[发明专利]一种新型的车轴轴颈三维重构方法及系统

权利要求书

1.一种新型的车轴轴颈三维重构方法，其特征在于，包括：

S100、获取测量机构中线激光位移传感器对轮对车轴的左、右轴颈的动态扫描数据；

S200、所述扫描数据为三维点云数据，对所述三维点云数据进行初始计算，生成车轴轴颈的初始拟合参数；

S300、利用粒子群算法对所述初始拟合参数进行迭代优化，得到最终拟合参数；

所述步骤S200包括：

S201、对局部三维点云数据进行平面拟合，生成第一平面；

S202、将线激光位移传感器扫描所得的全部三维点云数据投影至所述第一平面；

S203、在所述第一平面投影数据的两条边缘线上，寻找边缘线上最近两点，作第二平面经过所述最近两点连成的直线，并垂直于所述第一平面，将全部三维点云数据投影在所述第二平面上，形成二维平面圆数据；

S204、在所述二维平面圆数据中任取不共线3个点，视为A₀,B₀,C₀，构建投影坐标系；

S205、求解出所述投影坐标系与点云坐标系之间的旋转平移矩阵，根据旋转平移矩阵将点云坐标系中的点转换到投影坐标系中并拟合圆；所述点云坐标系为线激光位移传感器所采集的三维点云数据所在的坐标系；

S206、通过投影坐标系中的拟合圆获取点云坐标系中轮对轴颈轴线方向向量、轴颈轴线经过一点坐标和轴颈半径的初始拟合参数。

2.如权利要求1所述的一种新型的车轴轴颈三维重构方法，其特征在于，所述S100的测量机构，包括：直线位移平台、线激光位移传感器、激光位移传感器固定板及支撑架；

所述直线位移平台用于实现线激光位移传感器的水平方向移动。

3.如权利要求1所述的一种新型的车轴轴颈三维重构方法，其特征在于，所述步骤S201包括：

平面方程的表达式为：

Ax+By+Cz+D＝0，C≠0

z＝a₀x+a₁y+a₂

对于n个点,n≥3：

(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,3……n-1

求S的最小值：

其中，a₀,a₁,a₂为未知数；

要使S最小，应满足：

即

解上述线性方程组，得：a₀,a₁,a₂

即得到平面方程：z＝a₀x+a₁y+a₂；生成第一平面。

4.如权利要求3所述的一种新型的车轴轴颈三维重构方法，其特征在于，所述步骤S202，包括：

第一平面的一般方程为：

Ax+By+Cz+D＝0

第一平面外一点的三维空间点坐标为(x₀,y₀,z₀)，其在第一平面上的投影点坐标为(x_p,y_p,z_p)；

投影点到当前点的连线与第一平面垂直，根据垂直约束条件，y_p与z_p满足如下条件：

解得：

解得空间三维点到所述第一平面的投影坐标(x_p,y_p,z_p)。