一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法技术

本发明专利技术涉及三维型面数据处理技术领域，具体涉及一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，解决了受电弓滑板三维型面初始测量数据的预处理问题，一方面剔除扫描过程中滑板边缘产生的干扰数据点云，另一方面将原始型面数据从测量系统定义的局部坐标系变换到由滑板定义的局部坐标系，解决三维扫描型面局部坐标系随机性对数据分析的不利影响，有利于多次测量情形下滑板型面磨耗特征的规范化提取，为采用高精度监测设备获取受电弓滑板三维型面数据，实现滑板磨耗状态监测与评估提供了技术支持。持。持。

【技术实现步骤摘要】
一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法


[0001]本专利技术涉及三维型面数据处理
，具体涉及一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法。

技术介绍

[0002]轨道交通车辆包括高铁、地铁、城轨等普遍采用电力牵引形式，弓网系统作为电气化列车从牵引变电所获取电能的关键设备，它的可靠性是限制电气化铁路运行品质和安全的决定性因素之一。受电弓
‑
接触网系统工作环境复杂，受到电磁干扰、振动冲击、气动载荷等因素影响，容易引起受电弓滑板的异常磨耗，影响弓网受流质量，威胁行车安全。因此，对受电弓滑板型面进行监测和检测对车辆运行安全十分重要。
[0003]目前，轨道车辆运营单位在对车辆日常的例行检查中主要通过目视检查评估滑板的磨耗状态，辅以卷尺或游标卡尺对滑板单点的磨耗进行粗略策略。部分车辆运营单位在入库龙门架上安装有滑板监测装备，但仅能识别到滑板的垂直于车辆运行方向的轮廓线。这些受电弓滑板检测方法普遍存在监测精度偏低、有效磨耗信息采集偏少以及监测覆盖率难以保证等问题。为此，采用手持式高精度三维激光扫描仪快速采集滑板的三维型面数据，是实现受电弓滑板服役状态检测和评估的重要手段。但是，对手持式测量仪所测三维型面数据的预处理技术研究尚处于空白，主要面临两个关键问题：1)噪声点去除和2)坐标点变换。其中，对手持式测量仪所测的滑板型面数据的坐标变换最为棘手，原因在于滑板型面三维型面原始测量数据对应的是测量系统根据型面特征定义的局部坐标系，需要将数据进行一系列的平移和旋转，调整为由滑板决定的局部坐标系，才能最终运用于滑板型面特征的提取，进而分析得到滑板磨耗量。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法克服现有技术的不足；
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1:获取受电弓滑板初始三维型面数据，定义为X＝[X1,X2,X3],其中X1、X2和X3分别为横向、纵向和垂向坐标，执行步骤S2；
[0008]步骤S2:将初始三维型面数据分别以θ为旋转角度绕x轴旋转、以β为旋转角度绕y轴旋，得到第一优化三维型面数据执行步骤S3；
[0009]步骤S3:将第一优化三维型面数据以γ为旋转角度绕z轴旋转，得到第二优化三维型面数据执行步骤S4；
[0010]步骤S4:基于第二优化型面数据构建初始矩阵，基于初始矩阵获取第二优化型面数据的边界，将在所述边界内的数据作为第三优化三维型面数据执行步
骤S5；
[0011]步骤S5:对第三优化三维型面数据中心化，得到第四优化三维型面数据并根据Z0对第四优化三维型面数据进行调整，得到目标三维型面坐标数据使得目标三维型面数据能够运用于滑板型面特征的提取，其中，在x轴方向上，识别横坐标等于m/2和
‑
m/2的点，统计上述点垂向坐标的均值，记为Z0。
[0012]优选的，步骤S2中，初始三维型面数据以θ为旋转角度绕x轴旋转的公式为：
[0013][0014]式中，为向量X
i
的均值，i＝1,2,3。
[0015]优选的，步骤S2中，初始三维型面数据以β为旋转角度绕绕y轴旋的公式为：
[0016][0017]优选的，步骤S3中，第一优化三维型面数据以γ为旋转角度绕z轴旋转的公式为：
[0018][0019]优选的，步骤S3中，γ的计算公式为:
[0020][0021]优选的，基于第二优化型面数据构建初始矩阵的方法为：在XOY平面上，将优选的，基于第二优化型面数据构建初始矩阵的方法为：在XOY平面上，将和所确定的矩形区域细分为不同的矩形区域，再统计第二优化三维型面数据在每一个细分的矩形区域内投影点的个数，得到初始矩阵。
[0022]优选的，所述初始矩阵具体为：
[0023]DensityXY＝(d
i,j
)
S
×
K
[0024]式中，S为对沿x轴区域进行等间隔细分的数据点数量，K为对沿y轴区域进行等间隔细分的数据点数量，d
i,j
为第二优化三维型面数据在每一个细分的矩形区域内的投影点的个数。
[0025]优选的，基于初始矩阵计算第二优化型面数据在横向的上边界x
max
、下边界x
min
和在纵向的上边界y
max
、下边界y
min
的方法包括以下步骤：
[0026]步骤S101:将初始矩阵的前S/2行构成第一矩阵，对第一矩阵的每一行进行求和得到第一列向量，将一列向量的最大值对应的纵坐标定义为第二优化三维型面数据在纵向的下边界；
[0027]步骤S102:将初始矩阵的前S/2行构成第二矩阵，对第二矩阵的每一行进行求和得到第二列向量，将二列向量的最大值对应的纵坐标定义为第二优化三维型面数据在纵向的上边界；
[0028]步骤S103:将初始矩阵的前S/2行构成第三矩阵，对第三矩阵的每一行进列求和得到第一行向量，将一列向量的最大值对应的横坐标定义为第二优化三维型面数据在横向的下边界；
[0029]步骤S104:将初始矩阵的前S/2行构成第四矩阵，对第四矩阵的每一行进列求和得到第二行向量，将二列向量的最大值对应的横坐标定义为第二优化三维型面数据在横向的上边界；
[0030]步骤S105:整合纵向的上边界、下边界和横向的上边界和下边界得到第二优化三维型面数据的边界。
[0031]一种受电弓滑板三维型面磨耗数据获取方法，包括以下步骤：
[0032]步骤S91:安装受电弓滑板运维管理系统，对运维管理系统进行初始配置，执行步骤S92；
[0033]步骤S92:根据初始配置获取初始滑板三维型面数据，执行步骤S93；
[0034]步骤S93:通过预处理库对初始滑板三维型面数据进行预处理,得到目标三维型面数据步骤S93；
[0035]步骤S94:将目标三维型面数据存入数据库,通过调用目标三维型面数据分析滑板磨耗量。
[0036]本专利技术的有益效果为：
[0037]本专利技术涉及三维型面数据处理
，一方面剔除扫描过程中滑板边缘产生的干扰数据点云，另一方面将原始型面数据从测量系统定义的局部坐标系变换到由滑板定义的局部坐标系，解决三维扫描型面局部坐标系随机性对数据分析的不利影响，有利于多次测量情形下滑板型面磨耗特征的规范化提取，为采用高精度监测设备获取受电弓滑板三维型面数据，实现滑板磨耗状态监测与评估提供了技术支持。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法整体示意图；
[0039]图2为本专利技术在测量局部坐标系下的初始三维型面数据的结构示意图；
[0040]图3为本专利技术初始三维型面数据在XOY平面内投影示意图；
[0041]图4为本专利技术第二优化三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:获取受电弓滑板初始三维型面数据，定义为X＝[X1,X2,X3],其中X1、X2和X3分别为横向、纵向和垂向坐标，执行步骤S2；步骤S2:将初始三维型面数据分别以θ为旋转角度绕x轴旋转、以β为旋转角度绕y轴旋，得到第一优化三维型面数据执行步骤S3；步骤S3:将第一优化三维型面数据以γ为旋转角度绕z轴旋转，得到第二优化三维型面数据执行步骤S4；步骤S4:基于第二优化型面数据构建初始矩阵，基于初始矩阵获取第二优化型面数据的边界，将在所述边界内的数据作为第三优化三维型面数据执行步骤S5；步骤S5:对第三优化三维型面数据中心化，得到第四优化三维型面数据并根据Z0对第四优化三维型面数据进行调整，得到目标三维型面数据通过目标三维型面数据计算滑板磨耗量，其中，在x轴方向上，识别横坐标等于m/2和
‑
m/2的点，统计上述点垂向坐标的均值，记为Z0，m为滑板宽度。2.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，步骤S2中，初始三维型面数据以θ为旋转角度绕x轴旋转的公式为：式中，为向量X
i
的均值，i＝1,2,3。3.根据权利要求2所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，步骤S2中，初始三维型面数据以β为旋转角度绕y轴旋转的公式为：。4.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，步骤S3中，第一优化三维型面数据以γ为旋转角度绕z轴旋转的公式为：。5.根据权利要求4所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，步骤S3中，γ的计算公式为:。6.根据权利要求1所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据预处理方法，其特征在于，基于第二优化型面数据构建初始矩阵的方法为：在XOY平面上，将基于第二优化型面数据构建初始矩阵的方法为：在XOY平面上，将和所确定的矩形区域细分为不同的矩形区域，再统计第二优化三维型面数据在每一个细分的矩形区域内投影点的个数，得到初始矩阵。7.根据权利要求6所述的一种受电弓滑板三维型面磨耗数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：程成，刘丽，杨莎，
申请(专利权)人：中科众维科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：