高速铁路的快速发展极大推动了我国经济增长,方便了人们的出行和货物运输,与此同时,对钢轨的质量要求也更加严格。当前,我国各焊接钢轨基地对钢轨廓形检测还主要依靠人工检测,不仅需要更多的劳动力,而且测量精度低、耗时长、数据不便保存,严重阻碍了高速铁路的快速发展。随着激光检测技术的发展,非接触式廓形检测已成为焊前钢轨廓形检测技术的重要手段。因此,本文采用高精度激光轮廓仪,研发一种高精度、高效率、高自动化程度的钢轨廓形检测系统,满足我国钢轨焊前检测的需要。本文基于直射式激光三角测距法,利用4个激光轮廓仪分别同时高速采集钢轨顶、底、左、右四个面的轮廓数据,先对轨腰特征点进行提取分割,再通过Newton迭代算法求取轨腰处圆弧的圆心并与基准坐标进行特征点匹配求取变换矩阵,实现了4个激光轮廓仪坐标的统一,完成了钢轨轮廓的精准拼接重建。为了实现高精度测量,利用上位机对数据进行预处理,使用自适应阈值的弦高差法剔除异常点,避免了钢轨表面铁屑的影响;利用双正交小波法对剔除异常点后的数据进行去噪,使去噪后的数据更加真实反映钢轨廓形;最后通过改进的最小绝对残差法对数据线性拟合。为了完善本系统的功能,根据人工测量方法,采用共面法搭建了扭曲度测量模型,采用弦测法搭建了平直度测量模型,采用二面角法搭建了垂直度测量模型,实现了钢轨的全面测量。从重复性精度和准确性精度对本系统进行现场测试,重复性测试极限误差小于0.05mm,标准差不超过0.015mm;准确性测试对比误差在0.000～0.015mm之间,满足铁道部规定标准,证明本系统可以准确可靠地完成钢轨廓形和特征参数的检测。