本发明属于道岔钢轨检测，涉及一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法及系统。
背景技术：
1、道岔是铁路交通中重要的设备之一，用于实现列车在不同轨道间切换的功能。其直线度的精度对于保证列车行驶的安全和平稳非常重要。而钢轨的直线度是否合格直接决定着铁路轨道的安全质量。
2、当前我国对于钢轨直线度的检测多为人工方式进行检测。其检测方式通常有以下三种方式：其一直观检查法，操作员通过目视观察道岔钢轨的形状和位置，判断是否符合规定的公差范围。这种方法简单直观，但依赖于操作员的经验和判断力，容易受主观因素影响，缺乏精确性和可重复性。其二是量具测量法，操作员使用测量工具如卡尺、游标卡尺等对道岔钢轨的尺寸进行测量。通过与设计要求进行比对，判断直线度是否在允许范围内。这种方法能够提供一定的精度，但对操作员的技术水平要求较高，且耗时较长。其三是模板对照法，操作员使用专门设计的模板或样板进行比对，将其与道岔钢轨进行密贴，并在样板与钢轨的一侧放置光源，通过观察样板与钢轨的密贴缝隙大小，判断直线度误差情况。如果模板与尖轨不匹配或光透缝隙太大，则说明存在直线度工艺缺陷。这种方法相对简单易行，但需要准备大量的模板，且无法提供精确的数值化数据。
3、这种传统的检测方式主要存在以下几个问题：
4、1、精度和效率低：人工检测容易受到工人主观因素的影响，包括技术水平、操作习惯等，导致测量不稳定。在大规模生产车间中，工作强度大，工人容易疲劳，效率低下，且人力成本高。
5、2、数据存储不便：钢轨检测记录繁琐，每根钢轨的顶调需要多次检测，进行记录耗时且容易出错。且数据存储过程中可能出现填写错误、混淆、遗漏等问题，增加了工作负担。
6、3、工人后备力量不足：随着老龄化趋势，钢轨检测工作对年轻人的吸引力越来越少，导致工人后备人才不足。一旦老一辈工人退休，缺少新人补充，将会对顶调和检测工作产生更大压力。
7、综上，传统的人工检测手段存在较大弊端，不仅耗时耗力，而且精度和可靠性难以保证，亟需提出一种新型的道岔钢轨直线度检测方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法及系统，解决了人工检测方式存在主观性强、精度不高、检测效率低、劳动强度大、数据不易保存等问题。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，包括以下步骤：
4、s1、将两个图像传感器的内置坐标系统一在同一个世界坐标系下；
5、s2、采用双图像传感器获取待测道岔钢轨的多处截面在世界坐标系下的拼接图像；
6、s3、对拼接图像进行预处理，得到多个完整的钢轨截面图像；
7、s4、对每个钢轨截面图像进行特征提取，得到每个钢轨截面图像的轨顶、工作边、及非工作边特征点；
8、s5、根据每个钢轨截面图像的轨顶、工作边及非工作边特征点，计算出道岔钢轨直线度。
9、进一步，s1中，将两个图像传感器的内置坐标系统一在同一个世界坐标系下，具体过程为：
10、采用标定块作为待测对象，两个图像传感器获取标定块作为标定图像；
11、标定图像对应的传感器坐标系内任意一点p变换到世界坐标系后，坐标旋转变换的计算公式为：
12、xp＝xp1cosθ-zp1sinθ
13、zp＝xp1sinθ+zp1cosθ
14、其中，任意一点p在传感器坐标系内的坐标为(xp1,zp1)，任意一点p在世界坐标系内的坐标为(xp,zp)，θ为传感器坐标系到世界坐标系的旋转角度。
15、进一步，s3中，对拼接图像进行预处理具体为：
16、采用移动均值法填充拼接图像的离群值，更换的离群值采用最近邻值更换方法。
17、进一步，s4中，特征提取是在每个截面图像内对轨顶、工作边、非工作边的特征点进行提取，通过遍历每个截面获取所有的特征点信息。
18、进一步，道岔钢轨直线度包括轨顶直线度、工作边直线度和非工作边直线度。
19、进一步，s5中，选取最小二乘法来计算直线度。
20、本发明还公开了一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测系统，包括上位机、交换机、网络控制器、标定块及两个图像传感器；
21、网络控制器与图像传感器和交换机均连接，两个图像传感器经交换机和上位机连接，网络控制器用于将两个图像传感器的ip统一，使两个图像传感器采集到的图像能够进行拼接；交换机连接上位机，并通过数据交换的方式来进行数据传输；上位机中设有坐标转换模块、图像预处理模块、特征提取模块和直线度计算模块；
22、坐标转换模块，用于对两个图像传感器获取到的标定块图像进行坐标转换，使两个图像传感器的内置坐标系统一在同一个世界坐标系下；
23、图像传感器，用于在坐标转换模块统一坐标转换后，获取待测道岔钢轨的多处截面在世界坐标系下的拼接图像；
24、数据预处理模块，用于对拼接图像进行数据预处理，包括离群值的去除与缺失值的填充，得到多个完整的钢轨截面图像；
25、特征提取模块，用于对每个钢轨截面图像进行特征提取，得到每个钢轨截面图像的轨顶和、工作边及非工作边特征点；
26、直线度计算模块，用于根据每个钢轨截面图像的轨顶、工作边、及非工作边特征点，计算道岔钢轨直线度。
27、进一步，图像传感器采用线激光传感器。
28、进一步，图像传感器安装在图像获取装置上。
29、进一步，图像获取装置包括工作台和传感器夹持机构，工作台用于放置标定块和待测的道岔钢轨，两个图像传感器固定在传感器夹持机构上，且两个图像传感器设置在待测的道岔钢轨的上方。
30、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
31、本发明的道岔钢轨直线度检测方法，先通过坐标转换获得统一的世界坐标系，就可以保证后期2个图像传感器能够获得完整的钢轨截面数据。在完成钢轨轮廓数据信息的采集后，针对该截面数据，通过数据预处理，去除道岔钢轨因自身结构特点导致的数据缺失或离群值；并对数据进行特征值提取，获取每个截面的轨顶特征点数据、工作边特征点数据、非工作边特征点数据；之后对特征点数据计算直线度，获得道岔钢轨的直线度误差指标。本发明可以对各种钢轨的轨顶直线度、工作边直线度、非工作边直线度进行检测，自动化程度高，集成度强，可以实现道岔钢直线度的自动计算。同时提高了检测精度、效率、以及数据管理能力，为铁路运营和维护提供有力支持。本发明在满足道岔钢轨直线度检测需求的前提下，具有检测效率高，复杂度低、计算速度快、数据处理自动化的优点。
32、进一步，采用移动均值法填充离群值后图形与原始图像相比可以看出离群值填充效果较好，更换的离群值统一采用最近邻值更换方法，离群值已全部更换，去除道岔钢轨因自身结构特点导致的数据缺失或离群值，比其他的几种方法的效果好。
33、进一步，最小二乘法精度和计算复杂度均适中，所以最终选取最小二乘法来计算直线度。
34、本发明的还公开了一种道岔钢轨直线度检测系统，利用高精度图像传感器，搭配工作台、标定块和夹持机构，可以对各种钢轨的轨顶直线度、工作边直线度、非工作边直线度进行检测，自动化程度高，集成度强，可以实现道岔钢直线度的自动计算。
1.一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，s1中，将两个图像传感器的内置坐标系统一在同一个世界坐标系下，具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，s3中，对拼接图像进行预处理具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，s4中，特征提取是在每个截面图像内对轨顶、工作边、非工作边的特征点进行提取，通过遍历每个截面获取所有的特征点信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，道岔钢轨直线度包括轨顶直线度、工作边直线度和非工作边直线度。
6.根据权利要求1所述的一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测方法，其特征在于，s5中，选取最小二乘法来计算直线度。
7.一种基于多线激光配合的道岔钢轨直线度检测系统，其特征在于，包括上位机(5)、交换机(7)、网络控制器(8)、标定块(9)及两个图像传感器；
8.根据权利要求7所述的道岔钢轨直线度检测系统，其特征在于，图像传感器采用线激光传感器。
9.根据权利要求7所述的道岔钢轨直线度检测系统，其特征在于，图像传感器安装在图像获取装置上。
10.根据权利要求9所述的道岔钢轨直线度检测系统，其特征在于，图像获取装置包括工作台和传感器夹持机构(2)，工作台用于放置标定块(9)和待测的道岔钢轨，两个图像传感器固定在传感器夹持机构(2)上，且两个图像传感器设置在待测的道岔钢轨的上方。
