一种基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，步骤为：两组激光位移传感器关于钢轨中心线镜像对称安装，垂直向下进行滑板数据采集；分析传感器输出数据点个数的分布规律，筛选有效数据帧；通过数据融合将两个传感器的有效数据转换到同一个坐标系中；滤除干扰点，提取滑板轮廓数据点；对滑板轮廓数据进行倾斜校正；采用曲线拟合算法对滑板轮廓进行平滑处理，获取滑板实际轮廓；对滑板初始轮廓进行估算，通过匹配滑板实际轮廓计算滑板实际磨损曲线，最后对滑板磨损状态进行分析。本发明专利技术不仅仅反应了滑板的磨损程度，还从偏磨、沟槽磨损等方面对滑板的状态进行了分析，具有检测速度快、精度高、在线非接触测量等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法


[0001]本专利技术属于城市轨道交通智能运维
，特别是一种基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法。

技术介绍

[0002]随着城市轨道交通的快速发展，列车在线运行安全问题也日益突出。受电弓滑板是城轨列车的重要电气部件，用于收集来自接触线上的电流，为列车提供动力。列车运行过程中，滑板与接触线直接接触，两者间的相互作用将会导致滑板的持续磨损，滑板的磨损状态对列车的安全运营有着重大的影响，因此，对受电弓滑板状态进行及时监测是保障列车运营安全的一项重要措施。
[0003]受电弓滑板状态的检测是城轨列车车辆日常检测的一项重要指标。目前，受电弓滑板状态的主要检测方法仍为人工检测法，但该方法需人工登顶检测受电弓，检测效率低、安全性差且检测结果受人为因素影响较大。随着计算机信息技术的飞速发展，城轨车辆关键部件的自动化智能检测已成为趋势。传统的受电弓滑板自动检测方案是采用2D相机来采集滑板图像，通过边缘检测等图像处理技术测量滑板剩余磨耗，在实际应用中受闪光灯打光质量、受电弓复杂的背景环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：两组激光位移传感器关于钢轨中心线镜像对称安装，垂直向下进行滑板数据采集；S2：分析激光位移传感器输出数据点个数的分布规律，筛选有效数据帧；S3：通过数据融合将两个激光位移传感器的有效数据转换到同一个坐标系中；S4：滤除干扰点，提取滑板轮廓数据点；S5：对滑板轮廓数据进行倾斜校正；S6：采用曲线拟合算法对滑板轮廓进行平滑处理，获取滑板实际轮廓；S7：对滑板初始轮廓进行估算，通过匹配滑板实际轮廓计算滑板实际磨损曲线；S8：根据滑板实际磨损曲线，对滑板磨损状态进行分析。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特征在于，步骤S1包括：S11：激光位移传感器采用2D激光位移传感器；S12：两组激光位移传感器安装于接触线上方，并且关于轨道中心线镜像对称，两组激光位移传感器激光源点之间的水平距离为500
‑
700mm；S13：激光位移传感器垂直向下安装对滑板数据进行采集，垂向上检测范围为900
‑
1300mm。3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特征在于，步骤S2中有效数据帧筛选过程如下：S21：列车运行过程中，滑板进入与离开检测区域时，激光位移传感器输出点数有明显的上升和下降现象，根据N
i
＞N
set
的准则对有效数据帧进行筛选，其中N
i
为激光位移传感器第i次采集的数据点数，N
set
为有效数据筛选阈值；S22：根据有效数据帧的索引，对有效数据帧进行分段处理，获取滑板的个数以及每个滑板对应的激光位移传感器数据。4.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特征在于，步骤S3中的数据融合过程如下：S31：激光位移传感器自身坐标系定义为以激光发射方向为y轴，垂直于激光发射方向为x轴，激光源为坐标原点，两组激光位移传感器分别记为LS1、LS2，自身坐标系分别为x
(1)
o
(1)
y
(1)
、x
(2)
o
(2)
y
(2)
；S32：以激光位移传感器LS2坐标系为目标坐标系，将传激光位移感器LS1坐标系旋转平移到激光位移传感器LS2坐标系，数据融合参数分别为x
(1)
轴和x
(2)
轴之间的夹角α，坐标系原点的空间距离DX、DY，采用基于标定块的数据融合参数计算方法实现α、DX、DY的计算；S33：获取数据融合参数后，将激光位移传感器LS1坐标系旋转平移到激光位移传感器LS2坐标系中，具体转换公式如下：式中，(x
n(1)
,y
n(1)
)、(x
n(2)
,y
n(2)
)分别为坐标系x
(1)
o
(1)
y
(1)
、x
(2)
o
(2)
y
(2)
上的点。5.根据权利要求4所述的基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特
征在于，步骤S32中基于标定块的数据融合参数计算方法，具体过程如下：S321：采用精加工的长方体标定块，标定块宽度为L，标定过程中两个激光位移传感器需照射在同一条直线上，将多次标定的均值作为最终的标定结果；S322：旋转角α求取，对两传感器采集到的数据进行线性拟合，第i次标定过程中，两传感器检测数据拟合的直线分别为l
i1
、l
i2
，斜率分别为k
i1
、k
i2
，倾斜角分别为θ
i1
、θ
i2
，第i次标定过程中旋转角α
i
计算如下所示：S323：平移参数DX、DY的求取，激光位移传感器LS1和激光位移传感器LS2各检测到标定块的一个边界点，边界点在各自传感器坐标系的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)，将传感器LS1坐标系旋转角α，点(x1,y1)旋转后的坐标为(x
′1,y
′1)，转换公式如下：根据标定块固定长度的特征，对坐标原点在x轴方向上的平移距离DX和y轴方向上的平移距离DY进行计算，计算公式如下：移距离DY进行计算，计算公式如下：式中k2为标定块上表面直线在传感器LS2坐标系中的斜率，θ2是k2对应的倾斜角。6.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的受电弓滑板磨损状态检测方法，其特征在于，步骤S4中滑板轮廓数据点提取过程如下：假设一帧有效数据的第i个点的坐标为(x
i(2)
,y
i(2)
)，i＝1,2,
…
,h，h为该帧数据的点数；从起点(x
1(2)
,y
1(2)
)开始按照顺序开始搜索，计算相邻两点{(x
n(2)
,y
n(2)
),(x
n+1(2)
,y
n+1(2)
)}的欧式距离d，与阈值Δd进行比较，若满足d<Δd，则把后续点(x
n+1(2)
,y
n+1(2)
)加入到同一点集R
c
＝{(x
1(2)
,y
1(2)
),
…
,(x
n(2)
,y
n(2)
),(x
n+1(2)
,y
n+1(2)
)}中，如果d≥Δd，那么以点(x
n(2)
,y
n(2)
)为分割点，下一个点集R
c+1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚小文，宋开华，张振宇，朱俊霖，邢成雷，邢宗义，盛安冬，卢月，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：