尖轨复杂型面激光测量与三维重构方法研究

作     者：樊文刚 吴昌昕 吴志伟 李江 

作者机构：北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0814[工学-土木工程] 0803[工学-光学工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主　　题：激光测量 三维重构 配准 尖轨 点云 

摘      要：尖轨是道岔转辙器的关键基础部件，关乎着列车运行平稳性和安全性，其型面测量与重构精度是实现高效高质自动化加工的根本前提。针对线激光传感器测量所得海量点云数据处理速度慢和配准重构精度低的问题，提出一种尖轨复杂型面的激光测量与三维重构方法。首先，采用组合滤波法去除点云离群噪点，弥补了单一算法去噪能力不足的缺陷，结合直观对比结果和量化评估标准选择双边滤波进行平滑处理，提出基于提取尖轨轮廓的体素网格法完成精简。然后，根据尖轨端面几何特征提出一种尖轨点云三维型面粗配准方法，并对精配准算法改进，实现点云配准，精配准后左右侧点云的均方根误差值分别为0.065 mm和0.067 mm。最后，采用改进的贪婪投影法对配准后的点云进行三维重构，并对比重构数据与实测数据，轨高的平均偏差为0.16 mm，轨底宽的平均偏差为0.17 mm，验证了尖轨复杂型面激光测量与三维重构方法的有效性。