一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统的制作方法

技术领域：

本新型属于铁路安全运输技术领域，涉及一种铁轨自动校正的的系统及方法，特别是一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，能够实现快速组装及检测。

背景技术：
：

铁路运输是我国主要交通方式之一。铁轨性能状态直接影响铁路行车安全。对铁轨的几何参数测量是检定铁轨性能参数重要依据之一。目前铁路上最常用的检测手段为人工量具检测，需要手动操作不同量具，且检测结果直接受操作人员水平影响，容易引入人工干扰。自动化检测设备体积相对较大不便于人工转运，装配、校准过程复杂，维护难度大。易于现场快速组装的设备精度受装配误差影响精度难以保证。未解决上述问题，申请号为cn209605771u的中国专利公开了一种便于拆装的轨道的轮廓检测仪，卡位组件连接在检测箱的底部，操作杆和显示屏之间为拆卸式连接且通过锁紧件固定，手持杆连接在操作杆，操作杆相对于转换头可沿竖直平面转动且两者之间为拆卸式连接，锁紧件将转换头和接头座固定，接头座和折叠座分别通过锁紧件固定在连接杆，连接板分别和连接杆、检测箱之间可拆卸；虽然该轮廓仪能够通过自身结构进行拆卸，组装简单，在铁路检测时快速将检测仪安装在铁轨，能够便于装置的拆卸，提高对铁轨损伤的检测效果和效率。但是无法实现轨高、轨距、轨廓等多维数据的同时检测。申请号为cn201610813938.4的中国专利公开了一种高精度的铁轨几何轮廓的检测方法，采用多个激光器和多个相机构建联合测量系统，通过对测量系统的联合标定及采集数据的综合处理，高精度获取两个无交叠的动态三维坐标系中铁轨几何轮廓特征点。这种检测设备安装简单灵活，检测精度高，可同时标定出双边铁轨的世界坐标，有效的完成铁轨几何轮廓的三维检测。本新型具有安装简单灵活，检测精度高，可同时标定出双边铁轨的世界坐标等特点。但是该新型检测作业负担较重，且人工操作容易引入误差。申请号为cn106114553a的中国专利公布了一种铁路检测车平台晃动的光电动态测量方法，利用安装在检测车设备平台上的多套铁轨位移精密光电测量系统联合工作，可以得到铁轨上多个点处的相对位移，实现轨面和测量平台相对位置和姿态信息动态测量。铁轨位移精密光电测量系统由线激光器、点激光器和摄像机组成，采用点激光位移测量技术与线激光位移轮廓三角测量技术相结合的精密光电位移测量方法，测量激光点的精确位移，利用线激光三角测量得到铁轨截面轮廓，根据点激光与线激光的图像关系确定激光点在轨面轮廓上的位置。但是该新型在安装时，安装部件间容易留有配合间隙，装配会引入误差，影响测量结果，同时测试设备较大不便于移动，安装调试复杂。因此，本新型寻求设计提供一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，能够有效解决上述问题。

技术实现要素：
：

本新型的目的在于克服上文所述的缺陷，寻求设计一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，该系统能够一次检测可以同时完成铁轨几何特征检测，包括：轨高、轨距、轨廓等，同时也可以完成铁轨相对大地几何位置检测，完成上述检测同时本新型同步记录检测点地理坐标，用于追溯查找检测记录。

为了实现上述目的，本新型涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统通过如下技术方案实现：

本新型涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统的主体结构包括有两个用以检测的检测单元、一个用以支撑及连接的安装支架、手操器，其中检测单元的主体结构包括有走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器、供电单元、温湿度传感器，走行机构与扫描机构相连接，以实现行进的同时进行扫描；水平检测传感器安装于扫描机构的后侧；控制单元、与走行机构、扫描机构、水平检测传感器进行通讯，进行上述部件的信息收集与处理；供电单元给走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器供电；

本新型中走行机构的主体结构包括有动力轮、支架、辅助轮、编码器；其中动力轮为伺服轮，能够精准控制走行距离，编码器设置于动力轮内部，其中辅助轮水平设置于动力轮前侧，支架为双构架侧装板结构，动力轮、辅助轮位于支架中间靠下处并与其双支撑板相连接；电源、伺服控制器均设置于构架侧装板中间处，其中伺服控制器与动力轮连接，以进行控制；

扫描机构的主体结构包括有滑台、激光2d/3d传感器，其中激光2d/3d传感器有三组，设置于两双构架侧装板之间上部靠前处，且位于滑台的上部，滑台能够带动激光2d/3d传感器沿纵向移动，以调节其角度；

控制单元的主体结构包括有工控机、gps定位模块、4g模块、无线通讯模块构成集成封装，通过gps定位模块、4g模块、无线通讯模块能够与计算机进行通讯；

安装支架的主体结构包括有承载框架、锁紧机构、基准杆件，其中插接式的承载框架为三角布置结构，两端分别与构架侧装板插入式连接，基准杆件位于承载框架的下侧，通过锁紧机构与单元支架连接，其中锁紧机构的主体结构包括有磁力凹板、顶簧、基座，磁力凹板通过顶簧与基座相连接，构成整体锁紧机构，锁紧机构的基座与单元支架相连接，基座与构件侧板相连接；其中磁力凹板、顶簧结构能够实现快速安装，同时保证安装的精确与稳定；

其中手操器为市售业平板电脑，电脑内设有相关联程序；

进一步的，本新型中的支架的主体结构包括有竖直设置的两片构架侧装板、用以连接两片构架侧装板的构架稳固联杆、支架装配构件，构架稳固联杆、支架装配构件均位于两侧构架侧装板之间并与其相连，其中安装支架装配构件共有三个，采用三角形方式布置，以保证系统整体安装精度和稳定，实现快速拆装；支架装配构件配合安装支架能够使得系统装备引入误差降低；

进一步的，本新型中控制单元、供电单元在检测单元内并靠上部设置，其中控制单元位于供电单元的前侧，其中温湿度传感器位于控制单元的前侧，以便于在测量时不受其他部件的遮挡与干扰；

本新型涉及的在使用时，具体操作方法按照如下步骤进行：

步骤一、进行自校准

s1、滑台、移动激光2d/3d传感器、水平检测传感器之间为刚性连接，移动激光2d/3d传感器标定部件，所得轮廓可与基准轮廓对比，若匹配则说明移动激光2d/3d传感器无故障；

s2、标定部件位于基准杆件上刚性连接，因此标定部件之间空间相对位置关系固定，检测单元能够通过检测得到基准标定部件轮廓空间坐标，计算出自身相对于标定部件相对空间姿态位置，检测铁轨的轮廓空间坐标将以此为参照对象，由此排除修正由于快捷安装配合间隙引入的安装误差；

s3、水平检测传感器检测结果依据上述修正标定互相验证，系统整体依据水平检测传感器读数修正；

步骤二、具体运算方法：

基准杆件左右两侧有基准标定部件，标定部件为三棱柱体，棱柱凸起边所在直线共面，左右两侧棱柱凸起边所在直线平行，并与右侧左右两侧棱柱凸起边所在直线平行；其中线2与线3间距为d，两端标定平行线1与线4间距与两端标定平行线5与线8间距相等为d1；

s1、左侧3d图像扫描坐标组成矩阵数组

s2、水平坐标传感器采集到绕着x轴倾角为α1，绕y轴倾角为β1，按α1、β1旋转坐标系得到

s3、按x坐标将a2[n]分成如下三个区域坐标矩阵数组

a21[i]取值a2[n](p2≤x1[n])

a22[j]取值a2[n](x1[n]≤p1)

a23[k]取值a2[n](p1<x1[n]<p2)

s4、在a21[i]中按照δy步进，δy为y轴方向分辨率2倍，搜索nδy<y1[i]≤δy(n+1)内z21[i]值最大的点，取得平面内高点组成新的矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线1经过的点；

s5、求矩阵数组b1[r]在z＝0平面投影直线

求得在z＝0平面投影直线方程为y＝b1x+a1，既直线1的投影方程；

s6、按照步骤s5方法求得b1[r]在x＝0平面投影直线y＝b11z+a11；

s7、按照步骤s4和步骤s6方法，求得a22[j]平面内高点矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线4经过的点；求得该矩阵数组在z＝0平面投影直线y＝b2x+a2，在x＝0平面投影直线y＝b22z+a22，既直线4的投影方程；

s8、按照步骤s4步骤s6方法，求得a23[k]平面内高点矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线3经过的点；求得该矩阵数组在z＝0平面投影直线y＝b3x+a3，在x＝0平面投影直线y＝b33z+a33，既直线3的投影方程；

s9、如果y＝b1x+a1与y＝b2x+a2不平行，不匹配基准轮廓特征属性，则系统无法通过自检，如果平行则求绕z轴旋转角γ1

γ1＝arccot(b1)；

s10、取距离y＝b1x+a1与y＝b2x+a2相等的直线既直线2在z＝0平面投影方程；

s11、取距离y＝b11x+a11与y＝b22x+a22相等的直线既直线2在x＝0平面投影方程；

s12、计算与y＝b3x+a3交点解得

s13、将步骤s10中x1值带入y＝b33z+a33推得

；

s14、综上得左侧坐标系矫正参数绕xyz旋转角为α1、β1、γ1，平移量为x1、y1、z1,

s15、按照步骤s1至步骤s14方法，对右侧3d图像扫描坐标组成矩阵数组处理能够推得三条在z＝0平面投影直线方程在z＝0平面投影直线y＝c1x+d1，在x＝0平面投影直线y＝c11z+d11，既直线5的投影方程；

在z＝0平面投影直线y＝c2x+d2，在x＝0平面投影直线y＝c22z+d22，既直线8的投影方程；在z＝0平面投影直线y＝c3x+d3，在x＝0平面投影直线y＝c33z+d33，既直线7的投影方程；并通过y＝b11x+a11与y＝b22x+a22平行度自检，若不平行则无法通过本单元自检；

通过自检、则可推得在z＝0平面投影直线在x＝0平面投影直线

既直线6的投影方程；可推得右侧坐标系矫正参数：绕xyz旋转角为α11、β11、γ11，平移量为x11、y11、z11；

s16、求y＝b1x+a1与y＝b2x+a2距离

求y＝c1x+d1与y＝c2x+d2距离

若d1与e1不相等，则说明标准杆件形变或扫描单元机械机构形变倾角偏转，则系统整体无法通过自检，如果相等通过自检，推得左侧3d图像坐标系中心和右侧3d图像坐标系中心平行于x偏移量为

s17、求y＝b11x+a11与y＝b22x+a22距离差值

求y＝c11x+d11与y＝c22x+d22距离差值

若d11与e11不相等，则说明标准杆件形变或扫描单元机械机构形变倾角偏转，则系统整体无法通过自检，如果相等通过自检，推得左侧3d图像坐标系中心和右侧3d图像坐标系中心平行于z偏移量为

综上,完成系统自检，相互验证，并求得左侧3d图像自校准参数xyz旋转角为α1、β1、γ1，平移量x1、y1、z1，右侧3d图像自校准参数xyz旋转角为α11、β11、γ11，平移量x11、y11、z11，以及右侧3d图像相对左侧3d图像平移量x12、z12由上诉所得参数修正由于快捷安装配合间隙引入的安装误差；

步骤三、铁轨轮廓检测：

自校准完成后，扫描机构扫描铁轨3d轮廓，依据校准结果配准各单元测试结果，形成整体检测轮廓；

s1、轨距：以一边铁轨轮廓边沿为基准线垂直延伸向另外一边铁轨边沿，长度为轨距，多点检测，避免了由于人工未能将量具与铁轨垂直测量引入误差，多点位检测增加准确度同时可以同时验证两根铁轨检测段的平行度；

s2、轨高：通过s1中多点轨距以及铁轨轮廓边沿为基准线垂直延伸向另外一边铁轨边沿与大地水平得夹角计算轨高；

s3、轨道延伸夹角：以轨道延伸方向与大地水平得出夹角；

s4、铁轨轮廓：坐标修正后，以与铁轨垂直面为切面可以获取铁轨轮廓，同时能够获得轨道相对于地面水平位置关系，为轨道磨损进一步分析提供水平信息；

s5、其他：两条钢轨检测段的廓空间3d信息，以及和大地水平关系，能够根据需要进一步提取数据；

步骤四、进行测量：

s1、现场快速组装检测本新型涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，手操器3通过无线连接两个检测单元，完成设备整体初始化；

s2、左右单元检测单元分别控制滑台、移动激光2d/3d传感器前段扫描标定杆标志物，得出3d图像；

s3、所得数据对比左右两侧出厂标定基准3d图像判定是否在误差范围，通过三个激光2d/3d传感器数据互为验证可以推断哪一个传感器可能出现故障，如果故障报警退出；

s4、无故障检测则进一步读取水平检测传感器的读数，各自修正本单元的三维空间坐标系；

s5、对比左右检测单元数据与出厂前标定时标定杆数据，判定标定杆是否出现形变，如果形变故障报警退出；

s6、依据标定杆修正整体坐标系，通过水平检测传感器出厂标定信息，建立依据大地水平面为基准的坐标系，开始整体扫描铁路轨道3d图像；

s7、温湿度传感器检测当前温湿度；

s8、识别铁轨、轨顶面、轨道边缘在内的特征信息，依据温湿度修正，进一步计算出轨距、轨高、轨道延伸角、轨廓在内的特征信息；

s9、检测单元获取gps定位信息、获取走行编码器走行信息，控制单元通过4g模块上传上述信息；

s10、自动行走移动至下一个检测点进行检测。

本新型与现有技术相比，取得的有益效果如下：

1、本新型一次检测可以同时完成铁轨几何特征检测，包括：轨高、轨距、轨廓等，同时也可以完成铁轨相对大地几何位置检测，完成上述检测同时本新型同步记录检测点地理坐标，用于追溯查找检测记录。

2、采用模块设计，现场组装简便快速、组装后具备自动校正标定功能消除装配误差，克服了同类便携式产品因人工组装或装配松动引入的检测误差。

3、检测结果可构成三维图像，配合自动校正标定，极大的提高的设备整体测量精度和准确度，相对现有检测方法，本新型可以通过三维图像更为全面显示检测范围内铁轨的几何尺寸关系、铁轨之间的相对位置关系，铁轨与大地之间的相对位置关系，排除了因人工操作设备引入误差。

4、可自动在铁轨上移动检测，并记录移动距离。

5、本新型模块化结构，便于携带组装，具备基准杆件，依据对基准杆件3d轮廓成像配合倾角传感器，可以实现系统自校正检定，排除引入误差。

6、具备完整的自校正检定方法，可以通过各单元检测基准部件所得的结果与标准结果校准，实现自检，通过匹配基准部件实行整体校正。

7、本新型依托3d检测实现铁轨各特征关系检测，可以有效排除传统方法难于避免人工操作的误差引入。

8、本新型可以更具体提供钢轨完整的空间3d几何信息，可以更全面铁轨空间关系，包括：空间水平垂直关系，铁轨横向纵向倾斜关系，铁轨平行度关系等与钢轨磨损相对应，不仅可以检测钢轨磨损程度，同时可以为磨损因素分析提供基础数据。

综上，其主体构思巧妙，结构设计科学合理，使用测量方便、快捷、准确，应用环境友好，市场前景广阔。

附图说明：

图1为本新型涉及的与铁轨相对位置关系示意图。

图2为本新型的主体结构原理示意图。

图3为本新型涉及的检测单元主体结构原理示意图。

图4为本新型涉及的激光2d/3d传感器位置关系示意图。

图5为本新型涉及的走行机构的主体结构原理示意图。

图6为本新型涉及的锁紧机构的主体结构原理示意图。

图7为本新型涉及的检测单元的内部结构原理示意图。

图8为本新型涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统工作流程示意图。

图9为本新型涉及的自校准原理示意图。

具体实施方式：

为了能够清楚的说明本方案的技术特点，下面结合实施例对本新型作进一步的说明。

实施例1

本实施例涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统的主体结构包括有两个用以检测的检测单元1、一个用以支撑及连接的安装支架2、手操器3，其中检测单元1的主体结构包括有走行机构1.1、扫描机构1.2、控制单元1.3、水平检测传感器1.4、供电单元1.5、温湿度传感器1.6，走行机构1.1与扫描机构1.2相连接，以实现行进的同时进行扫描；水平检测传感器1.4安装于扫描机构1.2的后侧；控制单元1.3、与走行机构1.1、扫描机构1.2、水平检测传感器1.4进行通讯，进行上述部件的信息收集与处理；供电单元1.5给走行机构1.1、扫描机构1.2、控制单元1.3、水平检测传感器1.4供电；

本实施例中走行机构1.1的主体结构包括有动力轮1.1.1、支架1.1.2、辅助轮1.1.3、编码器1.1.4；其中动力轮1.1.1为伺服轮，能够精准控制走行距离，编码器1.1.4设置于动力轮1.1.1内部，其中辅助轮1.1.3水平设置于动力轮1.1.1前侧，支架1.1.2为双构架侧装板1.1.2.1结构，动力轮1.1.1、辅助轮1.1.3位于支架1.1.2中间靠下处并与其双支撑板相连接；电源1.7、伺服控制器1.8均设置于构架侧装板1.1.2.1中间处，其中伺服控制器1.8与动力轮1.1.1连接，以进行控制；

扫描机构1.2的主体结构包括有滑台1.2.1、激光2d/3d传感器1.2.2，其中激光2d/3d传感器1.2.2有三组，设置于两双构架侧装板1.1.2.1之间上部靠前处，且位于滑台1.2.1的上部，滑台1.2.1能够带动激光2d/3d传感器1.2.2沿纵向移动，以调节其角度；

控制单元1.3的主体结构包括有工控机、gps定位模块、4g模块、无线通讯模块构成集成封装，通过gps定位模块、4g模块、无线通讯模块能够与计算机进行通讯；

安装支架2的主体结构包括有承载框架2.1，锁紧机构2.2，基准杆件2.3，其中插接式的承载框架2.1为三角布置结构，两端分别与构架侧装板1.1.2.1插入式连接，基准杆件2.3位于承载框架2.1的下侧，通过锁紧机构2.2与单元支架1.1.2连接，其中锁紧机构2.2的主体结构包括有磁力凹板2.2.1、顶簧2.2.2、基座2.2.3，磁力凹板2.2.1通过顶簧2.2.2与基座2.2.3相连接，构成整体锁紧机构，锁紧机构的基座2.2.3与单元支架1.1.2相连接，基座2.2.3与1.1.2.1构件侧板相连接；其中磁力凹板2.2.1、顶簧2.2.2结构能够实现快速安装，同时保证安装的精确与稳定；

其中手操器为市售业平板电脑，电脑内设有相关联程序；

进一步的，本实施例中的支架1.1.2的主体结构包括有竖直设置的两片构架侧装板1.1.2.1、用以连接两片构架侧装板1.1.2.1的构架稳固联杆1.1.2.2、支架装配构件1.1.2.3，构架稳固联杆1.1.2.2、支架装配构件1.1.2.3均位于两侧构架侧装板1.1.2.1之间并与其相连，其中安装支架装配构件1.1.2.3共有三个，采用三角形方式布置，以保证系统整体安装精度和稳定，实现快速拆装；支架装配构件1.1.2.3配合安装支架2能够使得系统装备引入误差降低；

进一步的，本实施例中控制单元1.3、供电单元1.5在检测单元1内并靠上部设置，其中控制单元1.3位于供电单元1.5的前侧，其中温湿度传感器1.6位于控制单元1.3的前侧，以便于在测量时不受其他部件的遮挡与干扰；

本实施例在使用时，具体操作方法按照如下步骤进行：

步骤一、进行自校准

s1、滑台1.2.1、移动激光2d/3d传感器1.2.2、水平检测传感器1.4之间为刚性连接，移动激光2d/3d传感器1.2.2标定部件，所得轮廓可与基准轮廓对比，若匹配则说明移动激光2d/3d传感器1.2.2无故障；

s2、标定部件位于基准杆件上刚性连接，因此标定部件之间空间相对位置关系固定，检测单元1能够通过检测得到基准标定部件轮廓空间坐标，计算出自身相对于标定部件相对空间姿态位置，检测铁轨的轮廓空间坐标将以此为参照对象，由此排除修正由于快捷安装配合间隙引入的安装误差；

s3、水平检测传感器1.4检测结果依据上述修正标定互相验证，系统整体依据水平检测传感器1.4读数修正；

步骤二、具体运算方法：

如图9所示，基准杆件左右两侧有基准标定部件，标定部件为三棱柱体，棱柱凸起边所在直线共面，左右两侧棱柱凸起边所在直线平行，并与右侧左右两侧棱柱凸起边所在直线平行；其中线2与线3间距为d，两端标定平行线1与线4间距与两端标定平行线5与线8间距相等为d1；

s1、左侧3d图像扫描坐标组成矩阵数组

s2、水平坐标传感器采集到绕着x轴倾角为α1，绕y轴倾角为β1，按α1、β1旋转坐标系得到

s3、按x坐标将a2[n]分成如下三个区域坐标矩阵数组

a21[i]取值a2[n](p2≤x1[n])

a22[j]取值a2[n](x1[n]≤p1)

a23[k]取值a2[n](p1<x1[n]<p2)

s4、在a21[i]中按照δy步进，δy为y轴方向分辨率2倍，搜索nδy<y1[i]≤δy(n+1)内z21[i]值最大的点，取得平面内高点组成新的矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线1经过的点；

s5、求矩阵数组b1[r]在z＝0平面投影直线

求得在z＝0平面投影直线方程为y＝b1x+a1，既直线1的投影方程；

s6、按照步骤s5方法求得b1[r]在x＝0平面投影直线y＝b11z+a11；

s7、按照步骤s4和步骤s6方法，求得a22[j]平面内高点矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线4经过的点；求得该矩阵数组在z＝0平面投影直线y＝b2x+a2，在x＝0平面投影直线y＝b22z+a22，既直线4的投影方程；

s8、按照步骤s4步骤s6方法，求得a23[k]平面内高点矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线3经过的点；求得该矩阵数组在z＝0平面投影直线y＝b3x+a3，在x＝0平面投影直线y＝b33z+a33，既直线3的投影方程；

s9、如果y＝b1x+a1与y＝b2x+a2不平行，不匹配基准轮廓特征属性，则系统无法通过自检，如果平行则求绕z轴旋转角γ1

γ1＝arccot(b1)；

s10、取距离y＝b1x+a1与y＝b2x+a2相等的直线既直线2在z＝0平面投影方程；

s11、取距离y＝b11x+a11与y＝b22x+a22相等的直线既直线2在x＝0平面投影方程；

s12、计算与y＝b3x+a3交点解得

s13、将步骤s10中x1值带入y＝b33z+a33推得

s14、综上得左侧坐标系矫正参数绕xyz旋转角为α1、β1、γ1，平移量为x1、y1、z1,

s15、按照步骤s1至步骤s14方法，对右侧3d图像扫描坐标组成矩阵数组处理能够推得三条在z＝0平面投影直线方程在z＝0平面投影直线y＝c1x+d1，在x＝0平面投影直线y＝c11z+d11，既直线5的投影方程；

在z＝0平面投影直线y＝c2x+d2，在x＝0平面投影直线y＝c22z+d22，既直线8的投影方程；在z＝0平面投影直线y＝c3x+d3，在x＝0平面投影直线y＝c33z+d33，既直线7的投影方程；并通过y＝b11x+a11与y＝b22x+a22平行度自检，若不平行则无法通过本单元自检；

通过自检、则可推得在z＝0平面投影直线在x＝0平面投影直线既直线6的投影方程；可推得右侧坐标系矫正参数：绕xyz旋转角为α11、β11、γ11，平移量为x11、y11、z11；

s16、求y＝b1x+a1与y＝b2x+a2距离

求y＝c1x+d1与y＝c2x+d2距离

若d1与e1不相等，则说明标准杆件形变或扫描单元机械机构形变倾角偏转，则系统整体无法通过自检，如果相等通过自检，推得左侧3d图像坐标系中心和右侧3d图像坐标系中心平行于x偏移量为

s17、求y＝b11x+a11与y＝b22x+a22距离差值

求y＝c11x+d11与y＝c22x+d22距离差值

若d11与e11不相等，则说明标准杆件形变或扫描单元机械机构形变倾角偏转，则系统整体无法通过自检，如果相等通过自检，推得左侧3d图像坐标系中心和右侧3d图像坐标系中心平行于z偏移量为

综上,完成系统自检，相互验证，并求得左侧3d图像自校准参数xyz旋转角为α1、β1、γ1，平移量x1、y1、z1，右侧3d图像自校准参数xyz旋转角为α11、β11、γ11，平移量x11、y11、z11，以及右侧3d图像相对左侧3d图像平移量x12、z12由上诉所得参数修正由于快捷安装配合间隙引入的安装误差；

步骤三、铁轨轮廓检测：

自校准完成后，扫描机构1.2扫描铁轨3d轮廓，依据校准结果配准各单元测试结果，形成整体检测轮廓；

s1、轨距：以一边铁轨轮廓边沿为基准线垂直延伸向另外一边铁轨边沿，长度为轨距，多点检测，避免了由于人工未能将量具与铁轨垂直测量引入误差，多点位检测增加准确度同时可以同时验证两根铁轨检测段的平行度；

s2、轨高：通过s1中多点轨距以及铁轨轮廓边沿为基准线垂直延伸向另外一边铁轨边沿与大地水平得夹角计算轨高；

s3、轨道延伸夹角：以轨道延伸方向与大地水平得出夹角；

s4、铁轨轮廓：坐标修正后，以与铁轨垂直面为切面可以获取铁轨轮廓，同时能够获得轨道相对于地面水平位置关系，为轨道磨损进一步分析提供水平信息；

s5、其他：两条钢轨检测段的廓空间3d信息，以及和大地水平关系，能够根据需要进一步提取数据；

步骤四、进行测量：

s1、现场快速组装检测本实施例涉及的便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，手操器3通过无线连接两个检测单元1，完成设备整体初始化；

s2、左右单元检测单元1分别控制滑台1.2.1、移动激光2d/3d传感器1.2.2前段扫描标定杆标志物，得出3d图像；

s3、所得数据对比左右两侧出厂标定基准3d图像判定是否在误差范围，通过三个激光2d/3d传感器1.2.2数据互为验证可以推断哪一个传感器可能出现故障，如果故障报警退出；

s4、无故障检测则进一步读取水平检测传感器1.4的读数，各自修正本单元的三维空间坐标系；

s5、对比左右检测单元1数据与出厂前标定时标定杆数据，判定标定杆是否出现形变，如果形变故障报警退出；

s6、依据标定杆修正整体坐标系，通过水平检测传感器1.4出厂标定信息，建立依据大地水平面为基准的坐标系，开始整体扫描铁路轨道3d图像；

s7、温湿度传感器1.6检测当前温湿度；

s8、识别铁轨、轨顶面、轨道边缘在内的特征信息，依据温湿度修正，进一步计算出轨距、轨高、轨道延伸角、轨廓在内的特征信息；

s9、检测单元1获取gps定位信息、获取走行编码器走行信息，控制单元1.3通过4g模块上传上述信息；

s10、自动行走移动至下一个检测点进行检测。

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