一种基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114935308A(43)申请公布日2022.08.23(21)申请号202210465510.0(22)申请日2022.04.29(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人袁堂文张艺珲张永朱俊霖邢宗义宋开华张菁周巨贵邢成雷刘宁姚小文(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师薛云燕(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01B11/24(2006.01)G01C9/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，该方法为：部署两个2D激光测距仪，并对两个2D激光测距仪进行标定；标定后的两个2D激光测距仪，分别采集受电弓滑板轮廓数据；对两个2D激光测距仪采集的轮廓数据进行坐标转换和数据融合，得到一条完整的受电弓滑板轮廓曲线，并进行倾斜校正；曲线配准：将倾斜校正后的受电弓滑板轮廓曲线与标准轮廓曲线，采用基于曲率不变量的曲线配准算法进行曲线配准；根据配准后的曲线，将磨耗轮廓曲线上的点坐标代入标准轮廓曲线即可得到各点磨耗值。本发明成本低、原理简单、实用性强，根据两侧2D激光测距仪数据可得到完整的受电弓滑板磨耗曲线，提高了检测精度。CN114935308ACN114935308A权利要求书1/3页1.一种基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，部署两个2D激光测距仪，并对两个2D激光测距仪进行标定；步骤2，通过标定后的两个2D激光测距仪，分别采集受电弓滑板轮廓数据；步骤3，坐标转换、数据融合：对步骤2两个2D激光测距仪采集的轮廓数据进行坐标转换和数据融合，得到一条完整的受电弓滑板轮廓曲线，并进行倾斜校正；步骤4，曲线配准：将倾斜校正后的受电弓滑板轮廓曲线与标准轮廓曲线，采用基于曲率不变量的曲线配准算法进行曲线配准；步骤5，计算磨耗：根据步骤4得到的配准后的曲线，将磨耗轮廓曲线上的点坐标代入标准轮廓曲线即可得到各点磨耗值。2.根据权利要求1所述的基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，其特征在于，步骤1所述部署两个2D激光测距仪，具体如下：所述两个2D激光测距仪包括2D激光测距仪S1和2D激光测距仪S2，所述2D激光测距仪S1、2D激光测距仪S2均采用基于三角测量原理的2D激光测距仪，分别位于受电弓左右两侧；所述2D激光测距仪S1、2D激光测距仪S2位于同一水平高度，水平方向相距678mm，垂直方向高于受电弓滑板1300mm；所述2D激光测距仪S1、2D激光测距仪S2的激光方向与水平方向垂直，两个2D激光测距仪的激光平面在同一平面上。3.根据权利要求2所述的基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，其特征在于，步骤1所述对两个2D激光测距仪进行标定，标定过程选择一个长20cm、宽10cm的标准长方体物块，包括以下步骤：(1.1)两个2D激光测距仪分别照射物块其中一部分，两个2D激光测距仪采集到的数据应是两条线段l1、l2，若两条线段l1、l2所在直线的斜率相同，则证明两测距仪坐标轴互相平行，反之则不平行，记线段l1、l2所在直线相对于u1、u2轴正方向的倾角分别为θ1、θ2，其中，u1、u2轴分别为两个2D激光测距仪的基准水平轴；(1.2)左右移动或旋转物块，使物块平行于横梁，记两个2D激光测距仪照射到物块上平面顶点在各自坐标系得到的坐标点为(x1,y1)、(x2,y2)；(1.3)利用(x1,y1)、(x2,y2)、θ1、θ2计算两坐标系原点相对距离Lx、Ly：Lx＝|x1cosθ1+y1sinθ1|+|x2cosθ2+y2sinθ2|+200Ly＝||y1cosθ1‑x1sinθ1|‑|y2cosθ1‑x2sinθ2||其中，Lx是两坐标系原点水平方向的相对距离，Ly是两坐标系原点垂直方向的相对距离。4.根据权利要求1所述的基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，其特征在于，步骤2所述采集受电弓滑板轮廓数据，具体如下：采集受电弓滑板轮廓数据时，两个2D激光测距仪交替工作，防止激光线相互干扰，逐次分别采集受电弓部分轮廓数据。5.根据权利要求3所述的基于曲线配准算法的列车受电弓磨耗检测方法，其特征在于，步骤3所述坐标转换、数据融合，包括以下步骤：(3.1)数据筛选和坐标融合：数据分析模块首先从原始数据中根据数值分布筛选出有效数据帧，然后通过快速K邻域算法删除干扰点，根据步骤1的标定数据Lx、Ly、θ1、θ2，进行数据融合，将2D激光测距仪S1坐标系中得到的坐标变换到2D激光测距仪S2坐标系中，实际变2CN1149353