重轨腿尖厚的参数化公差判定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及乳钢领域，尤其涉及一种重轨扫描轮廓腿尖厚的参数化公差判定方 法。
【背景技术】
[0002] 在钢轨生产中，钢轨断面规格是其质量的一个重要方面。自动测量装置，例如钢轨 断面轮廓测量仪的使用使钢轨断面轮廓参数得到及时精确的测量，得到钢轨面轮廓的一系 列坐标，例如S1 (X1, Y1)、S2(x2, y3)、S3(x3, y3)、S4(x4, y4)......这些坐标点形成参数化的钢轨 断面轮廓。
[0003] 现有的重轨腿尖厚计算方法是：在扫描断面轮廓上找到距轨腿尖最外侧标准距离 的特定点，例如对于60kg/m重轨，即就是在扫描断面轮廓上选取距离轨腿尖最外侧14mm的 点为特定点，再将该特定点到轨底直线的距离作为腿尖厚，最后与相应规格重轨腿尖厚标 准值比较并做出公差判断。
[0004] 在轨腿上表面不平、斜度不一致的情况下，通过现有方法计算轨腿尖厚误差大，判 断轨腿尖厚合格与否不准确。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：提供一种重轨腿尖厚的参数化判定方法，解决现有 判定方法不准确的问题。
[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：重轨腿尖厚的参数化判定方法，对 于重轨右腿尖厚的参数化判定方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一：建立右腿区点集
[0008] 在重轨腿尖找出横坐标最大的点B (xB，yB)，再在轨腿上找出横坐标为（xB - b)的 A(xA，yA)，记轨底中心为C(xc，yc)，标记沿重轨扫描断面轮廓点从点A到点B再到点C的区 域为右腿区点集；
[0009] 其中：b为重轨腿尖厚标准测量尺寸；
[0010] 步骤二：对右腿区点集进行旋转校正
[0011] (1)确定旋转校正角度
[0012] 在所述右腿区点集的轨底段取点D(xd，yD)，标记IV (xD,，yD,)为点D(xd，yD)在 过点C的水平线上的投影点，标记⑶与⑶'的夹角为α，且-90° < α <90°，当⑶在 CN的逆时针方向时，α的符号取正，否则α取负号；
[0013] (2)确定旋转校正方法
[0014] 当α的符号为正时，将右腿区点集的所有点以点C(xc，yc)为基准点，顺时针方向 旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
[0015] 否则，将右腿区点集的所有点以点C(xc，yc)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转 校正的度数与α相等；
[0016] 具体地，所述步骤二第（2)步的旋转校正方法为：
[0017] 以C(xc，yc)为原点，7K平向右为X轴正向，竖直向上为y轴正向，右腿区点集中任 一点Q(X Q，yQ)旋转校正后为Q' (XQ，，yQ，），CQ与X轴正向的夹角为γ，α带正负符号进 行旋转校正的计算方法如下：
[0018]
[0019]
[0020] 步骤三：第二次旋转校正
[0021] ⑴比较判断是否第二次旋转校正
[0022] 将经步骤二旋转校正的所有点中，到点C(xe，ye)的距离不超过相应样板结构尺寸 的点剔除，找出剩余所有点的纵坐标最小的点K(x K，yK)，再将71(与y D,比较：
[0023] 如果yK> yD,，则不进行第二次旋转校正，直接进入下述步骤四；
[0024] 如果yK<yD,，则以点C(xe，y e)为基准点，对经过步骤二旋转校正的右腿区点集所 有点进行第二次旋转校正；
[0025] (2)第二次旋转校正的方式
[0026] 标记K(xK，yK)在过点C(xc，y c)的水平线上的投影点为K' (xK,，yK, )，CK与CK， 的夹角为β，且-90° < β <90°，当CK在CK'的逆时针方向时，β的符号取正，否则 β取负号；
[0027] 当β的符号为正时，将经过步骤二旋转校正的右腿区点集的所有点以点C(xe，y c) 为基准点，顺时针方向旋转校正，旋转校正的度数与β相等；否则，将经过步骤二旋转校正 的右腿区点集的所有点以点C(x c，yc)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋转校正的度数与 β相等；
[0028] 具体地，所述第二次旋转校正的方法为：
[0029] 以C(xc，yc)为原点，7jC平向右为X轴正向，竖直向上为y轴正向，经过步骤二旋转 校正的右腿区点集中任一点R(X R，yR)旋转校正后为W (XR,，yR, )，CR与X轴正向的夹角 为θ，β带正负符号进行旋转校正的计算方法如下：
[0030]
[0031]
[0032] 步骤四：腿尖厚的计算及公差判断
[0033] (1)建立重轨腿尖直线方程
[0034] 取经过步骤三得到右腿区点集中纵坐标最小的点，标记为Κ" (xK"，yK,,);取经过 步骤三得到右腿区点集中横坐标最大的点，标记为H" (xH"，yH" );则建立重轨腿尖直线方 程为：
[0035] y = k (χ-χΗ? ) +yK? +d ；
[0036] 其中：k为标准重轨腿尖右侧直线段斜率，d为标准重轨的腿尖右侧直线与轨腿右 侧外直线的交点到轨底的距离，对于60kg/m重轨，d的值为12mm ;
[0037] 具体地，对于60kg/m重轨，标准重轨腿尖右侧直线段斜率k为-则上述步骤四第 (1)步中重轨腿尖直线方程为：
[0038]
[0039] (2)基于点F的腿尖厚计算方式
[0040] 标记右腿区点集中任一点F(xf，yF)，经过步骤二和步骤三后旋转矫正后为 F" (xfm yF? )，按照下式计算得到基于点F的腿尖厚：
[0041] Ah = yF" _[k(xF" -xH" )+yK" +d];
[0042] (3)重轨腿尖厚的计算选取
[0043] 将经过步骤三得到右腿区点集中的所有点按照上述步骤四第（2)步所述方法分 别进行计算，得到基于各个点的腿尖厚，取最小值为A h_;
[0044] (4)重轨腿尖厚的公差判断
[0045] 若 Δ hmin< down 或 Δ h min> up，则不合格；
[0046] 若 downY < Δ K upY，则合格；
[0047] 否则警告合格；
[0048] 其中：down为腿尖厚下公差，up为腿尖厚上公差，downY为腿尖厚警告下公差，upY 为腿尖厚警告上公差。
[0049] 进一步的是，所述步骤二第⑴步中点D(xd，yD)与轨底右侧端点的距离为 2mm-15mm〇
[0050] 进一步的是，所述步骤二第⑴步中α的角度根据C(Xpyc)、D(xD，y D)和D' (xD，， yD< )的计算方式为：
[0051]
[0052] 进一步的是，在步骤四第（3)步中，仅对将经过步骤三得到右腿区点集的点A"、 点B"之间的点按照所述步骤四第（2)步所述方法分别进行计算，得到基于各个点的腿尖 厚，取最小值为A h_;
[0053] 其中点A经过步骤二和步骤三后旋转矫正后为A"，点B经过步骤二和步骤三后旋 转矫正后为B"。这样可缩小计算范围，减少计算量。
[0054] 上述为重轨右侧腿尖厚的参数化公差判定方法，对于重轨左侧腿尖厚的判定方法 同理，当重轨左右两侧腿尖厚均合格，则可判定该断面的重轨腿尖厚合格。
[0055] 本发明的有益效果是：重轨腿尖厚的参数化公差判定方法，利用测量区的最外侧 轨底线为基准，对轨底曲线变化适应性强；计算重轨腿尖厚通过对选区的全部点与标准对 比判断，测量精度高，而且可通过计算机程序实现，有利于提高钢轨检测的自动化程度，降 低人工测量比例，提高生产节奏。
【附图说明】
[0056] 图1是在重轨扫描断面轮廓建立右腿区点集符号标记；
[0057] 图2是再重轨扫描断面轮廓轨底选点校正符号标记；
[0058] 图3是旋转校正的示意图；
[0059] 图4重轨扫描断面轮廓腿尖厚的计算符号标记。
[0060] 附图标记：右腿区点集I、轨底中心点C、腿尖厚标准测量长度b、标准重轨的腿尖 右侧直线与轨腿右侧外直线的交点到轨底的距离d。
【具体实施方式】
[0061] 下面结合附图，以对60kg/m重轨扫描断面右侧轮廓的腿尖厚参数化公差判定为 例，对本发明作进一步说明。
[0062] 重轨右腿尖厚的参数化判定方法，包括以下步骤：
[0063] 步骤一：建立右腿区点集
[0064] 如图1，在重轨腿尖找出横坐标最大的点B (xB，yB)，再在轨腿上找出横坐标为（xB -b)的A(xa，yA)，记轨底中心为C(xc，yc)，标记沿重轨扫描断面轮廓点从点A到点B再到 点C的区域为右腿区点集I，其中b为14_，也就是当重轨断面轮廓扫描点的坐标为在横轴 或纵轴上的单位长度为1mm时，上述b直接代入14即可。
[0065] 步骤二：对右腿区点集I进行旋转校正
[0066] (1)确定旋转校正角度
[0067] 如图2,在所述右腿区点集I的轨底段取点D (xD，yD)，优选点D (xD，yD)与轨底右侧 端点的距离为标记D' (xD，，yD，）为点D (xD，yD)在过点C的水平线上的投影点， 标记⑶与⑶'的夹角为α，且-90° < α < 90°，当⑶在⑶'的逆时针方向时，α的 符号取正，否则α取负号，将α的角度作为旋转校正角度。
[0068] 在计算α的角度，可根据C(xc，yc)、D(x d，yD)和IV (xD，，yD，）来计算：
[0069]
[0070] 由于α的角度实际很小，可通过上述公式近似计算。
[0071] (2)确定旋转校正方法
[0072] 当α的符号为正时，将右腿区点集I的所有点以点C(xe，ye)为基准点，顺时针方 向旋转校正，旋转校正的度数与α相等；
[0073] 否则，将右腿区点集I的所有点以点C(xc，yc)为基准点，逆时针方向旋转校正，旋 转校正的度数与α相等；
[0074] 具体地，如图3所示，所述步骤二第（2)步的旋转校正方法为：
[0075] 以C(xc，yc)为原点，7Κ平向右为X轴正向，竖直向上为y轴正向，右腿区点集I中 任一点Q(x q，yQ)旋转校正后为Q' (XQ，，y