[发明专利]基于数字图像的高铁无咋轨道承轨台三维形貌检测方法

说明书

本发明公开了一种基于数字图像的高铁无咋轨道承轨台三维形貌检测方法，由双目视觉相机和全站仪棱镜测量单元构成检测系统，双目视觉相机和全站仪棱镜测量单元中的棱镜组共同固定设置在测量机架上，建立相机坐标；利用由双目视觉相机拍摄获得的包含有承轨台表面自然纹理的数字图像重建承轨台的三维点云轮廓数据；由全站仪棱镜测量单元获得棱镜组中各棱镜在CPⅢ控制网中的位置，建立相机坐标系与CPⅢ控制网的关系，并依此将承轨台的三维点云轮廓数据统一到CPⅢ控制网下，实现承轨台三维形貌检测。本发明极大地提高了检测效率，测量精度满足实现工况的要求。

技术领域

本发明涉及无咋轨道施工，更具体地说是针对无咋轨道承轨台进行三维形貌检测的方法。

背景技术

高速铁路运营速度高、密度大，对轨道的平顺性和稳定性都有很高的要求。为保证高速铁路轨道的平顺性和稳定性，在高铁轨道施工铺设轨道前，需要对轨道板上的承轨台进行三维空间形貌的测量。

目前实际应用中针对承轨台的检测是以人工测量为主，测量效率低、劳动强度大，不能满足现代化高速铁路的检测需求。

授权公告号为CN206208175 U，名称为“CRTSIII型轨道板承轨台钳口测量工装”的实用新型专利申请文件中，公开了一种承轨台钳口测量工装，在实地测量时，将该测量工装放置与承轨台槽口相接触，使用全站仪对测量工装上的棱镜进行测量，移动测量工装并逐一在各承轨台上进行检测，直至完成一片CPTSIII型轨道板上所有承轨台的检测。该方法操作简单，但是效率较低，难以满足施工现场高效高精度测量的要求。

公开号为CN 105906219 A，名称为“检测CRTSIII型轨道板外观尺寸偏差的方法”的发明专利申请文件中，公开了一种采用绝对激光跟踪仪与手持激光扫描仪相结合的检测方法，快速获取轨道板表面数据。然而该方法只针对轨道板加工车间出厂检测，不能适用于工地现场轨道板上承轨台的检测，同时，所使用的绝对激光跟踪仪和手持激光跟踪仪在土木和铁建行业中缺乏使用条件。

在公开号为CN 111486831 A，名称为“一种无砟轨道承轨台测量工装的检测装置及方法”的中国发明专利申请文件中，公开了一种使用包含精密棱镜杆的承轨台检测模具来测量承轨台的关键尺寸信息，将该测量模具弹性连接于升降支架用于实现自动化的模具放置。该方法在一定程度上减少了人工干预，但其每次测量都需要不断调整测量模具的位置，测量过程时间长，同时其测量信息只有轨道的高程数据，信息量少而难以满足实际施工对全方位、多维度三维形貌数据的要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于数字图像的高铁无咋轨道承轨台三维形貌检测方法，通过融合光学测量方法实现室外环境下高效率和高精度的多个承轨台空间形貌测量，包含单个承轨台形貌测量和多个承轨台相对位置测量；使其测量数据能够用来拟合预测铺设轨道后的轨道三维走向，指导后续的施工和物料采购，提升轨道铺设效率和质量。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于数字图像的高铁无咋轨道承轨台三维形貌检测方法的特点是：

设置检测系统，包括双目视觉相机和全站仪棱镜测量单元；

所述双目视觉相机由两只相机组成，分别是第一相机和第二相机，两只相机固定安装在检测机架的同一高度位置上、且分处在检测机架的左右两侧；

所述全站仪棱镜测量单元是由全站仪和固定安装在检测机架上的棱镜组构成；所述棱镜组包含至少4个棱镜；

由所述双目视觉相机通过拍摄获得包含有承轨台的表面自然纹理的数字图像，通过对所述数字图像的图像处理重建承轨台的三维点云轮廓数据；

由所述全站仪棱镜测量单元通过测量获得棱镜组中各棱镜在CPⅢ控制网中的位置，由此获得双目视觉相机的相机坐标系与CPⅢ控制网的关系；