接缝检测方法、接缝检测控制装置及检测车与流程

1.本发明涉及轨道检测技术领域，具体而言，涉及一种接缝检测方法、接缝检测控制装置及检测车。


背景技术：

2.随着我国城市轨道交通的快速发展，出现了地铁、跨坐式以及悬挂式等多种制式的轨道车辆，极大方便了人们的出行，加速了城市的发展。轨道作为列车运行的基础，承受着列车运行的冲击，所以轨道的质量将影响列车运行的舒适性和安全性，所以需要对轨道进行周期性的检查，通过采集轨道几何参数，计算分析其当前轨道平顺性的状态，及时发现缺陷并以此制定科学的维护计划。
3.而部分轨道存在接缝，以跨座式单轨交通为例，跨座式单轨线路通常由一节节轨道梁拼接而成，梁与梁之间需要安装接缝板进行过渡。接缝板安装在两相邻轨道梁端部的走行面11、两侧导向面和稳定面，以保证车辆安全平稳的通过两个轨道梁的拼接处。通常两块指形或三角楔形接缝板成对使用安装，为确保轨道之类，两块接缝板之间的缝宽和错台的误差都做了严格的规定，需满足车辆安全平稳通过的需要。传统的人工检测手段对于长里程线路的轨道梁接缝板的检测存在劳动强度大，检测精度不高等问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在一定程度上解决如何进行轨道接缝缝宽和错台高差检测的问题。
5.为至少在一定程度上解决上述问题的至少一个方面，本发明一方面提供一种接缝检测方法，应用于检测车，所述检测车包括朝向接缝设置的线激光传感器，所述检测车用于沿标定方向经过接缝；所述接缝检测方法包括：
6.获取线激光传感器的检测数据，所述检测数据包括多个点组，其中，同一所述点组的各坐标点位于同一坐标检测平面内的线激光轮廓上，所述坐标检测平面的纵坐标轴与所述线激光传感器发射线激光的方向一致，横坐标轴与所述发射线激光的方向垂直；
7.根据所述点组生成参考直线；根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，生成所述标定点组的第一点集和第二点集，所述第一点集和所述第二点集分别位于所述接缝的两侧；
8.根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线，生成分别位于所述第一直线和所述第二直线的接缝特征点；
9.根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线和所述第二直线中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差。
10.可选地，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，包括：
11.筛除所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点后，生成相邻所述坐标点的横坐标的差值；当所述差值大于或等于第一预设差值时，所述相邻所述坐标点
之间被筛除的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；以相邻所述坐标点为端点或者以所述距离跳变点为分界将所述筛除后的所述标定点组中的各所述坐标点划分得到所述第一点集和所述第二点集；
12.或者，当所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点的连续数量大于或等于第一数量阈值时，所述连续数量的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；以所述距离跳变点为分界将所述标定点组中的各所述坐标点划分得到所述第一点集和所述第二点集。
13.可选地，所述生成所述标定点组的第一点集和第二点集之后，所述根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线之前，所述接缝检测方法还包括：
14.当所述第一点集和所述第二点集满足第一预设条件时，执行下一步；其中，所述第一预设条件包括以下条件中的一个或多个：
15.所述第一点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第二预设差值，且所述第二点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第三预设差值；
16.所述第一点集和所述第二点集中，位于两端的所述坐标点的横坐标的差值之间的比值在预设比值范围内；
17.所述第一点集中所述坐标点的数量大于或等于第二数量阈值，且所述第二点集中所述坐标点的数量大于或等于第三数量阈值。
18.可选地，所述根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线，包括：
19.筛除所述第一点集和所述第二点集中横坐标靠近所述接缝的多个所述坐标点，根据筛除后的所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到所述第一直线和所述第二直线；
20.所述生成分别位于所述第一直线和所述第二直线的接缝特征点，包括：
21.生成被所述第一点集筛除的所述坐标点到所述第一直线的第一距离，对于所述第一距离满足第一距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第一直线的所述接缝特征点；
22.生成被所述第二点集筛除的所述坐标点到所述第二直线的第二距离，对于所述第二距离满足第二距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第二直线的所述接缝特征点。
23.可选地，所述根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，包括：根据两个所述接缝特征点的横坐标的差值生成所述缝宽；
24.所述根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线和所述第二直线中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差，包括：
25.经两个所述接缝特征点的连线的中点生成与所述纵坐标轴平行的第三直线；根据第一交点与第二交点之间的距离生成所述错台高差，其中，所述第一交点为所述第一直线与所述第三直线的交点，所述第二交点为所述第二直线与所述第三直线的交点；
26.或者，根据其中一个所述接缝特征点到另一所述接缝特征点所在所述直线的距离生成所述错台高差。
27.可选地，所述检测车还包括用于检测接缝板的开始位置和/或结束位置的定位传感器；
28.所述获取线激光传感器的检测数据包括：根据所述定位传感器的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的开始获取时刻；和/或，根据所述定位传感器的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的结束获取时刻；
29.和/或，所述距离的跳变情况包括距离跳变点，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组还包括：根据所述定位传感器的触发时刻、所述检测车的行驶速度及所述接缝到所述开始位置或所述结束位置的实际距离初步确定所述接缝所对应的横坐标范围，根据所述横坐标范围及所述距离跳变点的横坐标对所述标定点组进行筛选。
30.可选地，所述根据所述点组生成参考直线，包括：
31.在所述检测数据的开始获取时刻之后获取的多个所述点组中，筛选获取时刻在预设时间区间内的所述点组，并根据所述点组的坐标点拟合生成第四直线；
32.所述第四直线为所述参考直线，或者，根据所述第四直线的斜率及各所述点组内的坐标点生成对应于所述点组的所述参考直线。
33.可选地，所述接缝检测方法还包括：当所述标定点组的数量为多个时，根据多个所述标定点组的所述缝宽生成所述缝宽的确定值，根据多个所述标定点组的所述错台高差生成所述错台高差的确定值。
34.本发明第二方面提供一种接缝检测控制装置，其包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上第一方面所述的接缝检测方法。
35.本发明第三方面提供一种检测车，其包括如上第二方面所述的接缝检测控制装置，还包括线激光传感器和定位传感器，所述线激光传感器用于朝向接缝设置，所述定位传感器用于检测接缝板的开始位置和/或结束位置，所述线激光传感器和所述定位传感器分别与所述接缝检测控制装置电连接。
36.如此，本发明的接缝检测方法、接缝检测控制装置及检测车中，在检测车沿标定方向经过接缝，例如检测车在轨道梁上沿轨道梁的延伸方向行走时，线激光传感器发射的线激光照射在轨道梁的检测区域例如稳定面所对应的区域，用于检测轨道梁在稳定面区域处的接缝的信息，通过一对接缝板的过程中，线激光传感器的检测数据包括多组数据，也即多个点组，每个点组均包括多个坐标点，坐标点的横坐标可用于反应该坐标点在沿着轨道长度方向的位置，纵坐标可用于反应坐标点到线激光传感器距离例如距离越大纵坐标值越小；得到点组后可生成参考直线例如可以根据各坐标点的纵坐标的情况拟合得到参考直线作为后续进行接缝识别的依据；而应当理解，多个点组中存在一些纵坐标异常的坐标点(可理解为距离跳变点)，这些纵坐标异常的坐标点部分符合接缝特征，根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况可以从多个所述点组中筛选出具有接缝特征信息的所述点组，即标定点组，进一步对标定点组内的坐标点进行划分，得到位于接缝两侧的坐标点的集合，分别为第一点集和第二点集，也就是说，第一点集内的坐标点位于线激光轮廓上且位于接缝一侧的第一个接缝板上，第二点集内的坐标点位于线激光轮廓上且位于接缝另一侧的第二个接缝板上。根据第一点集生成的第一直线和第一直线上的接缝特征点，根据第二点集生成第二直线和第二直线上的接缝特征点，可以根据第一直线、第二直线及接缝特征点确定接缝处的缝宽及错台高差。本发明利用线激光传感器可完成对接缝的识别以
及完成对接缝的缝宽及错台高差的测量，快速有效的实现轨道梁的接缝检测，可靠性高，实用性强。
附图说明
37.图1-a为轨道通过接缝板连接形成接缝的结构示意图；
38.图1-b为检测车对轨道进行检测的结构示意图；
39.图2-1a为线激光传感器刚进入接缝板所在区域时线激光轮廓位于同一个接缝板上的状态示意图；
40.图2-1b为图2-1a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
41.图2-2a为线激光传感器的线激光轮廓部分位于一个接缝板且部分位于接缝内的状态示意图；
42.图2-2b为图2-2a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
43.图2-3a为线激光传感器的线激光轮廓位于两个接缝板及接缝上，且两个接缝板中第二个接缝板上线激光轮廓长度较短的状态示意图；
44.图2-3b为图2-3a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
45.图2-4a为线激光传感器的线激光轮廓位于两个接缝板及接缝上，且两个接缝板上线激光轮廓长度较为均匀的状态示意图；
46.图2-4b为图2-4a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
47.图2-5a为线激光传感器的线激光轮廓位于两个接缝板及接缝上，且两个接缝板中第二个接缝板上线激光轮廓长度较长的状态示意图；
48.图2-5b为图2-5a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
49.图2-6a为线激光传感器的线激光轮廓位于接缝及第二个接缝板上的状态示意图；
50.图2-6b为图2-6a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
51.图2-7a为线激光传感器的线激光轮廓仅位于第二个接缝板上的状态示意图；
52.图2-7b为图2-7a所示状态所对应的点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
53.图3为图2-3a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
54.图4为图2-4a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
55.图5为图2-5a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；
56.图6为参考直线、第一点集、第二点集和距离跳变点集的位置示意图；
57.图7为第一接缝特征点和第二接缝特征点分别位于第一直线和第二直线上的位置示意图；
58.图8为本发明的实施例中第一直线、第二直线和第三直线的空间位置示意图；
59.图9为图8中a处的局部放大示意图；
60.图10为本发明的实施例中接缝检测方法的流程图。
61.附图标记说明：
62.1-轨道；11-走行面；12-导向面；13-稳定面；2-接缝板；3-线激光传感器；4-定位传
感器；5-检测车；l1-第一直线；l2-第二直线；l3-第三直线；q1-第一接缝特征点；q2-第二接缝特征点；q3-第一交点；q4-第二交点。
具体实施方式
63.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
64.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”、“一些实施方式”、“示例性地”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
66.术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。这样，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
67.如图1-3、图10所示，本发明实施例提供一种接缝检测方法，应用于检测车5，所述检测车5包括朝向接缝设置的线激光传感器3，所述检测车5用于沿标定方向经过接缝；所述接缝检测方法包括步骤s1至步骤s4。
68.示例性地，如图1所示，两个轨道1通过多对接缝板2相连接，具体地，走行面11、两侧导向面12和稳定面13处均分别设置至少一对手指形的接缝板2，实现两个轨道1之间的连接。本说明书将以稳定面13处接缝板2的接缝检测为例说明本发明的内容，但应当理解的是，走行面11和导向面12处也可以根据需要设置线激光传感器3进行接缝检测，还可以设置其他检测装置进行检测，此处不再详细说明。
69.其中，附图中w轴表示竖向，也就是上下位置，并且w轴的正向(也就是w轴的箭头指向)表示上，w轴的负向(也就是与w轴的正向相反的方向)表示下；附图中u轴表示前后位置，并且u轴的正向(也就是u轴的箭头指向)表示前侧，u轴的负向(也就是与u轴的正向相反的方向)表示后侧，u轴正向可表示检测车5的前进方向，附图中v轴表示水平方向，并指定为左右位置，并且v轴的正向(也就是v轴的箭头指向)表示沿检测车5的前进方向看的右侧，v轴的负向(也就是与v轴的正向相反的方向)表示左侧。
70.步骤s1包括：获取线激光传感器3的检测数据，所述检测数据包括多个点组，其中，同一所述点组的各坐标点位于同一坐标检测平面内的线激光轮廓上，所述坐标检测平面的纵坐标轴与所述线激光传感器3发射线激光的方向一致，横坐标轴与所述发射线激光的方向垂直。
71.此时，理想状态下，横坐标轴的延伸方向与所述线激光轮廓的长度方向一致。
72.参考图1、图2、图6、图8和图9所示，示例性地，标定方向与轨道1的延伸方向一致，检测车5的行驶速度为2km/h，一对接缝板2的总长为0.4m，线激光轮廓传感器的采样频率为
100hz，则在检测车5经过接缝处时，可按照采用顺序得到80组采样数据，也即80个线激光轮廓，也即80个点组，每个点组内包括多个坐标点pk(xk,yk)，其中，k∈(1，m)，且m为整数，m可以达到几十数百，m的具体数值根据线激光传感器3的自身性能确定。
73.同一个点组的各坐标点pk(xk,yk)位于同一坐标检测平面内，其纵坐标轴与所述线激光传感器3发射线激光的方向一致，yk表示第k个坐标点的纵坐标值，为便于后续使用，纵坐标值的零点可理解为轨道1内部远离线激光传感器3的位置，也就是说，实测坐标点到线激光传感器3的高度越高，则纵坐标值越小。xk表示第k个坐标点的横坐标值，横坐标值可以反应线激光轮廓长度方向上(或者说轨道1的延伸方向上)的坐标值变化，最终可反应轨道1长度方向上的坐标变化。图中y轴正向可理解为纵坐标轴的正方向。
74.如图6所示，步骤s2包括：根据所述点组生成参考直线；根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，生成所述标定点组的第一点集和第二点集，所述第一点集和所述第二点集分别位于所述接缝的两侧。
75.应当理解的是，上述步骤s1中获得的80个线激光轮廓，也即80个点组中均并不是每一个都能够反应真实的接缝信息，例如，如图2-1a、图2-2a，图2-3a、图2-4a图2-5a、图2-6a及图2-7a所示，其较为完整的体现了检测车5经过轨道1连接处接缝板2的过程中线激光轮廓的位置变化情况，显然图2-1a和图2-7a的情况下，线激光轮廓没有落在接缝板2之间的接缝内，因此，不能从其对应的图2-1b及图2-7b中对应的点组中获得接缝的有效信息，图2-2a及图2-2b所示的情况，图2-6a及图2-7b所示的情况下均不能反应完整的接缝情况，因此，这几种情况对应的点组均属于不能有效反应接缝的缝宽和错台高差的情况，不属于标定点组。
76.结合图2-1a至图2-7b可知，位于接缝内的坐标点将会与其他数据存在偏差(即纵坐标值存在跳变情况)，且接缝的缝宽即使存在误差，也应当存在一定的范围，因此，根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况可以从多个所述点组中筛选出具有接缝特征信息的所述点组，即标定点组。例如，根据所述坐标点到所述参考直线的距离可以筛选得到位于接缝内的坐标点以及其他纵坐标异常的坐标点，这些坐标点可理解为距离跳变点，可以用于进行接缝识别，此时，可以以距离跳变点为分界生成第一点集和第二点集。
77.如图7所示，步骤s3包括：根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线l1和第二直线l2，生成分别位于所述第一直线l1和所述第二直线l2的接缝特征点。
78.如图7至图9所示，步骤s4包括：根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线l1和所述第二直线l2中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差。
79.如此，在本发明中，在检测车5沿标定方向经过接缝，例如检测车5在轨道1梁上沿轨道1梁的延伸方向行走时，线激光传感器3发射的线激光照射在轨道1梁的检测区域例如稳定面13所对应的区域，用于检测轨道1梁在稳定面13区域处的接缝的信息，在检测车5通过一对接缝板2的过程中，线激光传感器3的检测数据包括多组数据，也即多个点组，每个点组均包括多个坐标点，坐标点的横坐标可用于反应该坐标点沿着轨道1长度方向的位置，纵坐标可用于反应坐标点到线激光传感器3距离例如距离越大纵坐标值越小；得到点组后可生成参考直线例如可以根据各坐标点的纵坐标的情况拟合得到参考直线作为后续进行接
缝识别的依据；而应当理解，多个点组中存在一些纵坐标异常的坐标点(可理解为距离跳变点)，这些纵坐标异常的坐标点部分符合接缝特征，根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况可以从多个所述点组中筛选出具有接缝特征信息的所述点组，即标定点组，进一步对标定点组内的坐标点进行划分，得到位于接缝两侧的坐标点的集合，分别为第一点集和第二点集(参考图6)，也就是说，第一点集内的坐标点位于线激光轮廓上且位于接缝一侧的第一个接缝板2上，第二点集内的坐标点位于线激光轮廓上且位于接缝另一侧的第二个接缝板2上。根据第一点集生成的第一直线l1和第一直线l1上的接缝特征点，根据第二点集生成第二直线l2和第二直线l2上的接缝特征点，可以根据第一直线l1、第二直线l2及接缝特征点确定接缝处的缝宽及错台高差。本发明利用线激光传感器3可完成对接缝的识别以及完成对接缝的缝宽及错台高差的测量，快速有效的实现轨道1梁的接缝检测，可靠性高，实用性强。
80.可选地，步骤s2中，所述根据所述点组生成参考直线，包括：
81.在所述检测数据的开始获取时刻之后获取的多个所述点组中，筛选获取时刻在预设时间区间内的所述点组，并根据所述点组的坐标点拟合生成第四直线；
82.所述第四直线为所述参考直线(第一种参考直线建立方式)，或者，根据所述第四直线的斜率及各所述点组内的坐标点生成对应于所述点组的所述参考直线(第二种参考直线建立方式)。
83.示例性地，刚进入接缝板2时，获得的点组不包括接缝特征(例如图2-1a和图2-1b所示的情况)，此时，用最小二乘法进行拟合，可以得到一条效果比较好的直线即第四直线，在检测车5行驶过程中，线激光传感器3的线激光轮廓不会发生很大的偏差，可以以此直线为参考直线(即第一种参考直线建立方式)。
84.还可以以第四直线的斜率作为基准斜率，对于同一对接缝板2所获得的点组，分别以基准斜率为依据，并根据最小二乘法拟合，得到对应于所述点组的所述参考直线。此时，生成参考直线的斜率可以根据基准斜率在一定范围内波动，此处不再详细说明
85.可选地，步骤s2中，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，生成所述标定点组的第一点集和第二点集，包括：
86.筛除所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点后，生成相邻所述坐标点的横坐标的差值；
87.当所述差值大于或等于第一预设差值时，所述相邻所述坐标点之间被筛除的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；
88.以相邻所述坐标点为端点(或者以所述距离跳变点为分界)将所述筛除后的所述标定点组划分为所述第一点集和所述第二点集。
89.具体地，对每个点组分别生成所各坐标点到参考直线的垂直距离，当坐标点pk所对应的所述距离大于或等于第一距离阈值时，则认为点组ni的所有坐标点在该坐标点pk处存在跳变的情况，该坐标点pk可以理解为跳变点，此时，该坐标点pk可能是无效数据(例如凹槽)或者位于接缝板2之间的接缝内。第一距离阈值可根据经验值得到预先设定。
90.筛除这些符合筛除条件的坐标点后，得到筛除跳变点后的点组，计算其中任意相邻的两个坐标点的横坐标的差值，此时，由于部分相邻的坐标点之间曾被筛除过跳变点，则
该差值可反映跳变点在横坐标轴上的跳变长度，也即所述距离的跳变值的跨越长度。
91.第一预设差值根据接缝的情况确定，其根据试验数据生成或人工指定，当所述差值大于或等于第一预设差值时，说明所述相邻所述坐标点之间被筛除的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组，如图2-3a、图2-3b、图2-4a、图2-4b、图2-5a及图2-6a所示，通过标定点组的坐标点数据可反应接缝的信息。
92.图3为图2-3a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；图4为图2-4a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像；图5为图2-5a所示状态所对应的点组筛除得到的标定点组的坐标点所形成的轨迹抽象图像。以图4为例，其轨迹抽象图像中间断开的部分即为距离跳变点的跨越长度所对应的部分，断开部分的左侧可理解为第一点集所对应的轨迹抽象图像，断开部分的右侧可理解为第二点集所对应的轨迹抽象图像。距离跳变点组成的距离跳变点集可参考图6所示。
93.区别于上述“筛除所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点”的方式，一些方案中，可以统计所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点的连续数量，当所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点的连续数量大于或等于第一数量阈值时，所述连续数量的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；将所述标定点组内位于所述距离跳变点两侧的所述坐标点划分为所述第一点集和所述第二点集。此时不再详细说明。
94.这两种方式都能够得到较为合理的标定点组，筛选出能够反应接缝信息的如图2-3a、图2-3b、图2-4a、图2-4b、图2-5a及图2-6a所示的情况，其中，前一种方式所得到的第一点集和第二点集还可以筛除部分异常坐标点，为后续生成第一直线l1和第二直线l2提供较为准确的数据基础，降低异常坐标点干扰。
95.可选地，步骤s2中，所述生成所述标定点组的第一点集和第二点集之后，所述接缝检测方法还包括：
96.当所述第一点集和所述第二点集满足第一预设条件时，执行下一步；也即，执行步骤s3。当所述第一点集满足和所述第二点集不满足第一预设条件时，将所述标定点组调整为非所述标定点组。
97.其中，所述第一预设条件包括以下条件中的一个或多个：
98.所述第一点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第二预设差值，且所述第二点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第三预设差值(条件一)；
99.所述第一点集和所述第二点集中，位于两端的所述坐标点的横坐标的差值之间的比值在预设比值范围内(条件二)；
100.所述第一点集中所述坐标点的数量大于或等于第二数量阈值，且所述第二点集中所述坐标点的数量大于或等于第三数量阈值(条件三)。
101.以条件一为例进行说明：
102.应当理解，理想状态下，线激光传感器3到接缝板2的距离一定时，参考图2-1a和图2-1b，其可得到的点组在横坐标轴长度是不变的或者说有一定范围的，具体可以以图2-1b所对应点组的两端点的横坐标的差值为第一设定长度，当然第一设定长度也可以是通过其
他方式获得，考虑接缝宽度及接缝处两个接缝板2的倒角等因素，第二预设差值和第三预设差值可根据第一设定长度进行确定。
103.如此，可从标定点组中对图3至图5所示的几种情况进行区分，筛除第一点集或第二点集中接缝特征信息不足的标定点组，得到与图4所示这种第一点集和第二点集信息量较为充足的标定点组，可提高第一直线l1和第二直线l2的准确性，提高准确度。
104.可选地，步骤s3中，所述根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线l1和第二直线l2，包括：
105.(根据预设规则)筛除所述第一点集和所述第二点集中横坐标靠近所述接缝的多个所述坐标点，根据筛除后的所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到所述第一直线l1和所述第二直线l2；其中，所述预设规则可根据所述接缝边缘接缝板2的倒角数据确定。
106.具体地，第一点集和第二点集中均包括了位于倒角上的坐标点及可能还包括部分位于接缝板2端面的坐标点，若直接以第一点集和第二点集内的坐标点分别进行拟合生成第一直线l1和第二直线l2，则有可能影响第一直线l1或第二直线l2的准确性。
107.示例性地，根据倒角的大小和长度，设定不同的偏离值d1、d2，找出第一点集(位于接缝左侧)的坐标点中横坐标最大的坐标点，例如其横坐标为xmax，筛除第一点集中，横坐标大于或等于(xmax-d1)的坐标点，根据剩余的坐标点拟合得到第一直线l1。找出第二点集(位于接缝右侧)的坐标点中横坐标最小的坐标点，例如其横坐标为xmax，筛除第二点集中，横坐标小于或等于(xmax+d1)的坐标点，根据剩余的坐标点拟合得到第二直线l2。
108.可选地，步骤s3中，所述生成分别位于所述第一直线l1和所述第二直线l2的接缝特征点，包括：
109.生成被所述第一点集筛除的所述坐标点到所述第一直线l1的第一距离，对于所述第一距离满足第一距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第一直线l1的所述接缝特征点(后续称第一接缝特征点q1)；
110.生成被所述第二点集筛除的所述坐标点到所述第二直线l2的第二距离，对于所述第二距离满足第二距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第二直线l2的所述接缝特征点(后续称第二接缝特征点q2)。
111.如图6和图7所示，以第一接缝特征点q1的生成为例，根据倒角的大小和长度，设定第一距离区间的极限值，位于极限值之外的第一距离所对应的坐标点为无效点，例如属于位于接缝板2靠近接缝的端面上且远离走行面11的点。通过第一距离区间可筛选出可能位于倒角部分的坐标点。此时，以筛选出来的坐标中横坐标最靠近接缝的坐标点，也即最靠近第二点集的坐标点为可观察到的倒角边缘，定义该坐标点在第一直线l1的垂足为第一直线l1上的接缝特征点(后续称第一接缝特征点q1)，如此，不管倒角属于斜倒角还是圆倒角，第一接缝特征点q1都能比较接近地反映接缝板2的实际边缘，也即生成倒角之前的边缘，为后续计算提供可靠的数据基础。
112.当然，在另外的实施例中，可直接生成未进行筛除操作的第一点集内各各所述坐标点或者靠近接缝的多个坐标点到所述第一直线l1的第一距离，同样依据上述方法得到各接缝特征点，但是，这种方式，计算量相对较大。
113.可选地，步骤s4中，所述根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，包括：根据两个所述接缝特征点的横坐标的差值生成所述缝宽。
114.如图7至图9所示，可选地，步骤s4中，所述根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线l1和所述第二直线l2中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差，包括：
115.经两个所述接缝特征点的连线的中点生成与所述纵坐标轴平行的第三直线l3；根据第一交点q3与第二交点q4之间的距离生成所述错台高差，其中，所述第一交点q3为所述第一直线l1与所述第三直线l3的交点，所述第二交点q4为所述第二直线l2与所述第三直线l3的交点(错台高差生成方法一)；
116.或者，根据其中一个所述接缝特征点到另一所述接缝特征点所在所述直线的距离生成所述错台高差(错台高差生成方法二)。
117.如图7至图9所示，对于错台高差生成方法一而言，其生成第三直线l3，将所述第一交点q3为所述第一直线l1与所述第三直线l3的交点，所述第二交点q4为所述第二直线l2与所述第三直线l3的交点，可将第一点集和第二点集所反映的两个接缝板2的错台面近似虚拟延伸至接缝中心位置，此时，错台高差反映的时位于接缝的宽度中心位置处的两个错台面的边缘的高度差，有利于降低因接缝宽度差异对错台高差的数据影响，且在对于同一接缝存在多组标定点组时，有利于使得多个错台高差均位于靠近接缝的宽度中心位置，多个错台高差之间的生成基准较为一致，可比较性较高，从而后续可得到较为准确的数据(具体原因在于，实际测量时，线激光传感器3相对于轨道1的姿态角可能有细微变化，最终反应在接缝宽度的变化及接缝特征点的位置变化，本方法可一定程度上削弱这种变化的影响)。
118.对于情况二而言，可以是以纵坐标相对较小的所述接缝特征点到另一所述接缝特征点所在所述直线的距离为所述错台高差。其符合传统的高差测量方式，此处不再详细说明。
119.可选地，步骤s4之后，所述接缝检测方法还包括：
120.当所述标定点组的数量为多个时，根据多个所述标定点组的所述缝宽生成所述缝宽的确定值，根据多个所述标定点组的所述错台高差生成所述错台高差的确定值。
121.以缝宽的确定为例，去除极端值后以中位数或平均值为所述缝宽的确定值。
122.可选地，所述检测车5还包括用于检测接缝板2的开始位置或结束位置的定位传感器4，例如定位传感器4为金属感应传感器，在接缝板2的开始位置设置金属块，金属块位于定位传感器4的检测路径上。
123.此时，步骤s1中，所述获取线激光传感器3的检测数据包括：根据所述定位传感器4的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的开始获取时刻；和/或，根据所述定位传感器4的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的结束获取时刻。
124.具体地，定位传感器4用于检测接缝板2的开始位置时，定位传感器4被触发时，开始获取所述检测数据，或者，间隔第一预设时长后获取所述检测数据，并在间隔第二预设时长后结束获取所述检测数据，第一预设时长和第二预设时长根据实际的情况确定。
125.当定位传感器4用于检测接缝板2的结束位置时，线激光传感器3可一直开启，当定位传感器4被触发时，往前推一端时刻，确定所述检测数据的开始获取时刻。其他时刻段的检测数据不作处理。
126.此时，步骤s2中，所述距离的跳变情况包括距离跳变点，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组还包括：根据所述定位传感器4的触发时刻、所述检测车5的行驶速度及所述接缝到所述开始位置或所
述结束位置的实际距离初步确定所述接缝所对应的横坐标范围，根据所述横坐标范围及所述距离跳变点的横坐标对所述标定点组进行筛选。
127.具体地，存在跳变情况的跳变点可能对应于接缝位置也可能对应于其他位置，因此，根据定位传感器4的触发时刻、小车运行速度及所述接缝到所述开始位置或所述结束位置实际距离初步判断接缝特征应当出现的点组，甚至在点组内的多个坐标点中横坐标的大致范围，从而可对标定点组进行筛选，排除可能因凹槽或螺纹孔等造成的干扰，使得标定点组的数据更加可靠。结合距离跳变点集(参考如6)的横坐标可以判断这些距离跳变点是否位于接缝内或者属于异常点，若位于接缝内，则该点组为标定点组，若位于接缝之外，则标定点组调整为非标定点组。当然，在另外的实施例中，可人工进行筛选是否接缝所对应的数据，此处不再详细说明。
128.需要说明的是，上述实施例中，需要设定各参考值、预设值时，需要用到接缝及倒角相关的数据时，首次检测可通过机械设计数据或人工指定，二次以后检测时，可使用历史数据。
129.本发明又一实施例提供一种接缝检测控制装置，其包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上实施例所述的接缝检测方法。
130.本发明的又一实施例提供一种检测车5，其包括如上实施例所述的接缝检测控制装置，还包括线激光传感器3和定位传感器4，所述线激光传感器3用于朝向接缝设置，所述定位传感器4用于检测接缝板2的开始位置和/或结束位置，所述线激光传感器3和所述定位传感器4分别与所述接缝检测控制装置电连接。
131.检测车5还包括行走装置，通过行走装置实现在轨道1上行走，还可以包括其他用于判断轨道1平顺性数据的检测装置，例如，惯性检测计，此处不再详细说明。
132.如此，检测车5在行驶过程中可完成对轨道1的接缝的检测，检测效率高，可靠性强。
133.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变动与修改，这些变动与修改均将落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种接缝检测方法，其特征在于，应用于检测车(5)，所述检测车(5)包括朝向接缝设置的线激光传感器(3)，所述检测车(5)用于沿标定方向经过接缝；所述接缝检测方法包括：获取线激光传感器(3)的检测数据，所述检测数据包括多个点组，其中，同一所述点组的各坐标点位于同一坐标检测平面内的线激光轮廓上，所述坐标检测平面的纵坐标轴与所述线激光传感器(3)发射线激光的方向一致，横坐标轴与所述发射线激光的方向垂直；根据所述点组生成参考直线；根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，生成所述标定点组的第一点集和第二点集，所述第一点集和所述第二点集分别位于所述接缝的两侧；根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线，生成分别位于所述第一直线和所述第二直线的接缝特征点；根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线和所述第二直线中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差。2.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组，包括：筛除所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点后，生成相邻所述坐标点的横坐标的差值；当所述差值大于或等于第一预设差值时，所述相邻所述坐标点之间被筛除的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；以相邻所述坐标点为端点或者以所述距离跳变点为分界将所述筛除后的所述标定点组中的各所述坐标点划分得到所述第一点集和所述第二点集；或者，当所述点组内所述距离大于或等于第一距离阈值的所述坐标点的连续数量大于或等于第一数量阈值时，所述连续数量的所述坐标点均为距离跳变点，所述点组为所述标定点组；以所述距离跳变点为分界将所述标定点组中的各所述坐标点划分得到所述第一点集和所述第二点集。3.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述生成所述标定点组的第一点集和第二点集之后，所述根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线之前，所述接缝检测方法还包括：当所述第一点集和所述第二点集满足第一预设条件时，执行下一步；其中，所述第一预设条件包括以下条件中的一个或多个：所述第一点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第二预设差值，且所述第二点集中位于两端的所述坐标点的横坐标的差值大于或等于第三预设差值；所述第一点集和所述第二点集中，位于两端的所述坐标点的横坐标的差值之间的比值在预设比值范围内；所述第一点集中所述坐标点的数量大于或等于第二数量阈值，且所述第二点集中所述坐标点的数量大于或等于第三数量阈值。4.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述根据所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线，包括：筛除所述第一点集和所述第二点集中横坐标靠近所述接缝的多个所述坐标点，根据筛除后的所述第一点集和所述第二点集分别拟合得到所述第一直线和所述第二直线；所述生成分别位于所述第一直线和所述第二直线的接缝特征点，包括：
生成被所述第一点集筛除的所述坐标点到所述第一直线的第一距离，对于所述第一距离满足第一距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第一直线的所述接缝特征点；生成被所述第二点集筛除的所述坐标点到所述第二直线的第二距离，对于所述第二距离满足第二距离区间的所述坐标点，以横坐标最靠近所述接缝的所述坐标点所对应的垂足为所述第二直线的所述接缝特征点。5.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述根据两个所述接缝特征点生成所述接缝的缝宽，包括：根据两个所述接缝特征点的横坐标的差值生成所述缝宽；所述根据至少一个所述接缝特征点以及所述第一直线和所述第二直线中的至少一个直线生成所述接缝的错台高差，包括：经两个所述接缝特征点的连线的中点生成与所述纵坐标轴平行的第三直线；根据第一交点与第二交点之间的距离生成所述错台高差，其中，所述第一交点为所述第一直线与所述第三直线的交点，所述第二交点为所述第二直线与所述第三直线的交点；或者，根据其中一个所述接缝特征点到另一所述接缝特征点所在所述直线的距离生成所述错台高差。6.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述检测车(5)还包括用于检测接缝板(2)的开始位置和/或结束位置的定位传感器(4)；所述获取线激光传感器(3)的检测数据包括：根据所述定位传感器(4)的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的开始获取时刻；和/或，根据所述定位传感器(4)的触发时刻确定所述接缝所对应的所述检测数据的结束获取时刻；和/或，所述距离的跳变情况包括距离跳变点，所述根据所述坐标点到所述参考直线的距离及所述距离的跳变情况从多个所述点组中筛选得到标定点组还包括：根据所述定位传感器(4)的触发时刻、所述检测车(5)的行驶速度及所述接缝到所述开始位置或所述结束位置的实际距离初步确定所述接缝所对应的横坐标范围，根据所述横坐标范围及所述距离跳变点的横坐标对所述标定点组进行筛选。7.根据权利要求6所述的接缝检测方法，其特征在于，所述根据所述点组生成参考直线，包括：在所述检测数据的开始获取时刻之后获取的多个所述点组中，筛选获取时刻在预设时间区间内的所述点组，并根据所述点组的坐标点拟合生成第四直线；所述第四直线为所述参考直线，或者，根据所述第四直线的斜率及各所述点组内的坐标点生成对应于所述点组的所述参考直线。8.根据权利要求1所述的接缝检测方法，其特征在于，所述接缝检测方法还包括：当所述标定点组的数量为多个时，根据多个所述标定点组的所述缝宽生成所述缝宽的确定值，根据多个所述标定点组的所述错台高差生成所述错台高差的确定值。9.一种接缝检测控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8任一项所述的接缝检测方法。10.一种检测车，其特征在于，包括权利要求9所述的接缝检测控制装置，还包括线激光传感器(3)和定位传感器(4)，所述线激光传感器(3)用于朝向接缝设置，所述定位传感器
(4)用于检测接缝板(2)的开始位置和/或结束位置，所述线激光传感器(3)和所述定位传感器(4)分别与所述接缝检测控制装置电连接。

技术总结
本发明提供一种接缝检测方法、接缝检测控制装置及检测车。方法包括：获取线激光传感器的检测数据，检测数据包括多个点组，其中，同一点组的各坐标点位于同一坐标检测平面内的线激光轮廓上；根据点组生成参考直线；根据坐标点到参考直线的距离及距离的跳变情况从多个点组中筛选得到标定点组，生成标定点组的第一点集和第二点集，第一点集和第二点集分别位于接缝的两侧；根据第一点集和第二点集分别拟合得到第一直线和第二直线，生成分别位于第一直线和第二直线的接缝特征点；根据两个接缝特征点生成接缝的缝宽，根据至少一个接缝特征点以及第一直线和第二直线中的至少一个直线生成接缝的错台高差。本发明可识别接缝，进行缝宽及错台高差的测量。及错台高差的测量。及错台高差的测量。


技术研发人员：陈旭阳 王英琳 张坤 李玮 周亮 王瑶 覃宏阳 周自谦 王志凌
受保护的技术使用者：中铁工程机械研究设计院有限公司
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/4/5