随着我国高铁技术的发展与成熟,列车速度越来越快,各地区之间往来沟通愈加便捷,极大地便利了人们的出行与货物运输,但是同时高速行驶的列车对钢轨带来了较大的接触压力,为了保障行车安全,铁路部门对钢轨的尺寸质量提出了严格要求。目前各大钢厂与焊轨基地主要采用人工测量方法进行出厂钢轨的质量检测,作为接触式测量方法,人工测量方法存在范围小、效率差、精度低等缺点,且容易受主观因素影响,造成错查、漏查等情况,而且缺乏数据支撑,无法复查比对,严重影响钢轨生产效率。本文基于结构光三角测量原理设计了一种搭载组合传感器的钢轨廓形动态在线检测系统,替代人工完成钢轨在运动条件下的全断面轮廓重现和尺寸测量以及合格判定,实现无接触、高效、高精度、智能化的钢轨几何尺寸检测。本文主要研究内容以及成果如下:1.本系统采用4个3D智能传感器建立多传感器全方位钢轨检测模型,基于结构光三角测量获取光条覆盖断面的图像坐标,经过传感器标定完成同一坐标系下钢轨分散轮廓的融合。提出一种基于最小距离约束的轮廓配准拼接方法实现钢轨全断面轮廓的重现,最后采用加权最小二乘拟合与迭代优化方法对钢轨不规则廓形进行分段拟合,获取轮廓的特征点完成钢轨几何尺寸参数的高精度测量以及合格判定。2.本系统模拟现场产线输送辊道搭建了驱动轮结合同步轮轨的机械传动系统,实现钢轨快速前进状态下的稳定测量,大大提高了测量效率。3.本系统针对光照、温度、灰尘、振动等影响进行了一系列改进设计,保证系统测量精度。本文分别通过静态比测与动态重复性测量验证系统精度与稳定性,分别得到静态最大对比误差0.06mm,动态重复误差为0.06-0.09mm,满足钢轨质量检测要求,证实本系统的稳定性、准确性、实用性以及便捷性。而且本系统算法精简,系统完善,操作简单,为钢轨全断面轮廓检测提供了理论与实际参考价值。