扫石器距离轨面高度的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种扫石器距离轨面高度的测量方法及测量系统，测量方法包括：点云数据采集步骤：通过采集单元采集并输出扫石器与轨面的点云数据；点云模型获得步骤：将点云数据分割为扫石器点云数据及轨面点云数据，对扫石器点云数据及轨面点云数据进行曲面拟合获得点云模型；点云模型处理步骤：对点云模型之间的空洞进行填充处理后，再进行切片处理获得多组切片数据；高度值计算步骤：根据多组切片数据及点云数据获得轨面边缘线及扫石器边缘线后，根据轨面边缘线及扫石器边缘线的交点坐标及点云数据获得扫石器距离轨面的高度值。本发明专利技术通过无接触方式来获取扫石器的三维数据，实现扫石器距离轨面高度的精准测量。现扫石器距离轨面高度的精准测量。现扫石器距离轨面高度的精准测量。

Measuring method and system of the height of the stone sweeper from the rail surface

【技术实现步骤摘要】
扫石器距离轨面高度的测量方法及测量系统


[0001]本专利技术涉及轨道列车的智能巡检
，具体地说，尤其涉及一种用于扫石器距离轨面高度的测量方法及测量系统。

技术介绍

[0002]在轨道车辆日常维保工作中，磨耗部件的尺寸测量是重点检测项目，其直接影响行车安全。因此，测量数据必须符合检修标准要求且准确。在传统维保过程中，对于扫石器距离轨面的高度测量都是以人工目视直尺读数为主，存在几点问题，易造成测量结果存在一定偏差，具体情况如下：
[0003]1、扫石器底部表面不平整有一定弧度；
[0004]2、作业空间狭窄不便使用高精度测量工具；
[0005]3、肉眼无法保证水平观测；
[0006]4、作业人员容易疲劳，可能存在漏检风险；
[0007]5、缺少信息化支撑，无法将历史数据进行统计分析。
[0008]因此亟需开发一种克服上述缺陷的用于扫石器距离轨面高度的测量方法及测量系统。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术提供一种扫石器距离轨面高度的测量方法，其中，包括：
[0010]点云数据采集步骤：通过采集单元采集并输出扫石器与轨面的点云数据；
[0011]点云模型获得步骤：将所述点云数据分割为扫石器点云数据及轨面点云数据，对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行曲面拟合获得点云模型；
[0012]点云模型处理步骤：对所述点云模型之间的空洞进行填充处理后，再进行切片处理获得多组切片数据；
[0013]高度值计算步骤：根据多组所述切片数据及所述点云数据获得轨面边缘线及扫石器边缘线后，根据所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线的交点坐标及所述点云数据获得扫石器距离轨面的高度值。
[0014]上述的测量方法，其中，所述采集单元包括机械臂及装设于所述机械臂上的3D相机，所述测量方法还包括：
[0015]自主姿态校正步骤：根据标定位姿及3D匹配后的当前扫石器在3D相机坐标系下的位姿获得目标姿态，根据所述目标姿态调节所述采集单元。
[0016]上述的测量方法，其中，所述点云模型获得步骤包括：
[0017]离散点处理步骤：根据点云特征设定的约束条件滤除所述点云数据中的离散点；
[0018]异常点处理步骤：通过滤波器对滤除离散点后的所述点云数据进行滤波处理剔除所述点云数据中的异常点；
[0019]点云数据分割步骤：通过训练后的PointNet++模型将所述点云数据分割为所述扫
石器点云数据及所述轨面点云数据；
[0020]点云数据拟合步骤：通过插值型移动最小二乘法对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行拟合获得所述点云模型。
[0021]上述的测量方法，其中，所述点云模型处理步骤包括：将拟合得到的所述点云模型进行三角化处理后，根据一设定间距对所述点云模型进行切片化处理获得多组所述切片数据。
[0022]上述的测量方法，其中，所述高度值计算步骤包括：
[0023]边缘点获取步骤：遍历每组所述切片数据与所述点云数据的交点获得边缘点；
[0024]边缘线获取步骤：对所述边缘点进行直线拟合获得所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线；
[0025]高度值获得步骤：在空间中对所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线进行平移获得二个交点及所述交点的交点坐标，根据所述交点坐标计算获得所述高度值。
[0026]上述的测量方法，其中，所述采集单元包括机械臂及装设于所述机械臂上的3D相机，所述自主姿态校正步骤包括：
[0027]当前位姿关系获取步骤：根据多个机械臂姿态下的当前扫石器点云数据与标准扫石器点云数据进行3D匹配后，获得所述3D相机与当前扫石器间的当前位姿关系；
[0028]标定位姿获取步骤：根据所述当前位姿关系与多个机械臂姿态计算出所述机械臂与所述3D相机之间的标定位姿；
[0029]第一位姿获取步骤：根据所述机械臂处于初始姿态时的当前扫石器点云数据与所述标准扫石器点云数据进行3D点云匹配获得当前扫石器在所述3D相机坐标系下的第一位姿；
[0030]第二位姿获取步骤：根据所述第一位姿、所述标定位姿及所述初始姿态获得当前机械臂基坐标系下的当前扫石器的第二位姿；
[0031]机械臂调整步骤：根据所述第二位姿、标准位姿关系及所述标定位姿获得目标姿态，根据所述目标姿态调整所述机械臂。
[0032]本专利技术还提供一种扫石器距离轨面高度的测量系统，其中，包括：
[0033]采集单元，采集并输出扫石器与轨面的点云数据；
[0034]点云模型获得单元，将所述点云数据分割为扫石器点云数据及轨面点云数据，对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行曲面拟合获得点云模型；
[0035]点云模型处理单元，对所述点云模型之间的空洞进行填充处理后，再进行切片处理获得多组切片数据；
[0036]高度值计算单元，根据多组所述切片数据及所述点云数据获得轨面边缘线及扫石器边缘线后，根据所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线的交点坐标及所述点云数据获得扫石器距离轨面的高度值。
[0037]上述的测量系统，其中，所述测量系统包括：
[0038]自主姿态校正单元，根据标定位姿及3D匹配后的当前扫石器在3D相机坐标系下的位姿获得目标姿态，根据所述目标姿态调节所述采集单元。
[0039]上述的测量系统，其中，所述点云模型获得单元包括：
[0040]离散点处理步模块，根据点云特征设定的约束条件滤除所述点云数据中的离散
点；
[0041]异常点处理模块，通过滤波器对滤除离散点后的所述点云数据进行滤波处理剔除所述点云数据中的异常点；
[0042]点云数据分割模块，通过训练后的PointNet++模型将所述点云数据分割为所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据；
[0043]点云数据拟合模块，通过插值型移动最小二乘法对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行拟合获得所述点云模型。
[0044]上述的测量系统，其中，所述高度值计算单元包括：
[0045]边缘点获取模块，遍历每组所述切片数据与所述点云数据的交点获得边缘点；
[0046]边缘线获取模块，对所述边缘点进行直线拟合获得所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线；
[0047]高度值获得模块，在空间中对所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线进行平移获得二个交点及所述交点的交点坐标，根据所述交点坐标计算获得所述高度值。
[0048]本专利技术相对于现有技术其功效在于：本专利技术应用机器人及3D视觉检测技术对扫石器磨耗情况进行数据分析。可通过无接触方式来获取扫石器的三维数据，利用点云滤波、点云匹配、手眼标定、曲面拟合及切片化处理等一系列技术手段，实现扫石器距离轨面高度的精准测量，误差控制在
±
1mm内。该装置可替代人工完成测量工作，辅助人工完成一级修作业，降低工作强度，提高检修质量及效率。此外，通过信息化管理平台，将测量结果以图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫石器距离轨面高度的测量方法，其特征在于，包括：点云数据采集步骤：通过采集单元采集并输出扫石器与轨面的点云数据；点云模型获得步骤：将所述点云数据分割为扫石器点云数据及轨面点云数据，对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行曲面拟合获得点云模型；点云模型处理步骤：对所述点云模型之间的空洞进行填充处理后，再进行切片处理获得多组切片数据；高度值计算步骤：根据多组所述切片数据及所述点云数据获得轨面边缘线及扫石器边缘线后，根据所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线的交点坐标及所述点云数据获得扫石器距离轨面的高度值。2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，还包括：自主姿态校正步骤：根据标定位姿及3D匹配后的当前扫石器在3D相机坐标系下的位姿获得目标姿态，根据所述目标姿态调节所述采集单元。3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述点云模型获得步骤包括：离散点处理步骤：根据点云特征设定的约束条件滤除所述点云数据中的离散点；异常点处理步骤：通过滤波器对滤除离散点后的所述点云数据进行滤波处理剔除所述点云数据中的异常点；点云数据分割步骤：通过训练后的PointNet++模型将所述点云数据分割为所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据；点云数据拟合步骤：通过插值型移动最小二乘法对所述扫石器点云数据及所述轨面点云数据进行拟合获得所述点云模型。4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述点云模型处理步骤还包括：将拟合得到的所述点云模型进行三角化处理后，根据一设定间距对所述点云模型进行切片化处理获得多组所述切片数据。5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述高度值计算步骤包括：边缘点获取步骤：遍历每组所述切片数据与所述点云数据的交点获得边缘点；边缘线获取步骤：对所述边缘点进行直线拟合获得所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线；高度值获得步骤：在空间中对所述轨面边缘线及所述扫石器边缘线进行平移获得二个交点及所述交点的交点坐标，根据所述交点坐标计算获得所述高度值。6.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述采集单元包括机械臂及装设于所述机械臂上的3D相机，所述自主姿态校正步骤包括：当前位姿关系获取步骤：根据多个机械臂姿态下的当前扫石器点云数据与标准扫石器点云数据进行3D匹配后，获得所述3D相机与当前扫石器间的当前位姿关系；标定位姿获取步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凤钊，赵晓东，庄国军，李祥瑞，孔佳麟，魏佳，陈超，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：