(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211357888.5 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 湖南科天健 光电技术有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区长 沙高 新开发区麓枫路69号金瑞创业基地2 楼2009房 (72)发明人 张建南　刘小舟　李明凯　曹动　 颜振宇　谭兆　张湘雄　 (74)专利代理 机构 北京美智年 华知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11846 专利代理师 梁忠益　李晨露 (51)Int.Cl. G01B 11/00(2006.01) G01B 11/02(2006.01) G01B 11/22(2006.01)B61K 9/08(2006.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/68(2017.01) (54)发明名称 一种钢轨波磨测量方法 (57)摘要 本发明涉及视觉测量以及 图像检测技术领 域， 提供一种钢轨波磨测量方法， 包括以下步骤： 将多个激光器沿着钢轨的长度方向依次安装在 测量平台上， 测量平台固定在营运列车或测量车 的车体上， 多个激光器向钢轨发射多条平行的激 光线， 激光线与钢轨的长度方向垂直； 车体在钢 轨上运行的过程中， 连续拍摄钢轨上的多条激光 线， 获得多张钢轨图像， 相邻的每两张钢轨图像 的钢轨有重叠区域， 重叠区域包括4条 以上激光 线， 每条激光线对应一个钢轨同位点； 计算出重 叠区域的多个钢轨同位点的钢轨上表面到钢轨 基准面的距离； 将多个重叠区域的多个钢轨同位 点的钢轨 上表面到钢轨基准面的距离拼接， 得到 波磨实测值。 本方案测量波磨数据精确度高。 权利要求书2页 说明书9页 附图8页 CN 115406356 A 2022.11.29 CN 115406356 A 1.一种钢轨波磨测量方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将多个激光器沿着钢轨的长度方向依次安装在测量平台上， 测量平台固定在营运列 车 或测量车 的车体上， 多个激光器 向钢轨发射多条平行 的激光线， 激光线与钢轨的长度方向 垂直； 车体在钢轨上运行的过程中， 连续拍摄钢轨上的多条激光线， 获得多张钢轨图像， 相邻 的每两张钢轨图像的钢轨有重叠区域， 重叠区域包括4条以上激光线， 每条激光线对应一个 钢轨同位 点； 计算出重 叠区域的多个钢轨同位 点的钢轨上表面到钢轨基准 面的距离； 将多个重叠区域的多个钢轨同位点的钢轨上表面到钢轨基准面的距离拼接， 得到波磨 实测值。 2.根据权利要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 车体在钢轨上运行之前， 先 标定所有激光线； 所述标定所有激光线的方法包括： 每次打开一个激光器， 标定打开的激光器与相机的三角成像关系， 得到k组三角成像关 系， k表示激光器的数量。 3.根据权利 要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 所述车体的速度为20 ‑80km/ h； 连续两张钢轨图像的拍摄时间 间隔为0.0 06‑0.03秒。 4.根据权利要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 多条平行的激光线等间隔设 置。 5.根据权利要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 每两条相邻的激光线的距离 为5毫米以下。 6.根据权利要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 所述计算出重叠区域的多个 钢轨同位 点的钢轨上表面到钢轨基准 面的距离的方法包括： 测量平台上设一代 表点， 设定一钢轨基准 面， 该钢轨基准 面水平设置； 提取前一张钢轨图像的重叠区域的多条激光线和后一张钢轨图像的重叠区域的多条 激光线； 找到钢轨上表面中线与多条激光线的交点， 获得交点与对应激光器的距离； 联立4个以上重叠区域钢轨同位点方程， 计算出前一张钢轨 图像的测量平台的倾斜角 度和代表点到钢轨基准面的距离、 后一张钢轨图像的测量平台的倾斜角度和代表点到钢轨 基准面的距离； 根据前一张钢轨图像的测量平台的倾斜角度和代表点到钢轨基准面的距离或后一张 钢轨图像的测 量平台的倾斜角度和代表点到钢轨基准面的距离获得重叠区域钢轨同位点 的钢轨上表面到钢轨基准 面的距离 。 7.根据权利要求6所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 所述提取前一张钢轨图像的 重叠区域的多条激光线和后一张钢轨图像的重 叠区域的多条激光线的方法包括： 根据灰度分布区域信 息， 提取前一张和后一张钢轨图像的重叠区域的多条激光线的轮 廓； 提取每一条激光线的轮廓的中心线；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115406356 A 2所述获得交点与对应激光器的距离的方法包括： 通过三角测量 根据钢轨图像获得交点在相机坐标系下的测量 坐标； 根据世界坐标系与相机坐标系的旋转关系， 得到测量坐标在世界坐标系的位置， 进而 得到对应交点与对应激光器的距离； 所述世界坐标系与相机坐标系的旋转关系已标定， 相机在世界坐标系和相机坐标系中 均位于原 点， 世界坐标系包括X轴， 相机和激光器均在该X轴上； 相机 设置在多个激光器的连 线上。 8.根据权利要求6所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 所述代表点设置在测量平台 的下表面的中点。 9.根据权利要求6所述的钢轨波磨测量方法， 其特 征在于， 钢轨同位 点方程为： ； 其中， h1表示前一张钢轨图像代表点到钢轨基准面的距离， h2表示后一张钢轨图像代 表点到钢轨基 准面的距离， ln表示前一张图像激 光器到代表点的距离， lm表示后一张图像激 光器到代表点的距离， θ1表示前一张图像测量平台的倾斜角度， θ2表示后一张图像测量平 台的倾斜角度， 表示前一张图像激光器到交点的距离， 表示后一张图像激 光器到交点 的距离， n、 m为大于 0的自然数。 10.根据权利要求1所述的钢轨波磨测量方法， 其特征在于， 所述根据前一张钢轨图像 的测量平台的倾斜角度和代表点到钢轨基准面的距离或后一张钢轨图像的测 量平台的倾 斜角度和代表点到钢轨基准面的距离获得重叠区域钢轨同位点的钢轨上表面到钢轨基准 面的距离的方法采用如下公式： ； 或 ； 其中， 表示前一张钢轨图像重叠区域钢轨同位点的钢轨上表面到钢轨基准面的距 离； h1表示前一张钢轨图像代表点到钢轨基准面的距离； ln表示前一张图像激光器到代表 点的距离； θ1表示前一 张图像测量平台的倾斜角度； 表示前一 张图像激光器到 交点的距 离； n为大于0的自然数； 表示后一张钢轨图像重叠区域钢轨同位点的钢轨 上表面到钢轨基准面的距离； h2表 示后一张钢轨图像代表点到钢轨基准面的距离； lm表示后一张图像激光器到代表点的距 离； θ2表示后一张图像测量平台的倾斜角度； 表示后一张图像激光器到交点的距离， m为 大于0的自然数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115406356 A 3