CN111981991A - 一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轨道车辆技术领域的一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法及系统，能同时对车宽方向和车长方向进行找平，保证了车厢地板的整体平整性。包括：以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，并进行误差修正；对车厢地面分区，计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率；确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的平面块；判断每个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则根据该点修正并更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆技术领域，具体涉及一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法及系统。
背景技术
轨道车辆底架预装一般分为：地板安装座、底架防寒层、地板三部分。地板安装座由橡胶座和调整橡胶垫两部分组成，橡胶座所有尺寸均相同，而橡胶垫整块有几种不同厚度，以补偿车体的挠曲变形，用于保证地板安装后总体处于水平状态。轨道车辆在底架预装之前，需要对车厢底面的高度进行测量，以确定橡胶垫的厚度。传统测量方式以横向一行为基础，用一个铝方管焊接的U型工装两端放置在两边缘的橡胶座上，用1mm的梯形塞块测量车体底面与工装下表面的距离，从而确定橡胶座中调整垫的厚度。这种测量和计算地板安装座高度的方法简单易行，但存在以下问题：这种测量方式仅对车宽方向上的横向单行找平，未对车长方向上的纵向找平，从而无法保证相邻两行之间的平整性，即无法保证一块地板下的地板安装座为同一高度；未对纵向平整性进行测量控制，这将使得相邻两块地板间可能会有高度差，即无法保证车厢地板的整体平整性；测量过程中，可能会产生误差数据，此方法无法修正误差数据。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法及系统，能同时对车宽方向和车长方向进行找平，保证了车厢地板的整体平整性。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，包括：a、以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；b、按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；c、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的平面块；d、判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准平面块上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；e、计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
进一步地，在步骤a中，判断高度数据是否为误差数据的依据是：两测量点之间的高度变化是连续的，两测量点之间的高度差值不会超过经验阈值，体现在测量点曲面图上便是平滑的曲面，超出平滑曲面的测量点对应的数据便是误差数据。
进一步地，在步骤a中，误差修正的方法为：
取任意点A和纵向与其相邻的点B和点C，测量高度；
对于点A，当其既不在首行又不再尾行时，设其前后两点分别为点B和点C，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝(zB+zC)/2；
当其位于首行时，设其后两个点分别为点B和点C，点B位于点A和点C之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝2zB-zC；
当其位于尾行时，设其前两个点分别为点B和点C，点C位于点A和点B之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝2zC-zB。
进一步地，同一个车厢内X方向的斜率为固定值，取该车厢内每个区的X方向的斜率的平均值。
进一步地，所述步骤c，具体为：
c1、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块；
c2、遍历第一个区内所有的测量点，找出高度值最大的测量点P(xp,yp,zp)，令P’(xp,yp,zp+1)作为第一个区上的一个点；对于第一个区所覆盖的最后一行的点中，任取其中的一点W(xw,yw,zw)，取点W’(xw,yw+1,zw)作为第二个区上的一点，即利用已计算出的斜率可确定第二个区的基准平面块；
c3、按照c2所述方法进行迭代，求取其余各区基准平面块。
一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的系统，包括：数据采集模块，用于以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；第一计算模块，用于按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；第二计算模块，用于根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的基准平面块；调整模块，用于判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准面上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；第三计算模块，用于计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行前述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明基于激光测量技术，测定车体发生挠曲变形后各测量点与激光平面的高度数据，按照地板的块数对车厢地面分区，计算各分区的X方向斜率和Y方向斜率以及车厢内地板首尾相连的特性拟合出各个分区的基准平面块，并最终形成车厢的铺设基准面，实现了轨道车辆制造过程中车厢底面地板安装座补偿高度的高精度计算，确定最佳的列车底面铺平方案，保证车厢地板铺设的平整度，克服了人工工装检测方法的单方向性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法的测量模型示意图；
图2是图1中X方向的斜率示意图；
图3是图1中Y方向的斜率示意图；
图4是本发明实施例提供的一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，包括：a、以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；b、按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；c、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的平面块；d、判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准平面块上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；e、计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
首先需要对原始测量数据进行预处理，修正误差数据。判定是否为误差数据的依据是：纵向单列两测量点之间的高度变化是连续的，两测量点之间的高度差值不会超过经验阈值，体现在测量点曲面图上便是平滑的曲面，超出平滑曲面的测量点对应的高度数据便是误差数据。修正误差数据的方法为比较测量点和纵向与其相邻两点之间的测量高度。取任意点A和纵向与其相邻的点B和点C，测量高度；对于点A，当其既不在首行又不再尾行时，设其前后两点分别为点B和点C，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，则判定该点为误差点，将其高度拟合为zA＝(zB+zC)/2；当其位于首行时，设其后两个点分别为点B和点C，点B位于点A和点C之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，则判定该点为误差点，将其高度拟合为zA＝2zB-zC；当其位于尾行时，设其前两个点分别为点B和点C，点C位于点A和点B之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，则判定该点为误差点，将其高度拟合为zA＝2zC-zB。
按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向。如图1所示，以激光平面为参考面，以车厢第一行(车宽方向)测量点连线在激光面上的投影线为X轴，以车厢第一列(车长方向)测量点连线在激光面上的投影线为Y轴，建立空间直角坐标系，Z轴为待测点的测量数据，XOY面即为激光面。对于待测点M，使用其到激光平面的距离标示原始测量高度ME。当设面ABCD为待测点M对应的铺设基准平面块，则点M到基准面的距离MN即为所求取的测量点补偿高度。每一节车辆都由多块地板彼此相连拼接而成，每块地板覆盖的测量点对应铺设基准面中的一块平面块，所有平面块彼此相连拼接便组成了该车辆的铺设基准面。
如图1所示，测量点M对应的铺设基准面的平面块为面ABCD，其与XOZ面的交线为AB，与YOZ面的交线为AD，如图2所示，过点A作BB′的垂线与BB′交于点I，B′是点B在X轴上的投影；如图3所示，过点A作DD′的垂线与DD′点于点J，D′是点D在Y轴上的投影；令
定义Sx为平面块ABCD在X方向的斜率，Sy为平面块ABCD在Y方向的斜率。为了使得地板在铺设后贴合车辆底架，只需考虑铺设基准面的不同平面块在纵向的斜率Sy的变化，而将横向的斜率Sx设置为固定值。对于每块地板对应的铺设基准面平面块，找出各自的纵向斜率Suy，其中u表示第u块平面块；全车找出一个横向斜率Sx；确定空间中的一个点M(xM,yM,zM)；由纵向斜率Suy，横向斜率Sx和点M确定车辆铺设基准面。本实施例，对每个分区求取该分区内测量点在X方向的斜率与在Y方向的斜率用于求取基准面平面块，使得在横、纵方向上都做了找平处理，保证了地板铺设的平整性。
根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的平面块；具体为：c1、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块；c2、遍历第一个区内所有的测量点，找出高度值最大的测量点P(xp,yp,zp)，令P’(xp,yp,zp+1)作为第一个区上的一个点；对于第一个区所覆盖的最后一行的点中，任取其中的一点W(xw,yw,zw)，取点W’(xw,yw+1,zw)作为第二个区上的一点，即利用已计算出的斜率可确定第二个区的基准平面块；c3、按照c2所述方法进行迭代，求取其余各区基准平面块。本实施例中确定第一个基准面平面块后，在其最后一行点中任取一点作为基准面第二个平面块上的一点，结合第二个平面的横纵斜率可确定第二个基准面平面块；以此类推，直到求出基准面的所有平面块方程。通过这样的方式，保证了每块地板之间的连续性。
判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准平面块上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。如图4所示，是本实施例所述方法的主要流程示意图。
本实施例通过对测量数据修正、计算得出轨道列车底面地板安装座的最佳补偿方案，实现了轨道车辆制造过程中车厢底面地板安装座补偿高度的高精度计算，确定最佳的列车底面铺平方案，保证车厢地板铺设的平整度，克服了人工工装检测方法的单方向性；计算一定面积范围内的底面平整度的精度达到1mm。
实施例二：
基于实施例一所述的一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，本实施例提供一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的系统，包括：
数据采集模块，用于以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；
第一计算模块，用于按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；
第二计算模块，用于根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的基准平面块；
调整模块，用于判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准面上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；
第三计算模块，用于计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
实施例三：
基于实施例一所述的一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行实施例一所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，其特征是，包括：
a、以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；
b、按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；
c、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的平面块；
d、判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准平面块上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；
e、计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
2.根据权利要求1所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，其特征是，在步骤a中，判断高度数据是否为误差数据的依据是：两测量点之间的高度变化是连续的，两测量点之间的高度差值不会超过经验阈值，体现在测量点曲面图上便是平滑的曲面，超出平滑曲面的测量点对应的数据便是误差数据。
3.根据权利要求1所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，其特征是，在步骤a中，误差修正的方法为：
取任意点A和纵向与其相邻的点B和点C，测量高度；
对于点A，当其既不在首行又不再尾行时，设其前后两点分别为点B和点C，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝(zB+zC)/2；
当其位于首行时，设其后两个点分别为点B和点C，点B位于点A和点C之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝2zB-zC；
当其位于尾行时，设其前两个点分别为点B和点C，点C位于点A和点B之间，若Δh1＝|zA-zB|和Δh2＝|zA-zC|都大于给定的经验阈值，将其高度拟合为zA＝2zC-zB。
4.根据权利要求1所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，其特征是，同一个车厢内X方向的斜率为固定值，取该车厢内每个区的X方向的斜率的平均值。
5.根据权利要求4所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法，其特征是，所述步骤c，具体为：
c1、根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块；
c2、遍历第一个区内所有的测量点，找出高度值最大的测量点P(xp,yp,zp)，令P’(xp,yp,zp+1)作为第一个区上的一个点；对于第一个区所覆盖的最后一行的点中，任取其中的一点W(xw,yw,zw)，取点W’(xw,yw+1,zw)作为第二个区上的一点，即利用已计算出的斜率可确定第二个区的基准平面块；
c3、按照c2所述方法进行迭代，求取其余各区基准平面块。
6.一种获取轨道车辆地板安装座补偿高度的系统，其特征是，包括：
数据采集模块，用于以激光平面为参考面，获取车厢地面各测量点至激光平面的高度数据，判断高度数据是否为误差数据并对误差数据进行误差修正；
第一计算模块，用于按照地板的块数对车厢地面分区，每个区包含的测量点即为对应地板覆盖的测量点，根据每个区内测量点至激光平面的高度数据计算每个区在X方向的斜率和在Y方向的斜率，其中，X方向指车宽方向，Y方向指车长方向；
第二计算模块，用于根据第一个区在X方向的斜率、在Y方向的斜率和该区内测量点的最大高度数据、确定第一个区的基准平面块，基于车厢内地板首尾相连的特性进而求取其余各区的基准平面块；
调整模块，用于判断每一个区内是否存在高度数据大于对应基准平面块上的点的高度的测量点，若存在，则求出该测量点与对应基准面上的点的高度之差的最大值，并根据该值更新该区的基准平面块，各区的基准平面块共同组成车厢的铺设基准面；
第三计算模块，用于计算各测量点至车厢的铺设基准面的距离，即为轨道车辆地板安装座补偿高度。
7.一种计算机可读存储介质，其特征是，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的获取轨道车辆地板安装座补偿高度的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201124 |