钢轨振动测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢轨振动测量方法及装置，其中该方法包括：根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得到相机阵列的标定参数；采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；根据相机阵列的标定参数、和不同时序下的钢轨上预设标记点的图像，对标记点进行三维重构，得到每一时刻下标记点的三维空间位置坐标；根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率；将标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率，分别作为钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率。本发明专利技术用以实现钢轨振动的快速及准确测量，提升钢轨测量的精确度。提升钢轨测量的精确度。提升钢轨测量的精确度。

【技术实现步骤摘要】
钢轨振动测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及铁路轨道
，尤其涉及钢轨振动测量方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]随着高速铁路的迅速发展，列车运营速度不断提升、运营时间不断增长，车轮和轨道之间列车行进中相互作用，造成车轮磨耗损伤和钢轨波磨等问题，给行车安全带来挑战。因此，列车、轨道、路基动态相互作用机制已成为高速铁路工程重点研究的问题之一。而钢轨是轨道结构中的重要组成部件，具有引导车辆前进、承受和传递车轮荷载的功能，其状态直接影响行车安全和平稳性。列车运行时，轮轨交互作用下，钢轨受到冲击载荷，其振动能够反映轨道结构部件刚度和受载状态变化。为保障列车正常工作，有必要检测钢轨在受到载荷冲击时的振动情况，分析钢轨振动特性，为减弱行车振动、保障行车安全提供保障。
[0004]近些年，相关人员多采用压电式加速度传感器，来监测钢轨各部位振动加速度，进而记录与分析振动情况。
[0005]该方法虽然可通过测量振动的加速度间接获取振动频率，并未直接获得钢轨振动的方向和幅度。而钢轨振动是复杂的物理过程，仅仅记录振动频率无法准确分析钢轨振动特性，无法提供避免振动的针对性技术方案。
[0006]此外，目前采用压电式加速度传感器的加速度测量装置需要附着在钢轨上，改变了钢轨本身的物理状态，将带来一定的振动测量误差。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种钢轨振动测量方法，用以实现钢轨振动的快速及准确测量，提升钢轨测量的精确度，该方法包括：
[0008]根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得到相机阵列的标定参数；所述相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置；
[0009]采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；所述标记点为标定板的中心，设置于钢轨表面；
[0010]根据相机阵列的标定参数、和不同时序下的钢轨上预设标记点的图像，对标记点进行三维重构，得到每一时刻下标记点的三维空间位置坐标；
[0011]根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率；将标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率，分别作为钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率。
[0012]本专利技术实施例还提供一种钢轨振动测量装置，用以实现钢轨振动的快速及准确测量，提升钢轨测量的精确度，该装置包括：
[0013]相机标定模块，用于根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得
到相机阵列的标定参数；所述相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置；
[0014]图像采集模块，用于采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；所述标记点为标定板的中心，设置于钢轨表面；
[0015]三维重构模块，用于根据相机阵列的标定参数、和不同时序下的钢轨上预设标记点的图像，对标记点进行三维重构，得到每一时刻下标记点的三维空间位置坐标；
[0016]数据计算模块，用于根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率；将标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率，分别作为钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率。
[0017]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述钢轨振动测量方法。
[0018]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述钢轨振动测量方法。
[0019]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述钢轨振动测量方法。
[0020]本专利技术实施例中，根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得到相机阵列的标定参数；所述相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置；采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；所述标记点为标定板的中心，设置于钢轨表面；根据相机阵列的标定参数、和不同时序下的钢轨上预设标记点的图像，对标记点进行三维重构，得到每一时刻下标记点的三维空间位置坐标；根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率；将标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率，分别作为钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率，与现有技术中采用压电式加速度传感器仅能计算钢轨振动频率的技术方案相比，通过将相机阵列引入到钢轨振动测量上，利用相机阵列实现标记点空间位置重构，并实现了以标记点的振动信息客观反映钢轨振动情况，从而准确地实现了对钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率的测量，实现了钢轨振动的非接触式测量，解决了现有技术下因能计算钢轨振动频率而无法计算钢轨振动幅度和振动频率的问题，可实现钢轨振动的快速及准确测量；此外，因借助标记点对钢轨进行非接触式测量，也解决了现有技术下因测量装置需要附着在钢轨上改变了钢轨本身的物理状态导致测量易出现误差的问题，提升了钢轨测量的精确度。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。在附图中：
[0022]图1为本专利技术实施例中一种钢轨振动测量方法的具体示例图；
[0023]图2为本专利技术实施例中一种钢轨振动测量方法的具体示例图；
[0024]图3为本专利技术实施例中一种钢轨振动测量方法的流程示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例中一种钢轨振动测量装置的结构示例图；
[0026]图5为本专利技术实施例中提供的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0028]本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
[0029]在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨振动测量方法，其特征在于，包括：根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得到相机阵列的标定参数；所述相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置；采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；所述标记点为标定板的中心，设置于钢轨表面；根据相机阵列的标定参数、和不同时序下的钢轨上预设标记点的图像，对标记点进行三维重构，得到每一时刻下标记点的三维空间位置坐标；根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率；将标记点随时间的空间位置变化方向、变化幅度和变化频率，分别作为钢轨振动的振动方向、振动幅度和振动频率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相机阵列的标定参数，包括：对应每一相机的光心参数和焦距参数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像，包括：在将相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置、且每一相机均拍摄到不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像时，采集每一相机拍摄的标记点的图像。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按如下公式根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化方向：θ＝(x2‑
x1,y2‑
y1,z2‑
z1)其中，x1，y1，z1是指在t1时刻下标记点的三维空间位置坐标；x2，y2，z2是指在t2时刻下标记点的三维空间位置坐标。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按如下公式根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化幅度：其中，x1，y1，z1是指在t1时刻下标记点的三维空间位置坐标；x2，y2，z2是指在t2时刻下标记点的三维空间位置坐标。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：采集相机阵列拍摄的、预设相机曝光频率的钢轨上预设标记点的图像；根据每一时刻下标记点的三维空间位置坐标，计算标记点随时间的空间位置变化频率，包括：根据采集相机阵列拍摄的、预设相机曝光频率的钢轨上预设标记点的图像，计算每一时序下标记点的三维空间位置坐标；根据每一时序下标记点的三维空间位置坐标、和预设相机曝光频率，计算标记点随时间的空间位置变化频率。7.一种钢轨振动测量装置，其特征在于，包括：相机标定模块，用于根据相机阵列采集的标记板的图像，对相机阵列进行标定，得到相机阵列的标定参数；所述相机阵列中相机以预设的相对位置进行布置；图像采集模块，用于采集相机阵列拍摄的、不同时刻下的钢轨上预设标记点的图像；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志，陈春雷，韩庐平，郝晋斐，傅强，贺雨，赵紫珅，王富印，刘凯，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京铁科英迈技术有限公司，
类型：发明
国别省市：