【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鐵路點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，軌道交通已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活當(dāng)中，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了無盡的便利。因此，保證軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就成為了軌道交通系統(tǒng)的最重要的任務(wù)之一。
2、軌道扣件是軌道交通系統(tǒng)的重要部件。對(duì)于軌道扣件的緊固度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于軌道交通系統(tǒng)而言，具有重要意義。目前，傳統(tǒng)的軌道扣件的緊固度檢測(cè)方法，采用的依舊是人工檢測(cè)的方式。具體實(shí)現(xiàn)為鐵路巡線人員定期對(duì)鐵路軌道進(jìn)行巡線，并在巡線過程中采用扭矩扳手或彈條墊片對(duì)扣件的緊固度進(jìn)行檢測(cè)。但是，這種檢測(cè)方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，而且容易造成漏檢，可靠性和精確性不夠。
3、目前，也已經(jīng)有研究人員提出了基于鐵路軌道二維圖像的鐵路扣件表面?zhèn)麚p(如扣件彈條斷裂或缺失)檢測(cè)方案；但是，圖像數(shù)據(jù)缺少目標(biāo)的深度信息，且無法反映目標(biāo)間的絕對(duì)空間距離。因此，這類方案不適合檢測(cè)扣件緊固度這類深度距離指標(biāo)。目前，三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)系統(tǒng)已能夠成熟地部署在軌檢小車上，并且所獲取的三維點(diǎn)云精度能夠達(dá)到亞毫米級(jí)，能夠滿足軌道扣件系統(tǒng)的檢測(cè)誤差要求。因此，基于線結(jié)構(gòu)光點(diǎn)云的扣件系統(tǒng)異常狀態(tài)檢測(cè)方法具備良好的應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一在于提供一種可靠性高且精確性好的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法。
2、本專利技術(shù)的目的之二在于提供一種實(shí)現(xiàn)所述鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法的系統(tǒng)。
3、本專
4、s1.獲取目標(biāo)軌道的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息；
5、s2.根據(jù)目標(biāo)軌道和扣件的結(jié)構(gòu)信息，在步驟s1獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中進(jìn)行鐵路扣件區(qū)域的定位，得到鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
6、s3.基于聚類算法，對(duì)步驟s2得到的鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類；
7、s4.基于動(dòng)態(tài)圖卷積網(wǎng)絡(luò)，對(duì)步驟s3得到的聚類結(jié)果進(jìn)行分類，為各個(gè)聚類結(jié)果賦予語義標(biāo)簽；
8、s5.根據(jù)步驟s4得到的分類結(jié)果和對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，計(jì)算鐵路扣件中相關(guān)部件的高度數(shù)據(jù)，完成鐵路扣件緊固度的檢測(cè)。
9、所述的步驟s1，具體包括如下步驟：
10、目標(biāo)軌道為crts?iii型軌道板；采用三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)，獲取目標(biāo)軌道的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息；
11、將三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)安裝在crts?iii型軌道板上方500mm處，設(shè)定每臺(tái)三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)的x軸寬度為640mm；
12、采用4臺(tái)三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)，獲取在軌道截面的4個(gè)扣件的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息；
13、將4臺(tái)三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)的朝向進(jìn)行交叉，以避免避免相鄰的三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)的激光線相互干擾；
14、設(shè)定三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)的中心為原點(diǎn)，垂直向上方向?yàn)閦軸方向，平行激光線且朝向軌道內(nèi)側(cè)為x軸方向，垂直于xoz平面且偏向前進(jìn)方向?yàn)閥軸方向。
15、所述的步驟s2，具體為根據(jù)目標(biāo)軌道和扣件的結(jié)構(gòu)信息，計(jì)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在設(shè)定區(qū)間內(nèi)的z軸坐標(biāo)沿x軸方向和y軸方向的變化幅度，并根據(jù)變化幅度對(duì)鐵路扣件區(qū)域進(jìn)行定位，得到鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
16、所述的步驟s2，具體包括如下步驟：
17、沿x軸方向，設(shè)定采樣間距δx，將采樣間距內(nèi)的所有點(diǎn)的z軸坐標(biāo)的平均值作為對(duì)應(yīng)的采樣間距的代表值；采樣間距根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在x軸方向的理論間距設(shè)定，且保證每個(gè)采樣間距內(nèi)至少包括一個(gè)點(diǎn)；
18、根據(jù)x軸采樣間距，計(jì)算采樣后的點(diǎn)數(shù)據(jù)，并繪制在xoz截面的高度變化曲線；
19、根據(jù)鐵路扣件的高度信息，確定鐵路扣件的范圍點(diǎn)位；
20、采用如下算式確定鐵路扣件的第二點(diǎn)位的x軸坐標(biāo)x2：
21、
22、式中δz為以第二點(diǎn)位為起點(diǎn)，設(shè)定x軸坐標(biāo)變化區(qū)間內(nèi)的z軸坐標(biāo)變化值；δx2為以第二點(diǎn)位為起點(diǎn)，設(shè)定的x軸坐標(biāo)變化區(qū)間；δx為x軸方向高差變化率閾值；所述第二點(diǎn)位為遠(yuǎn)離原點(diǎn)的點(diǎn)位；
23、根據(jù)鐵路扣件的寬度信息，采用如下算式計(jì)算得到鐵路扣件的第一點(diǎn)位的x軸坐標(biāo)x1：
24、x1＝x2-w-θ
25、式中w為鐵路扣件的寬度；θ為設(shè)定的誤差值；
26、計(jì)算得到第三點(diǎn)位的x軸坐標(biāo)x3為
27、根據(jù)x1和x2的值，對(duì)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在x軸方向進(jìn)行分割，得到切割后的點(diǎn)云px，同時(shí)得到扣件在x軸方向的范圍；
28、將px中的鋼軌軌底點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行切除，并將第一點(diǎn)位和第三點(diǎn)位之間的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為y軸方向分割點(diǎn)位的點(diǎn)云數(shù)據(jù)pc；
29、設(shè)定y軸采樣間距，計(jì)算采樣后的點(diǎn)數(shù)據(jù)，并繪制在yoz截面的高度變化曲線；
30、根據(jù)鐵路扣件的高度信息，確定鐵路扣件的范圍點(diǎn)位；
31、采用如下算式確定鐵路扣件的第三點(diǎn)位的y軸坐標(biāo)y1：
32、
33、式中δzy為以第三點(diǎn)位為起點(diǎn)，設(shè)定y軸坐標(biāo)變化區(qū)間內(nèi)的z軸坐標(biāo)變化值；δy1為以第三點(diǎn)位為起點(diǎn)，設(shè)定的y軸坐標(biāo)變化區(qū)間；δy為y軸方向高差變化率閾值；
34、根據(jù)鐵路扣件的寬度信息，計(jì)算得到鐵路扣件的第四點(diǎn)位的y軸坐標(biāo)y2為y2＝y(tǒng)1+wy+θy，wy為鐵路扣件在y軸方向的寬度數(shù)據(jù)，θy為設(shè)定的y軸誤差值；
35、得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)pc在y軸方向的鐵路扣件定位點(diǎn)位：第三點(diǎn)位和第四點(diǎn)位；沿第三點(diǎn)位和第四點(diǎn)位，對(duì)點(diǎn)云px進(jìn)行分割，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)py，并將點(diǎn)云數(shù)據(jù)py作為最終定位得到的鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
36、所述的步驟s3，具體包括如下步驟：
37、采用基于密度的歐式距離聚類算法dbscan，對(duì)步驟s2得到的鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類；
38、聚類時(shí)，設(shè)定參數(shù)包括近鄰搜索半徑、核心點(diǎn)在近鄰搜索半徑范圍的最小數(shù)量和單個(gè)聚類的最小點(diǎn)數(shù)目；
39、其中，設(shè)定的近鄰搜索半徑不小于三維線結(jié)構(gòu)光相機(jī)的線結(jié)構(gòu)光密度。
40、所述的步驟s4，具體包括如下步驟：
41、采用動(dòng)態(tài)圖邊卷積網(wǎng)絡(luò)dgcnn，對(duì)步驟s3得到的聚類結(jié)果進(jìn)行分類；
42、動(dòng)態(tài)圖邊卷積網(wǎng)絡(luò)的輸入表示為(x,y,z,xg,yg,zg)，其中(x,y,z)為輸入的點(diǎn)的三維坐標(biāo)，(xg,yg,zg)為輸入的點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的聚類中的全局坐標(biāo)，且xs為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最小x軸坐標(biāo)，xb為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最大x軸坐標(biāo)，ys為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最小y軸坐標(biāo)，yb為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最大y軸坐標(biāo)，zs為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最小z軸坐標(biāo)，zb為(x,y,z)對(duì)應(yīng)的聚類的最大z軸坐標(biāo)；
43、為了保證規(guī)則的數(shù)據(jù)輸入，通過最遠(yuǎn)點(diǎn)采樣法和重復(fù)采樣法，對(duì)每一個(gè)點(diǎn)云塊進(jìn)行均勻采樣；
44、動(dòng)態(tài)圖邊卷積網(wǎng)絡(luò)的輸出為聚類結(jié)果的語義標(biāo)簽，包括螺旋道釘、彈條、絕緣軌距塊、鐵墊板和背景。
45、所述的步驟s5，包括如下步驟：
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1.一種鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S1，具體包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S2，具體為根據(jù)目標(biāo)軌道和扣件的結(jié)構(gòu)信息，計(jì)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在設(shè)定區(qū)間內(nèi)的Z軸坐標(biāo)沿X軸方向和Y軸方向的變化幅度，并根據(jù)變化幅度對(duì)鐵路扣件區(qū)域進(jìn)行定位，得到鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S2，具體包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S3，具體包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S4，具體包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S5，包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟S5，具體包括如下步驟：
9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～8之一所述的鐵路扣件緊固
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s1，具體包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s2，具體為根據(jù)目標(biāo)軌道和扣件的結(jié)構(gòu)信息，計(jì)算三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在設(shè)定區(qū)間內(nèi)的z軸坐標(biāo)沿x軸方向和y軸方向的變化幅度，并根據(jù)變化幅度對(duì)鐵路扣件區(qū)域進(jìn)行定位，得到鐵路扣件點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s2，具體包括如下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s3，具體包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s4，具體包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s5，包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路扣件緊固度檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟s...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邱實(shí)，劉賢華，王勁，王衛(wèi)東，彭俊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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