CN108519049A - 一种建立满足规定要求的crtsⅲ型轨道板检测特征的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，包括：S1浇筑水泥检测台座，并放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台，并安装库卡机器人；S2利用库卡机器人与三维成像仪组成数据获取子***，获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据；S3基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目。

Description

一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法

技术领域

本发明属于一种CRTSⅢ型轨道板加工偏差自动化检测方法和***，具体来说，涉及一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法。

背景技术

CRTSⅢ型无砟轨道板我是国自主研发、具有完全自主知识产权的一项重大科技成果，其具有耐久性好、稳定性高、经济优势明显等特点。CRTSⅢ型板式无砟轨道总体结构为带挡肩的新型单元板式无砟轨道结构，主要由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土(自流平混凝土调整层)、限位挡台、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土底座等部分组成。CRTSⅢ型无砟轨道板的结构大同小异，一般如图2所示，目前已经在全国高铁项目上推广应用。

与CRTSI型、CRTSII型轨道板相比，CRTSⅢ型轨道板模板精度要求和加工难度迥异，然而目前国内外还没有适用于CRTSⅢ型板式无砟轨道板制造、施工、精调配置、质量评估的成熟配套体系。CRTSⅢ型无砟轨道板的加工尺寸要求十分严格，其外形加工尺寸偏差要求在限差内(部分要求0.5mm)。对Ⅲ型无砟轨道板的检测分为10大类，共测19项数据，主要包括：底座板外观三维尺寸、承轨台内测尺寸和底部坡度以及预埋套管的中心距离、横向偏差和垂向偏差等。

目前，高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道板外形尺寸的检测主要有以下两种方式：

第一种是基于马达驱动型全站仪+特殊工装的方式:在Ⅱ型无砟轨道板尺寸检测的基础上，对工装类型进行改进、对全站仪数据获取和分析软件进行升级，实现Ⅲ型无砟轨道板外观尺寸检测。国内市场上有广州南方测绘仪器有限公司、成都普罗米新科技股份有限公司、中铁十二局集团有限公司等单位研制的轨道板检测***。此类检测方法在目前工程上应用最多，可实现轨道板外形尺寸的直接检测。按照规范要求，要对一块轨道板的外形尺寸进行完整检测，整套工序的检测时间约为40分钟。要实现每一块轨道板的检测，效率上很难满足轨道板厂的实际生产需求。

第二种是基于近景摄影测量+机械驱动方式：解放军信息工程大学的卢书在其硕士学位论文《高速铁路轨道板快速精密检测技术研究》中和中国矿业大学的范生宏在其博士学位论文《基于数字摄影测量的轨道板快速检测关键技术研究》中论述了此方法。基于近景摄影测量***的自动化检测***，通过步进电机驱动摄像机，让摄像机在轨道板上方沿着设定的路线进行移动摄像。此类方法可以实现轨道板外观尺寸的快速获取，再通过分析软件的处理，实现轨道板外观尺寸结果的自动生成。此类方法虽然在效率上得到很大的提高，但需要对检测现场进行改造，带动摄像机运动的机械装置较为复杂，不能实现灵活的数据获取方式。另外，此方法需要在轨道板表面投射可见光源的激光光束，再通过计算机处理程序自动获取激光光束对应的轨道板坐标。由于承轨台内侧表面的激光光束数量有限，所获取的每个平面点数量只有大约6个，因此，这种方式不能完整重建每个平面的精细模型。

中国发明专利公开号CN103697813A公开了一种无砟轨道板尺寸检测方法及装置，该方法虽然实现了CRTSⅢ型轨道板外观尺寸偏差自动化检测，但是该方法还存在以下缺点：(1)需要在待检测无砟轨道板表面布设多个照相测量点及编码标志点，以及在轨道板上方放置两个标准尺，轨道板检测前，需要人工方式将这些装置安装在待检测板上，不能实现完全的自动化检测；(2)所述方法是通过在待检测轨道板上布设一定数量的照相测量点，采用回光反射标志或者激光发射器投射激光点，这些照相测量点一般为圆形，通过图形边缘提取算法提取边缘特征，再拟合出照相测量点中心点三维坐标，该方法的特性要求这些照相测量点必须布设在承轨台内侧表面平面区域内，在承轨台边缘及承轨台两侧圆柱形区域不能布设此类照相测量点，且该方法布设的照相测量点个数有限，基于有限个数的激光点，不能实现轨道板表面模型的精细化三维重建；(3)采用摄影测量方式实现轨道板检测，只能获得照相测量点位的三维坐标，如果采用拍照扫描方式，可以直接获取轨道板表面海量激光点云。

在申请号为201610171840.3、发明名称为“检测CRTSⅢ型轨道板外观尺寸偏差的方法”的中国发明专利申请中，采用激光跟踪仪和手持扫描仪组合方式，实现人工方式的轨道板表面扫描，相对于传统的检测方法，其检测效率和结果精度提高得非常显著。但是该方法存在如下缺点：在检测轨道板预埋套管相关尺寸偏差时，需借助球型自归心工装。通过扫描自归心工装顶部球型模型点云，拟合球型模型，再通过计算拟合球型模型中心点三维空间距离，间接检测同一承轨台预埋套管中心距离。

在申请号为CN201610409638.X，发明名称为“CRTSⅢ型轨道板加工偏差自动化检测方法及其检测结果的信息化方法”的中国发明专利申请中，采用机械臂及机械滑轨的激光扫描***对轨道板进行扫描，相对于以往的检测方法，避免了使用检测工装而可能产生的检测误差，提高了检测效率，减少了人员的投入。但该方法还存在以下缺点：(1)激光扫描仪与机械臂为两个相互独立的操作***，未能实现两者的信息交互与协同控制；(2)该***未设计轨道板单个承轨台的检测功能，无法针对单个承轨台超限情况进行及时、高效的复测工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，包括：

S1浇筑水泥检测台座，并放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台，并安装库卡机器人；

S2利用库卡机器人与三维成像仪组成数据获取子***，获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据；

S3基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目。

其中，还包括：如S2中，出现扫描失败，则对单个需再次测量的承轨台进行有针对性的扫描处理，并进行补测。

其中，S1中，轨道板检测作业前，利用龙门吊将待检测的CRTSⅢ型轨道板成品板放置于检测台座。

其中，S3中，所述三维设计模型为基于solidworks三维建模软件，根据CRTSⅢ型轨道板设计尺寸参数建立的三维实体模型；

所述数据处理子***基于Polyworks软件自带的模型算法，进行组合优化设计，对轨道板的承轨台面、钳口面、预埋套管各项检测项目的平面、曲面、圆等元素进行特征建模，并在所建特征上进行轨道板尺寸偏差检测，建模过程能自动剔除扫面测量的噪声点，提高检测结果的重复精度。

其中，S4中，所述数据输出子***基于Polyworks中自动生成报告模块，定制化报告模板，选择CRTSⅢ轨道板成品板的19项检测项目，生成检测结果表格，并检测不合格项目；

此外，所述检测输出的报告中，还包括扫描点云数据与CRTSⅢ轨道板CAD模型的对比色彩图。

其中，所述S1中，具体包括：多次扫描测量获取轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据。

其中，所述S2中，库卡机器人与三维成像仪的精确标定采用球心标定法，以标准加工球为扫描工件，以该球位置固定为条件，以机器人提供的基坐标系下法兰盘前端坐标姿态和标准加工球在成像仪坐标系下拟合的球心坐标为观测值，通过控制机器人携带成像仪平动扫描靶标球，以整体最小二乘为准则，求得旋转参数；通过控制机器人携带成像仪变换姿态，扫描靶标球，以最小二乘为准则，求得平移参数。

其中，所述S3中，具体包括：

利用机器人输出的工具坐标系位置姿态参数，分别转换三维成像仪在轨道板不同部位拍摄扫描获得的点云数据至机器人基坐标系下；

使轨道板不同部位点云数据位于同一坐标系下，且其相对位置姿态关系与成品板表面形状严格一致，从而拼接同部位点云数据。

其中，所述S3中，点云数据与设计模型的自动匹配、快速特征提取及计算的实现过程具体包括：

利用PolyWorks|Inspector软件，在轨道板三维实体模型中建立各检测项目相关平面特征、直线特征、点特征，并根据命名规则进行命名，抽取得到实测模型的名义尺寸。将获取的点云数据作为数据对象与实体模型进行对齐，抽取得到点云数据的测量尺寸，计算测量尺寸与名义尺寸的偏差。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，

图1为本发明建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法的流程示意图；

图2为建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法中CRTSⅢ型轨道板结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，包括：

S1浇筑水泥检测台座，并放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台，并安装库卡机器人；

S2利用库卡机器人与三维成像仪组成数据获取子***，获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据；

S3基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目。

其中，还包括：如S2中，出现扫描失败，则对单个需再次测量的承轨台进行有针对性的扫描处理，并进行补测。

其中，在一个实施例中，包括该发明的CRTSⅢ型轨道板加工偏差检测方法，包括以下步骤：

S1.浇筑水泥检测台座用于放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台用于安装库卡机器人。

S2.利用库卡机器人与三维成像仪组成的数据获取子***，自动获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及其它特殊区域表面(轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面)的高质量点云数据。

S3.基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目；

S4.基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据输出子***，对数据处理成果进行针对性的报表导出，报表包含轨道板外观所有检测项目的检测值、与设计值的偏差值表格及偏差图形。成果输出子***同时输出获得的点云数据，从而便于管理和后续相关工作；

S5.根据项目实际需求附加扫描失败重测功能与补测功能，扫描失败重测功能用于处理未能成功获取点云数据；补测功能用于对单个需再次测量的承轨台进行有针对性的扫描处理。

所述水泥检测台座位于轨道板厂内，由水泥浇筑而成。轨道板检测作业前，利用龙门吊将待检测的CRTSⅢ型轨道板成品板放置于检测台座。

所述水泥墩台位于轨道板厂内，由水泥浇筑而成，用于放置并固定库卡机器人。

所述三维设计模型为基于solidworks三维建模软件，根据CRTSⅢ型轨道板设计尺寸参数建立的三维实体模型。

所述数据获取子***包括机器人和三维成像仪。CRTSⅢ型轨道板自动化检测***中的自动化机械臂采用库卡(KUKA)机器人KR 90R3700prime K，三维成像仪采用法如(FARO)三维成像仪FARO Cobalt Array Imager。

所述数据处理子***基于Polyworks软件自带的模型算法，进行组合优化设计，对轨道板的承轨台面、钳口面、预埋套管等各项检测项目的平面、曲面、圆等元素进行特征建模，并在所建特征上进行轨道板尺寸偏差检测，建模过程能自动剔除扫面测量的噪声点，提高检测结果的重复精度。该***基于Polyworks软件进行二次开发，优化海量点云数据处理速度，实现全程自动化处理，无需人工干涉。

所述数据输出子***基于Polyworks中自动生成报告模块，定制化报告模板，选择CRTSⅢ轨道板成品板的19项检测项目，生成检测结果表格，并检测不合格项目。除此之外，检测输出的报告中，也包含了扫描点云数据与CRTSⅢ轨道板CAD模型的对比色彩图。成果输出子***同时输出获得的点云数据，从而便于管理和后续相关工作。

上述的步骤S1中，由于轨道板体积较大，但成像仪的视场范围有限，需多次扫描测量才能获取轨道板成品板各承轨台表面及其它特殊区域表面(轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面)的高质量点云数据。经多次测算，设计并实现了库卡机器人最优运动轨迹。

上述的步骤S2中，机器人与三维成像仪的协同控制及通讯是以搭载“CTRSⅢ轨道板自动化检测***软件”的计算机为总控制中心实现的。二者的协同控制与通讯主要包括总控制中心与机器人信息交流与数据传输、总控制中心与三维成像仪的信息交流与数据传输和总控制中心的信息处理与协同控制。

“CTRSⅢ轨道板自动化检测***软件”具有自动检测设备上线功能，用于检测三维成像仪和机器人是否同时正常在线工作；若不能正常工作，则重新检测或弹出窗口提醒连接异常；

上述的步骤S2中，库卡机器人与三维成像仪的精确标定采用球心标定法，以标准加工球为扫描工件，以该球位置固定(即在机器人基坐标系下的位置坐标未发生改变)为条件，以机器人提供的基坐标系下法兰盘前端坐标姿态和标准加工球在成像仪坐标系下拟合的球心坐标为观测值，通过控制机器人携带成像仪平动扫描(该过程中机器人姿态未发生改变)靶标球，以整体最小二乘为准则，求得旋转参数；通过控制机器人携带成像仪变换姿态，扫描靶标球，以最小二乘为准则，求得平移参数。

上述的步骤S3中，不同部位点云数据的精确拼接采用“坐标系直接转换法”。该方法利用机器人输出的工具坐标系位置姿态参数(即三维成像仪坐标系在机器人基坐标系中的位置姿态参数)，分别转换三维成像仪在轨道板不同部位拍摄扫描获得的点云数据至机器人基坐标系下，使轨道板不同部位点云数据位于同一坐标系下，且其相对位置姿态关系与成品板表面形状严格一致。

上述的步骤S3中，点云数据与设计模型的自动匹配、快速特征提取及计算的实现过程为：利用PolyWorks|Inspector软件，在轨道板三维实体模型中建立各检测项目相关平面特征、直线特征、点特征，并根据命名规则进行命名，抽取得到实测模型的名义尺寸。将获取的点云数据作为数据对象与实体模型进行对齐，抽取得到点云数据的测量尺寸，计算测量尺寸与名义尺寸的偏差。

上述的步骤S4中，基于NOPI开发的CRTSⅢ型轨道板检测成果自动输出***，无需PC端安装Microsoft Office，也可自动输出检测报表，包含目录、检测结果一览表、轨道板记录表、轨道板外形尺寸检测卡、轨道板外形尺寸图示、轨道板外观质量和各检测项目分表。

上述的步骤S5中，扫描失败重测功能具体指，在扫描过程中若出现扫描点云未上载到计算机或由于距离等其他原因导致点云未能获取到的情况，软件弹出窗口进行提醒，控制***并及时重复上一条指令将机械手回到上一个位置进行重新扫描，若还是不能上传，则弹出窗口进行警告，提醒进行人工检查；

补测功能具体指，一块轨道板扫描完成后将对点云数据进行处理，从中提取CRTSⅢ型轨道板的各项检测参数，如果扫描某个承轨台时三维成像仪不是最佳位置，可能导致钳口坡面或其他某些必要的检核参数未能正确提取。这时控制程序需要及时做出响应，发送指令，对缺少参数的承轨台进行补测扫描处理。

本发明的有益效果如下：

1.检测效率高：根据机器人最优运动轨迹与已设定的移动速度，实现了点云数据的自动采集，极大地提高了轨道板的检测效率，检测时间＜6分钟/块；

2.人员投入少：采用库卡机器人与三维扫描仪实现自动扫描，代替传统人工方式的测量及手持式的激光扫描，完全实现自动化检测，本***的检测操作工作只需一人便可独立完成，极大地降低了人员的投入；

3.自动化程度高：CRTSⅢ型轨道板成品板自动化检测***集成了数据获取子***、数据处理子***与数据成果输出子***，操作简单方便，检测人员只需点击鼠标即可自动完成所有的检测工作，自动存储点云数据，并输出符合相关规定要求的检测报告及报表。

4.检测精度高：减少人工操作，降低操作人员的主观误差，从而提高轨道板成品板检测的准确性。采用的三维成像仪扫描精度为0.05mm，机器人重复定位精度为0.06mm。二者组合后的最弱重复定位精度为0.11mm。完全满足CRTSⅢ型轨道成品板制作的最小误差—承轨台套管中心距0.5mm的精度要求。

5.无需检测工装：通过库卡机器人与三维成像仪的精确标定参数直接获取所有点云数据在机器人基坐标系下的坐标，通过平面圆模型拟合算法，实现预埋套管顶部圆模型参数的直接提取，无需依靠任何工装设备；

6.安全程度高：采用基于点云数据的CRTSⅢ型轨道板加工偏差自动化检测方法，检测过程中无需接触成品板；经多次试验确定机器人最优运动轨迹，避免检测设备与轨道板及其承载、传送设备发生碰撞，保证检测***的安全运行；为应对现场可能发生的突发情况，建立紧急停止机制，检测人员可在软件中一键紧急停止***运行。从而保证检测工作安全、可控；

7.安装工序简单：机器人固定于水泥墩台上，活动范围小，安装工序简单。机器人仅在初次使用时进行安装，一劳永逸。轨道板检测时不会影响板厂现场正常工作；

8.符合生产流程：CRTSⅢ型轨道板检测工作时间处于轨道板养护出水后与运送至存板区之间，符合生产流程，极大地节省了作业时间和资源。

在一个更具体的实施例中，包括：

S1、浇筑水泥检测台座用于放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台用于安装库卡机器人。

S2、利用库卡机器人与三维成像仪组成的数据获取子***，自动获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及其它特殊区域表面(轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面)的高质量点云数据。

S3、基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1中所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目；

S4、基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据输出子***，对数据处理成果进行针对性的报表导出，报表包含轨道板外观所有检测项目的检测值与设计值的偏差值表格。成果输出子***同时输出获得的点云数据，从而便于管理和后续相关工作；

S5、根据***实际需求附加扫描失败重测功能与补测功能，扫描失败重测功能用于处理未能成功获取点云数据的情况；补测功能用于对个别需再次测量的承轨台进行有针对性的扫描处理。

在上述的步骤S1中，采用库卡机器人代替人工方式，搭载三维成像仪，构成数据获取子***，实现轨道板的自动化在线数据采集。所述机器人与三维成像仪/三维扫描仪为市售产品。例如库卡(KUKA)机器人KR 90R3700prime K、法如(FARO)三维成像仪FARO CobaltArray Imager可满足上述点云扫描要求。

在上述的步骤S2中，所述数据获取子***协同控制机器人与三维成像仪的实现方法如下：

库卡机器人通过电缆网线连接至电脑端，与CRTSⅢ型轨道板扫描自动化检测***的总控制***进行通讯，实现获取电脑端发送运动指令至机器人以及机器人给电脑端传输相关的运动姿态信息及运动完成信息的功能。库卡机器人控制主要通过示教法在线编程实现，即使用KRL-KUKARobot Language(库卡机器人编程语言)直接在机器人工作单元内编程。

FARO Cobalt Array Imager三维成像仪的自动化控制与数据传输通过控制Polyworks2017中的对应插件FARO 3D Imager实现。其基本参数配置包括：曝光参数设置、捕捉模式设置、点云数据存储目录设置。

库卡机器人控制***与三维成像仪控制***由总控***协同控制，控制程序流程如下：

(1)开始运行；

(2)检测机器人是否连接正常；

(3)若连接异常，则提示异常信息，发出警告；修复异常状况后，重新执行(2)；

(4)检测成像仪是否连接异常；

(5)若连接异常，则提示异常信息，发出警告；修复异常状况后，重新执行(4)；

(6)给机器人发送移动指令；

(7)接收机器人移动完成后的反馈信息；

(8)解析得到的反馈信息，获得成像仪的位置姿态信息；

(9)给成像仪发送扫描信息；

(10)接收成像仪获得的点云数据；

(11)检查机器人是否完成所有移动；

(12)若未完成，则重复(2)-(11)；

(13)若完成，则结束运行。

上述步骤S3中，参照CRTSⅢ型轨道板检测规范要求，根据提取的轨道板各检测特征的几何尺寸(测量值)与标准设计模型的标准尺寸(名义值)，计算出各项检测指标的偏差值，再将各指标偏差值与检测规范的限差值进行对比，判断轨道板的加工偏差情况。

所述CRTSⅢ型轨道板，根据其铺设地段可以分为标准板和非标准板，共6种板型。标准板的型号包括P5600型轨道板(路基、大跨连续梁、32m简支梁中部、隧道等区段以P5600型轨道板为主)、P4925型轨道板(32m简支梁端采用P4925型轨道板)和P4856型轨道板(24m简支梁采用P4856型轨道板)。非标板的型号包括P5600A型轨道板、P4925B型轨道板和P3710型轨道板，主要应用于特殊地段(如无砟轨道与有砟轨道连接处等)。

直线地段轨道板型号较多，各板型之间只有板长、扣件间距、灌注孔间距等处有差异，而各板型承轨台的设计尺寸完全一致。

以轨道板三维实体模型作为参考对象，利用PolyWorks|Inspector软件，建立满足《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道板先张法预应力混凝土轨道板》中相关规定要求的轨道板检测特征，步骤如下：

(1)建立轨道板三维模型的直接特征面、直接特征圆和特殊区域(各侧面中间区域)边界剪切比较点；

(2)利用其几何关系，建立除轨道板特征外的辅助平面、点、直线等特征，从而建立轨道板外观检测尺寸检测特征。

(3)根据(1)(2)步中建立的直接特征与间接特征，进行轨道板各特殊检测项目特征建立，为后续检测指标的提取工作奠定基础。

上述步骤S4中根据数据处理成果生成报表，该检测报表Excel包含了目录、检测结果一览表、轨道板记录表、轨道板外形尺寸检测卡、轨道板外形尺寸图示、轨道板外观质量和所有检测项目分表。

上述步骤S5中根据项目实际需求附加扫描失败重测功能与补测功能。

扫描失败重测功能具体指，在扫描过程中若出现扫描点云未上载到计算机或由于距离等其他原因导致点云未能获取到的情况，软件弹出窗口进行提醒，控制***并及时重复上一条指令将机械手回到上一个位置进行重新扫描，若还是不能上传，则弹出窗口进行警告，提醒进行人工检查；

补测功能具体指，一块轨道板扫描完成后将对点云数据进行处理，从中提取CRTSⅢ型轨道板的各项检测参数，如果扫描某个承轨台时三维成像仪不是最佳位置，可能导致钳口坡面或其他某些必要的检核参数未能正确提取。这时控制程序需要及时做出响应，发送指令，对缺少参数的承轨台进行补测扫描处理。

需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，包括：

S1浇筑水泥检测台座，并放置待检测的CRTSⅢ型轨道板；浇筑水泥墩台，并安装库卡机器人；

S2利用库卡机器人与三维成像仪组成数据获取子***，获取CRTSⅢ型轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据；

S3基于Polyworks2017软件平台，使用C#语言进行二次开发，构建数据处理子***，导入设计模型与S1所述获取的点云数据，在软件中进行轨道板外观特征自动检测处理，叠置分析三维设计模型与实测点云数据，自动提取CRTSⅢ型轨道板的外观检测项目。

2.根据权利要求1所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，还包括：如S2中，出现扫描失败，则对单个需再次测量的承轨台进行有针对性的扫描处理，并进行补测。

3.根据权利要求1或2所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，S1中，轨道板检测作业前，利用龙门吊将待检测的CRTSⅢ型轨道板成品板放置于检测台座。

4.根据权利要求1或2所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，S3中，所述三维设计模型为基于solidworks三维建模软件，根据CRTSⅢ型轨道板设计尺寸参数建立的三维实体模型；

所述数据处理子***基于Polyworks软件自带的模型算法，进行组合优化设计，对轨道板的承轨台面、钳口面、预埋套管各项检测项目的平面、曲面、圆等元素进行特征建模，并在所建特征上进行轨道板尺寸偏差检测，建模过程能自动剔除扫面测量的噪声点，提高检测结果的重复精度。

5.根据权利要求1或2所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，S4中，所述数据输出子***基于Polyworks中自动生成报告模块，定制化报告模板，选择CRTSⅢ轨道板成品板的19项检测项目，生成检测结果表格，并检测不合格项目；

此外，所述检测输出的报告中，还包括扫描点云数据与CRTSⅢ轨道板CAD模型的对比色彩图。

6.根据权利要求1所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，所述S1中，具体包括：多次扫描测量获取轨道板成品板各承轨台表面及轨道板平置于地面时的左右两个侧面的中间区域，及部分底面的高质量点云数据。

7.根据权利要求1所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，所述S2中，库卡机器人与三维成像仪的精确标定采用球心标定法，以标准加工球为扫描工件，以该球位置固定为条件，以机器人提供的基坐标系下法兰盘前端坐标姿态和标准加工球在成像仪坐标系下拟合的球心坐标为观测值，通过控制机器人携带成像仪平动扫描靶标球，以整体最小二乘为准则，求得旋转参数；通过控制机器人携带成像仪变换姿态，扫描靶标球，以最小二乘为准则，求得平移参数。

8.根据权利要求1所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，所述S3中，具体包括：

利用机器人输出的工具坐标系位置姿态参数，分别转换三维成像仪在轨道板不同部位拍摄扫描获得的点云数据至机器人基坐标系下；

使轨道板不同部位点云数据位于同一坐标系下，且其相对位置姿态关系与成品板表面形状严格一致，从而拼接同部位点云数据。

9.根据权利要求1所述的建立满足规定要求的CRTSⅢ型轨道板检测特征的方法，其特征在于，所述S3中，点云数据与设计模型的自动匹配、快速特征提取及计算的实现过程具体包括：

利用PolyWorks|Inspector软件，在轨道板三维实体模型中建立各检测项目相关平面特征、直线特征、点特征，并根据命名规则进行命名，抽取得到实测模型的名义尺寸。将获取的点云数据作为数据对象与实体模型进行对齐，抽取得到点云数据的测量尺寸，计算测量尺寸与名义尺寸的偏差。