处理提供方便，并增大测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道板预埋套管直径的测量方法
本专利技术涉及轨道安全
，特别涉及一种轨道板预埋套管直径的测量方法。
技术介绍
随着时代的高速发展，我国应用于高速铁路的各项技术取得了举世瞩目的成就，在国际中已经取得了行业领先的地位，得益于国家对于高速铁路建设的大量支持，高速铁路已经成为国民经济大动脉，高速铁路所使用的无砟轨道板是高铁技术的关键技术之一，轨道板是承载轨道的基础，起着保证列车安全平稳运行的重要作用，不同于普通铁路的轨枕系统，高速铁路所使用的轨道板有着严格的要求。预埋套管是预埋在轨枕的道钉固定孔内的一段机械强度好、耐热、耐磨、刚性高的塑料套管，它有着较长的使用寿命，简单方便的施工条件等优点，可用来提高轨枕的耐持久性、高绝缘性，满足了国家对铁路高速发展的要求，预埋在混凝土岔枕中不仅可以提高列车的运行速度，而且可以提高列车在道岔的过岔速度。因此，轨道板预埋套管的几何尺寸精度对于保证高速铁路的质量及安全平稳运行起着重要作用，我国对预埋套管的参数的测量也是具有严格的要求，选择有效准确的方法测出预埋套管半径也是检测轨道板参数的重中之重。目前，我国轨道板的检测技术已经得到了突飞猛进的进展，常用的轨道板检测方法有游标卡尺法和结构光测量法。其中，游标卡尺法是指人为使用游标卡尺对需要检测的轨道板直接进行几何参数的相关测量，是最早应用在铁路现场的测量方法。采用游标卡尺法需要配合相应的工具，如深度尺、百分表、角度尺等测量工具。游标卡尺法的检测原理虽然简单直观，但是使用时需要配套的仪器较多，测量工序较为繁琐，而且进行接触性测量需要耗费大量的人力物力，在测量的过程中还存在安全隐患。结构光测量法主要是利用激光的三角位移原理来进行测量，由线结构光传感器对轨道板进行实时扫描，由软件直接获取它的点云数据，再通过对点云数据的分割处理进而得到所需要的测量结果。但是由于预埋套管预埋在轨枕的道钉固定孔内且侧壁不一定垂直，结构光在对预埋套管进行扫描时，在预埋套管边界处会出现很多错误的点云数据，导致无法准确定位预埋套管的位置并获得点云数据计算其直径，对后续的数据处理造成很大的影响。综上所述，传统用于轨道板检测的方法效率低、准确率低、速度慢，无法满足对每块轨道板的预埋套管直径的检测要求。
技术实现思路
为了解决相关技术中轨道板检测的效率和准确率较低的问题，本专利技术实施例提供了一种轨道板预埋套管直径的测量方法。所述方法包括：通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据；分割出所述轨道板的点云数据中预埋套管周边的点云数据；对所述预埋套管周边的点云数据进行预处理，利用最小二乘法找出所述预埋套管的圆形和半径，并确定出所述预埋套管的直径。可选地，所述通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据，包括：搭建测量平台，所述测量平台包括所述双目立体视觉模块和所述线结构光扫描模块；对所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机进行标定，获得所述两台摄像机的内部参数和外部参数；使用所述线结构光扫描模块包括的半导体激光器对轨道板的预埋套管位置处进行扫描，获取所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机检测到的左、右图像；使用Matlab提取出所述图像中的激光光条的中心线；对所述左、右图像提取出的激光光条进行匹配，获得有效的匹配数据；根据匹配的数据完成点云数据的三维重建，建立所述轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据。可选地，所述双目立体视觉模块由两台型号为MER-131-75GM/C-P的超小型PoE工业数字摄像机组成，所述两台工业数字摄像机分别成一定角度固定在支架上，从左、右两边获取图像；所述线结构光扫描模块由一台半导体激光器、电控位移平台、滑动导轨组成，所述半导体激光器固定在所述电控位移平台上，并在所述步进电机的控制下沿着所述滑动导轨水平方向移动。可选地，所述对所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机进行标定，获得所述两台摄像机的内部参数和外部参数，包括：使用9*9边长为10mm的棋盘格作为标定物，并将所述标定物放在所述两台摄像机的公共视场内，将所述两台摄像机的焦距进行调整，确保拍摄出清晰的图像；通过改变所述标定物的方位，拍摄出多组不同方向的图像；通过Matlab工具箱中的stereoCameraCalibrator应用程序对拍摄到的多组不同方向的图像进行双摄像机标定。可选地，所述使用所述线结构光扫描模块包括的半导体激光器对轨道板的预埋套管位置处进行扫描，获取所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机检测到的左、右图像，包括：所述半导体激光器每移动一次，所述轨道板上显示一个位置处的激光光条；所述两台摄像机分别采集图像一次，得到所述左、右图像。可选地，所述获取所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机检测到的左、右图像之后，还包括：对获取到的图像进行畸变校正。可选地，所述使用Matlab提取出所述图像中的激光光条的中心线，包括：通过所述图像中Hessian矩阵，找到所述激光光条的法线方向，再通过对所述激光光条法线方向上进行泰勒级数展开获得所述激光光条中心点的亚像素的图像坐标。可选地，所述对所述左、右图像提取出的激光光条进行匹配，获得有效的匹配数据，包括：采用极线约束法进行匹配。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术中可以通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得轨道板的点云数据，然后分割出预埋套管周边的点云数据，确定出预埋套管的圆形和半径，进而计算出预埋套管的直径。提出了使用双目立体视觉模块加线结构光模块，获得轨道板预埋套管的点云数据，以确定出预埋套管的直径的方法，不需要人为拿着多种测量工具，进行一一测量，节省了大量的人力物力，测量效率高，且避免了测量过程发生安全隐患；其次，由于两台摄像机对结构光的拍摄角度不同，在进行特征提取和匹配点配准时，可以有效的去除预埋套管边缘处的错误点云数据，为后续的数据处理提供方便，并增大测量的准确性；另外，使用极线约束法对激光光条进行立体匹配，极大的降低了运算量，提高了匹配的准确性，有利于后续获得准确的测量参数；再者，结合了预埋套管点云图形特点，提出使用最小二乘法拟合，获得测量参数，并得到了较精确的测量数据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种轨道板预埋套管直径的测量方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的另一种轨道板预埋套管直径的测量方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种测量平台的搭建示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种径向畸变示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种切向畸变示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道板预埋套管直径的测量方法，其特征在于，所述方法包括：/n通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据；/n分割出所述轨道板的点云数据中预埋套管周边的点云数据；/n对所述预埋套管周边的点云数据进行预处理，利用最小二乘法找出所述预埋套管的圆形和半径，并确定出所述预埋套管的直径。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道板预埋套管直径的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据；
分割出所述轨道板的点云数据中预埋套管周边的点云数据；
对所述预埋套管周边的点云数据进行预处理，利用最小二乘法找出所述预埋套管的圆形和半径，并确定出所述预埋套管的直径。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过双目立体视觉模块和线结构光扫描模块，建立轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据，包括：
搭建测量平台，所述测量平台包括所述双目立体视觉模块和所述线结构光扫描模块；
对所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机进行标定，获得所述两台摄像机的内部参数和外部参数；
使用所述线结构光扫描模块包括的半导体激光器对轨道板的预埋套管位置处进行扫描，获取所述双目立体视觉模块包括的两台摄像机检测到的左、右图像；
使用Matlab提取出所述图像中的激光光条的中心线；
对所述左、右图像提取出的激光光条进行匹配，获得有效的匹配数据；
根据匹配的数据完成点云数据的三维重建，建立所述轨道板的坐标系，获得所述轨道板的点云数据。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双目立体视觉模块由两台型号为MER-131-75GM/C-P的超小型PoE工业数字摄像机组成，所述两台工业数字摄像机分别成一定角度固定在支架上，从左、右两边获取图像；所述线结构光扫描模块由一台半导体激光器、电控位移平台、滑动导轨组成，所述半导体激光器固定在所述电控位移平台上，并在所述步进电机的控制下沿着所述滑动导轨水平方向移动。

【专利技术属性】
技术研发人员：王九鑫，魏蒙蒙，赵毅婕，周中顺，
申请(专利权)人：西安九天孵化器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61