基于线结构光的钢轨断面磨耗改进检测算法

摘要：

经典的最近点迭代(Iterative Closest Point,ICP)配准算法常被应用于钢轨断面磨耗检测系统.当轨道检修车工作运行时,基于线结构光的钢轨断面磨耗检测系统采集的钢轨廓形数据通常会受到各种离群点噪声的干扰,导致计算得到的钢轨廓形几何形态变化较大.在实际应用中,轨道检修车钢轨断面磨耗动态检测精度要求侧磨为±0.5 mm,垂磨为±1.0 mm,故磨耗检测算法的设计不能因为廓形含离群点噪声而降低检测精度.因此,文章提出了一种改进的两阶段钢轨断面廓形磨耗检测算法.该算法在第一阶段首先利用钢轨廓形的特征点对进行快速初始配准,使得2个点云集具有较好的初始位姿,第二阶段采用改进的鲁棒ICP算法完成精确配准,最后计算得到钢轨断面磨耗几何参数.通过在实验室搭建钢轨断面磨耗检测系统试验平台,以试验模拟实测数据常见的轨腰段和轨底段离群点干扰,并以手工接触式磨耗仪的测量数据作为参考基准,对比经典ICP算法和文章所提出的改进算法,分析磨耗检测的精度误差和有效性,并在此基础上,对算法的检测速度进行对比分析,对改进算法的重复性测量精度进行验证,最后在地铁线路上开展轨道检修车实测验证.结果表明,文章所提的改进算法有效提高了在离群点干扰场景下钢轨断面磨耗检测的精度和速度,具有工程实用价值.

关键词：钢轨断面、廓形配准、钢轨磨耗、特征点、鲁棒ICP算法

分类号：U213.4+2(铁路线路工程)

资助基金：四川省自然科学基金项目24NSFSC0307

在线出版日期：2024-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：138-145