本技術(shù)涉及銑刀盤異常檢測，特別是指一種銑刀盤徑向跳動異常檢測方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著軌道交通的快速發(fā)展，鋼軌的維護成為保障列車運行安全和提高運行效率的重要環(huán)節(jié)。鋼軌銑磨車作為一種新型的軌道交通維護設(shè)備，以其修復(fù)精度高、一次銑削量大、清潔環(huán)保等優(yōu)點，在鋼軌病害修復(fù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其核心部件——銑刀盤，作為實現(xiàn)鋼軌整形性修復(fù)的關(guān)鍵，其性能直接決定了銑磨車的作業(yè)效果。

2、銑刀盤通常采用“仿形”設(shè)計，即在圓周上均勻安裝多組仿形刀片，每組刀片包絡(luò)出與鋼軌一致的廓形。在作業(yè)過程中，銑磨車沿鋼軌方向移動，帶動高速旋轉(zhuǎn)的刀盤與鋼軌形成相對進刀運動，通過圓周銑削的方式去除鋼軌表面材料，從而消除鋼軌缺陷。然而，銑刀盤的設(shè)計公差、結(jié)構(gòu)變形、刀片安裝誤差以及刀片異常折損等因素，均可能引發(fā)刀盤徑向圓周跳動的異常。這些異常跳動不僅單獨存在，還可能相互疊加，導(dǎo)致總跳動量增大。當(dāng)銑刀盤徑向跳動超出正常閾值時，會在鋼軌表面留下明顯的異常刀痕，嚴重降低銑磨車的作業(yè)效果，甚至對鋼軌造成損傷。因此，對銑磨車徑向跳動異常的檢測成為確保切削效果和鋼軌安全的重要手段。

3、然而，當(dāng)前銑磨車銑刀盤的徑向跳動異常檢測主要依賴于人工操作。具體流程包括將銑刀盤搬運至檢測臺，通過旋轉(zhuǎn)刀盤并使用千分表對各個刀位的刀片進行檢測計數(shù)。這種方法存在諸多不足：首先，銑刀盤上通常有上百把刀片，且由于仿形設(shè)計的需要，不同刀位的刀片尺寸、外形及安裝高度均存在差異，導(dǎo)致檢測過程勞動量大、效率低；其次，人工檢測受主觀因素影響較大，數(shù)據(jù)一致性差；此外，受操作空間限制，該方法難以在作業(yè)車上進行實時檢測，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)實時性差，且作業(yè)現(xiàn)場刀盤徑向跳動異常無法得到有效監(jiān)控。

4、并且，銑刀盤的外側(cè)面設(shè)計復(fù)雜，具有“凹凸不平”的特點，如不同組刀片間的溝槽、同一組內(nèi)刀片類型及安裝高度的差異等。這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得外側(cè)面幾乎沒有連續(xù)的圓弧面，在刀盤旋轉(zhuǎn)過程中，其外側(cè)面半徑呈現(xiàn)忽高忽低的變化，給徑向跳動檢測帶來了極大的困難。

5、因此，在此背景下，本發(fā)明旨在提供一種高效、準(zhǔn)確的銑磨車銑刀盤徑向跳動異常檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，能夠克服銑刀盤復(fù)雜外形的限制，提高檢測效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，確保銑磨車的切削效果和鋼軌的安全。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上問題，本技術(shù)提供一種銑刀盤徑向跳動異常檢測方法、裝置、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，本技術(shù)能夠克服銑刀盤復(fù)雜外形的限制，實現(xiàn)了對銑刀盤的異常檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)并處理徑向跳動異常，確保銑磨車的切削效果和鋼軌的安全。

2、為達到上述目的，本技術(shù)第一方面提供了一種銑刀盤徑向跳動異常檢測方法，包括：

3、利用線激光傳感器正射對準(zhǔn)銑刀盤的外側(cè)面，使銑刀盤勻速轉(zhuǎn)動至少一周，獲取銑刀盤外側(cè)面的點云數(shù)據(jù)合集p{pi(x，y，z)，i＝0～n-1}；其中，x、y、z分別為第i個點相對于線激光傳感器的x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，其中，x軸方向與銑刀盤軸向方向匹配，也與線激光傳感器線掃分布方向匹配，一次線掃采集n個點，z軸方向正對且垂直銑刀盤軸，y軸方向與銑刀盤轉(zhuǎn)動方向的切線方向匹配；

4、確定所述點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)之間的偏差；所述標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)是在銑刀盤處于正常工作狀態(tài)下，勻速轉(zhuǎn)動至少一周時，利用線激光傳感器對銑刀盤外側(cè)面進行掃描而獲得的具有周期性重復(fù)特點的點云數(shù)據(jù)；

5、當(dāng)偏差超過預(yù)設(shè)偏差時，確定銑刀盤存在徑向跳動異常以及異常點云坐標(biāo)；

6、根據(jù)所述異常點云坐標(biāo)，定位發(fā)生異常跳動的銑刀盤的具體位置。

7、如此，在本技術(shù)中，該方法通過利用線激光傳感器進行非接觸式測量，能夠獲取高精度的點云數(shù)據(jù)，通過對比實時點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確識別出銑刀盤微小的徑向跳動異常，當(dāng)檢測到徑向跳動異常時，能夠迅速通過異常點云坐標(biāo)定位到具體的刀片或刀盤體結(jié)構(gòu)異常位置，為后續(xù)的維護和修復(fù)工作提供了有力的依據(jù)，減少了故障排查時間。并且，銑刀盤在作業(yè)過程中即可進行檢測，無需停機或拆卸，也無需人工搬運、拆卸和安裝刀盤，極大地節(jié)省了人力和時間，提高了檢測效率。

8、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述點云數(shù)據(jù)合集包括若干個點云坐標(biāo)；

9、所述點云坐標(biāo)由下式確定：

10、

11、其中，xt、yt、zt為t時刻的第i點在x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，x軸方向共n個點，ω0為銑刀盤的轉(zhuǎn)動角速度，r0為銑刀盤的半徑，β為采樣間距，rit為在時間t時的第i行檢測的半徑；

12、所述標(biāo)準(zhǔn)點云坐標(biāo)由下式確定：

13、

14、其中，xts、yts、zts為ts時刻的第i點在x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，x軸方向共n個點，ω0為銑刀盤的轉(zhuǎn)動角速度，r0為銑刀盤的半徑，β為采樣間距，rit為在時間t時的第i行檢測的半徑。

15、如此，通過使用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來計算每個點的位置，提高了點云數(shù)據(jù)的精確度，在后續(xù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)進行對比時，可以有效地識別出銑刀盤異常跳動的具體位置，因此，提高了銑刀盤異常檢測的準(zhǔn)確性。

16、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述確定所述點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)之間的偏差，包括：

17、對所述點云數(shù)據(jù)進行切片取幀，獲取在y軸方向選取長度為l的點云數(shù)據(jù)作為測試幀；

18、所述測試幀與所述標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)中的相同長度的數(shù)據(jù)幀進行對齊；

19、其中，所述點云數(shù)據(jù)對應(yīng)所述標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)由下式確定：

20、

21、確定相同(xt、yt)位置處所述點云數(shù)據(jù)與所述標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)之間z軸的坐標(biāo)值的差值；

22、將所述z軸的坐標(biāo)值的差值，確定為所述點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)之間的偏差。

23、如此，將采集到的點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)進行匹配和對齊，可以確保兩者處于同一坐標(biāo)系內(nèi)，再計算出相同(xt、yt)位置處的z軸坐標(biāo)值的差值，可以明確的確定出銑刀盤上哪些位置出現(xiàn)了異常跳動，可以有針對性地進行維護，避免不必要的全面檢查，減少了非計劃停機時間，從而降低維護成本。

24、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述異常點云坐標(biāo)，由下式確定：

25、

26、其中，z′t為點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)相同(xt，yt)位置處的z軸坐標(biāo)的差值，且z′t大于預(yù)設(shè)偏差，x軸方向共n個點數(shù)，ω0為銑刀盤的轉(zhuǎn)動角速度，r0為銑刀盤的半徑，β為采樣間距。

27、如此，通過確定異常點云坐標(biāo)，有利于后續(xù)定位到銑刀盤上發(fā)生異常跳動的具體位置，有助于維護人員快速找到問題所在，減少了檢查整個銑刀盤的時間和精力。

28、在一些實施中，還包括：利用所述線激光傳感器獲取的物點坐標(biāo)信息；

29、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，還包括：利用所述線激光傳感器獲取的物點坐標(biāo)信息；

30、所述物點坐標(biāo)信息由下式確定：

31、

32、其中，pobj(i,θt,rit)為時間t時，刀盤外側(cè)面上第i行的一個點，x軸方向共n個點數(shù)，i為n個點數(shù)中的任一點，θt為t時刻點pobj(i,θt,rit)的角度，θ0為t＝0時刻物點相對銑刀盤0°標(biāo)記點的角度，ω0為銑刀盤的轉(zhuǎn)動角速度，rit為在時間t時的第i行檢測的半徑；

33、所述根據(jù)所述異常點云坐標(biāo)，定位發(fā)生異常跳動的銑刀盤的具體位置，包括：

34、根據(jù)異常點云坐標(biāo)確定銑刀盤發(fā)生徑向跳動發(fā)生的時間；其中，時間由下式確定：

35、

36、根據(jù)確定出的銑刀盤發(fā)生徑向跳動發(fā)生的時間，利用物點坐標(biāo)信息確定異常物點的具體位置pobj(i,θt,rit)。

37、如此，通過利用異常點云坐標(biāo)來確定異常時間，并結(jié)合物點坐標(biāo)信息來定位異常物點的具體位置，在確定了異常物點的具體位置后，可以更有針對性地調(diào)配資源進行維修處理，避免全面檢查銑刀盤，節(jié)省時間和資源。

38、作為第一方面的一種可能的實現(xiàn)方式，所述銑刀盤勻速轉(zhuǎn)動的最大值為：

39、

40、其中，ωmax為銑刀盤最大轉(zhuǎn)速，βmax為最大采樣間距，α為采樣頻率，r0為銑刀盤的半徑。

41、如此，通過控制銑刀盤的最大轉(zhuǎn)速，可以確保采樣間距不會過大，從而減小圓周定位誤差，有助于提高異常點云坐標(biāo)的定位精度，確保異常檢測的準(zhǔn)確性。當(dāng)采樣間距過大時，可能會錯過一些細小的異常跳動，或?qū)⒄５牟▌诱`判為異常，因此，控制銑刀盤的最大轉(zhuǎn)速，還可以減少這類誤判的情況。

42、為達到上述目的，本技術(shù)第二方面提供了一種銑刀盤徑向跳動異常檢測裝置，包括：

43、獲取單元，用于利用線激光傳感器正射對準(zhǔn)銑刀盤的外側(cè)面，使銑刀盤勻速轉(zhuǎn)動至少一周，獲取銑刀盤外側(cè)面的點云數(shù)據(jù)合集p{pi(x，y，z)，i＝0～n-1}；其中，x、y、z分別為第i個點相對于線激光傳感器的x軸、y軸、z軸的坐標(biāo)值，其中，x軸方向與銑刀盤軸向方向匹配，也與線激光傳感器線掃分布方向匹配，一次線掃采集n個點，z軸方向正對且垂直銑刀盤軸，y軸方向與銑刀盤轉(zhuǎn)動方向的切線方向匹配；

44、第一確定單元，用于確定所述點云數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)之間的偏差；所述標(biāo)準(zhǔn)點云數(shù)據(jù)是在銑刀盤處于正常工作狀態(tài)下，勻速轉(zhuǎn)動至少一周時，利用線激光傳感器對銑刀盤外側(cè)面進行掃描而獲得的具有周期性重復(fù)特點的點云數(shù)據(jù)；

45、第二確定單元，用于當(dāng)偏差超過預(yù)設(shè)偏差時，確定銑刀盤存在徑向跳動異常以及異常點云坐標(biāo)；

46、定位單元，用于根據(jù)所述異常點云坐標(biāo)，定位發(fā)生異常跳動的銑刀盤的具體位置。

47、為達到上述目的，本技術(shù)第三方面提供了一種銑刀盤徑向跳動異常檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：驅(qū)動控制模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、上位機、線激光傳感器及銑刀盤；

48、所述上位機通過所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分別與所述線激光傳感器、驅(qū)動控制模塊連接，所述驅(qū)動控制模塊與所述銑刀盤連接；

49、所述驅(qū)動控制模塊控制所述銑刀盤勻速轉(zhuǎn)動至少一周，所述線激光傳感器正射對準(zhǔn)銑刀盤的外側(cè)面以獲取銑刀盤外側(cè)面的點云數(shù)據(jù)合集，并發(fā)送給所述上位機，所述上位機用于實現(xiàn)上述第一方面任一項所述的方法。

50、為達到上述目的，本技術(shù)第四方面提供了一種計算設(shè)備，包括：

51、處理器，

52、以及存儲器，其上存儲有程序指令，所述程序指令當(dāng)被所述處理器執(zhí)行時使得所述處理器執(zhí)行上述第一方面任一項所述的方法。

53、為達到上述目的，本技術(shù)第五方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序指令，所述程序指令當(dāng)被計算機執(zhí)行時使得所述計算機實現(xiàn)上述第一方面任一項所述的方法。