[发明专利]一种提取轮轨车轮空间轮缘最低点的方法

权利要求书

1.一种提取轮轨车轮空间轮缘最低点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、激光位移传感器布设，其布设方法包括：

将三个所述激光位移传感器安装在轨道内侧的与轨道平行的直线上；三个所述激光位移传感器与铅垂线的夹角分别为β₁、β₂、β₃，三个所述激光位移传感器与沿轨道方向的纵向水平线的夹角分别为α₁、α₂、α₃；

S2、激光位移传感器数据获取和三维坐标变换：所述三维坐标变换的旋转参数、位移参数与所述激光位移传感器的安装位置、安装角度相关；

所述激光位移传感器探测待测车轮的轮缘并获取探测点的坐标后，再通过三维坐标变换的方式将所述探测点的坐标从所述激光位移传感器自身的坐标系全部转换到以待测车轮的圆心为原点的大地坐标系下；

S3、激光位移传感器发射的激光平面的确定：对于同一所述激光位移传感器，选取其所测的空间轮缘数据点上的其中三点，得到该激光传感器发出的激光平面在所述大地坐标系中的坐标方程；

S4、空间轮缘数据点的投影及端面投影直线的确定：在所述大地坐标系中，将所述激光位移传感器所测得的空间轮缘数据点向xoz平面做投影；在xoz平面内，先设定转折点阈值，然后找到端面投影直线的转折点，从而求取端面投影直线方程；

S5、空间轮缘投影曲线的拟合及空间轮缘最低点的初步提取：以所述端面投影直线为参照选择空间轮缘最低点的部分数据点段，进行曲线拟合，求出空间轮缘最低点在xoz平面投影坐标值；

S6、提取最终的空间轮缘最低点：根据步骤S3所确定的激光平面的坐标方程、以及步骤S5提取的空间轮缘最低点在xoz平面投影坐标值，求出待测的空间轮缘最低点在所述大地坐标系中的坐标值。

2.根据权利要求1所述的提取轮轨车轮空间轮缘最低点的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述三维坐标变换的方式包括：

设所述激光位移传感器自身的坐标系为O₁-X₁Y₁Z₁，以标准车轮的轮心为原点的大地坐标系为O-XYZ；对于一激光位移传感器，在O₁-X₁Y₁Z₁坐标系下，设其输出的坐标值为(x,y,0)，根据以下公式，

进行转换，得到该激光位移传感器在大地坐标系O-XYZ的坐标点为(x_p,y_p,z_p)；

其中，

其中，(ε_X,ε_Y,ε_Z)分别为所述激光位移传感器自身的坐标系向所述大地坐标系转化的旋转角参数，(Δx,Δy,Δz)为坐标原点相对平移参数。

3.根据权利要求1所述的提取轮轨车轮空间轮缘最低点的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，激光位移传感器发射的激光平面的确定的具体方法包括：

选取所述激光位移传感器所测的空间轮缘轮廓点的其中三个数据点在所述大地坐标系中的坐标值，分别记做M₁(x₁,y₁,z₁)、M₂(x₂,y₂,z₂)、M₃(x₃,y₃,z₃)；基于同一个所述激光位移传感器所测的空间轮廓点都在一个激光发射平面上，则三个所述数据点可确定该激光传感器发出的激光平面在所述大地坐标系中的坐标方程为：

Ax+By+Cz+D＝0

其中，