钢铝复合接触轨磨损检测系统及方法

1.一种钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，包括：检测控制单元，磨损检测单元，分别与检测控制单元和磨损检测单元连接的数据采集单元，其中，检测控制单元用于：向数据采集单元发送检测开始信号和/或检测停止信号；数据采集单元安装在列车底部，用于：在列车运行过程中，根据接收的检测开始信号和/或检测停止信号后，开始或停止采集钢铝复合接触轨的状态数据；将钢铝复合接触轨的状态数据发送至磨损检测单元；磨损检测单元，用于根据钢铝复合接触轨的状态数据，获得钢铝复合接触轨的磨损数据；磨损检测单元具体用于：获取标定板上的多组控制点对和激光线；根据标定板上的多组控制点对和激光线，确定结构光平面三维模型；将钢铝复合接触轨的图像数据，输入至结构光平面三维模型，获得钢铝复合接触轨的图像数据对应的钢铝复合接触轨的空间位置；根据钢铝复合接触轨的图像数据和对应的钢铝复合接触轨的空间位置，获得钢铝复合接触轨的磨损数据；磨损检测单元获得钢铝复合接触轨的磨损数据的过程包括：根据钢铝复合接触轨的图像数据，获得多条接触轨边缘轮廓线的曲率；根据多个接触轨边缘轮廓线的曲率，建立测量基准坐标系；将钢铝复合接触轨的图像数据和对应的钢铝复合接触轨的空间位置，以及标准钢铝复合接触轨的图像数据输入至测量基准坐标系，在测量基准坐标系下对比钢铝复合接触轨的图像数据与标准钢铝复合接触轨的图像数据，获得钢铝复合接触轨磨损数据；磨损检测单元确定结构光平面三维模型的过程包括：根据标定板上的多组控制点对和激光线，确定多个特征点；根据相机内定向参数和多组控制点对获得相机相对标定板的外定向参数；计算多个特征点在标定板上的坐标；根据相机的内定向参数、相对标定板的外定向参数和控制点，获得特征点在相机坐标系中的坐标；根据特征点在标定板上的坐标，和特征点在相机坐标系中的坐标，确定结构光平面三维模型；采用如下公式，根据钢铝复合接触轨的图像数据，获得多条接触轨边缘轮廓线的曲率：其中，k为图像数据中接触轨边缘轮廓上的点(x i ，y i )的曲率；m 1 ，m 2 为接触轨边缘轮廓上的点，m 1 ，m 2 的坐标分别为(x i-n ，y i-n )和(x i+n ，y i+n )的坐标，n取4～6；x i ，y i 为坐标点；Δs为m 1 ，m 2 两个点间的弧长；根据多个接触轨边缘轮廓线的曲率，建立测量基准坐标系时，比较曲率最大值确定测量基准的3个坐标点A、B、C，并建立测量基准坐标系，AB与AC交点为坐标原点，AB向为X轴、AC向为Y轴；光源发出的激光垂直切割接触轨，在调试阶段，在接触轨上粘贴对标基准线，调节光源，通过图像算法计算激光线与对标基准线的夹角，夹角小于1°即完成；图像算法如下：其中，θ为激光线与对标基准线的夹角；(x 1 ,y 1 ,z 1 )为激光线上第一点坐标，(x 2 ,y 2 ,z 2 )为对标基准线上第二点坐标，(x 3 ,y 3 ,z 3 )为第一点坐标和第二点坐标组成的直线上的一点。 2.如权利要求1所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，还包括与磨损检测单元连接的预警单元，用于根据接收的钢铝复合接触轨的磨损数据，发出预警信息；磨损检测单元还用于：向预警单元发送钢铝复合接触轨的磨损数据。 3.如权利要求1所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，钢铝复合接触轨的状态数据包括钢铝复合接触轨的图像数据、压力数据和温度数据中的其中一种或任意组合。 4.如权利要求3所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，数据采集单元包括：相机，用于拍摄钢铝复合接触轨，获得钢铝复合接触轨的图像数据。 5.如权利要求3所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，数据采集单元还包括光源，用于发出激光，照亮钢铝复合接触轨；相机具体用于：在光源发出激光时，拍摄钢铝复合接触轨，获得钢铝复合接触轨的图像数据；激光与相机之间的夹角在设定范围内。 6.如权利要求5所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，数据采集单元还包括反射镜，用于：将光源发出的激光汇聚于接触轨上。 7.如权利要求4所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，数据采集单元安装在列车底部的车体上，或数据采集单元安装在列车底部的转向架上。 8.如权利要求1所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，预警单元还用于：判断钢铝复合接触轨的磨损数据是否超出钢铝复合接触轨的设定标准值；若钢铝复合接触轨的磨损数据超出钢铝复合接触轨的设定标准值，发出预警信息。 9.如权利要求1所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，其特征在于，还包括存储器，用于存储钢铝复合接触轨的状态数据、钢铝复合接触轨的磨损数据和磨损预警数据。 10.一种钢铝复合接触轨磨损检测方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至9任一项所述的钢铝复合接触轨磨损检测系统，包括：在列车运行时，获得钢铝复合接触轨的状态数据；根据钢铝复合接触轨的状态数据，获得钢铝复合接触轨的磨损数据；根据钢铝复合接触轨的状态数据，获得钢铝复合接触轨的磨损数据，包括：获取标定板上的多组控制点对和激光线；根据标定板上的多组控制点对和激光线，确定结构光平面三维模型；将钢铝复合接触轨的图像数据，输入至结构光平面三维模型，获得钢铝复合接触轨的图像数据对应的钢铝复合接触轨的空间位置；根据钢铝复合接触轨的图像数据和对应的钢铝复合接触轨的空间位置，获得钢铝复合接触轨的磨损数据；根据钢铝复合接触轨的图像数据和对应的钢铝复合接触轨的空间位置，获得钢铝复合接触轨的磨损数据，包括：根据钢铝复合接触轨的图像数据，获得多条接触轨边缘轮廓线的曲率；根据多个接触轨边缘轮廓线的曲率，建立测量基准坐标系；将钢铝复合接触轨的图像数据和对应的钢铝复合接触轨的空间位置，以及标准钢铝复合接触轨的图像数据输入至测量基准坐标系，在测量基准坐标系下对比钢铝复合接触轨的图像数据与标准钢铝复合接触轨的图像数据，获得钢铝复合接触轨磨损数据。 11.如权利要求10所述的钢铝复合接触轨磨损检测方法，其特征在于，还包括：根据钢铝复合接触轨的磨损数据，获得预警信息。 12.如权利要求10所述的钢铝复合接触轨磨损检测方法，其特征在于，钢铝复合接触轨的状态数据包括钢铝复合接触轨的图像数据、压力数据和温度数据中的其中一种或任意组合。 13.如权利要求10所述的钢铝复合接触轨磨损检测方法，其特征在于，根据钢铝复合接触轨的磨损数据，获得预警信息，包括：判断钢铝复合接触轨的磨损数据是否超出钢铝复合接触轨的设定标准值；若钢铝复合接触轨的磨损数据超出钢铝复合接触轨的设定标准值，发出预警信息。 14.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求10至13任一所述方法。 15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求10至13任一所述方法的计算机程序。