(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211011741.0 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 华东交通大 学 地址 330013 江西省南昌市经开区双港东 大街808号 申请人 程宵 (72)发明人 程宵　董文涛　姚道金　王晓明　 祝振敏　黄永安　 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于多模态传感的转向架数字模型与 曲面重构方法 (57)摘要 本发明涉及轨道交通车辆关键部件智能化 监测领域， 特别涉及一种基于多模态传感的转向 架数字模型与曲面重构方法， 列车转向架曲面划 分并在监控端生成三维数字模型， 优化柔性多模 态传感功能与结构布局， 用于知转向架不同位置 的状态信息 （温度、 风压、 应变） ， 转向架的受力状 态信息传输到计算机上， 并且附加在转向架三维 模型的指定位置， 动态更新转向架受力云图， 反 映转向架受力状态的连续变化， 在线转向架动态 性能评估， 设置合理阈值， 用于预警转向架运行 的动态性能， 提升转向架的智能化监测与远程监 控水平。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115358007 A 2022.11.18 CN 115358007 A 1.一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 主要流程包 括： 1） 根据转向架构架的曲面构型， 提出与转向架曲面逼近的算法实现转向架构架的曲面 分割； 2） 在计算机上绘制基于转向架曲面模型的3D模型； 3） 设计大面积柔性传感器传感阵列， 传感单元与转向架构架曲面的分割网格一一对 应， 用于优化柔性传感器的功能与结构布局， 实现转向架曲面不同位置下状态数据的同步 感知； 4） 柔性多功能传感器共形贴装在转向架构架曲面上， 用于感知转向架不同位置的状态 信息 （温度、 风压、 应 变） ； 5） 并且与柔性多功能传感器集成在一起数据采集与无线传输模块， 将采集到转向架运 行过程的状态数据 （温度、 风压、 应 变） 信息传输 到远程终端上； 6） 构建传感器数据与转向架分割曲面位置对应关系， 生成包含转向架曲面位置信 息与 传感器数据信息的数据结构； 7） 新生成的数据 结构将附加在计算机上转向架3D模型上， 并在模型对应位置上动态显 示传感器的数据， 实现转向架受力情况的可视化显示； 8） 针对转向架构架的动态应变传感数据， 结合应变传感器所在的位置信息， 不用位置 传感器数据之间的曲面拼接， 用于转向架构架上应变传感器的动态显示， 设置合理的应力 云图标尺， 能够在转向架上显示出动态应变的云图信息， 直观反映转向架应变状态信息， 同 样可以在转向架上显示出温度、 风压云图信息； 9） 将连续采集到的转向架表面多参量数据实时附加在转向架表面， 动态更新转向架受 力云图， 反映转向架受力状态的连续变化； 10） 在线转向架动态性能评估， 设置合理阈值， 用于预警转向架运行的动态性能。 2.根据权利要求1所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其 特征在于， 发明一种基于柔性多功能传感器的转向架受力状态重构的输入接口， 柔性多功 能传感器贴装在转向架上实时采集转向架的受力状态信息， 结合转向架的形状结构信息以 及在计算机终端上绘制了转向架的三维模型信息， 转向架的受力状态信息传输到计算机 上， 并且附加在转向架三维模型 的指定位置， 在转向架模型上实时显示出转向架指定位置 上传感状态信息， 柔性多功能传感器数据用于采集转向架环境和结构状态信息， 作为计算 机上三维模型的输入接口， 为重构转向架曲面受力情况提供支撑， 算法应用与动态推广。 3.根据权利要求1到2所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 基于现有转向架几何形状信息， 在计算机上生成转向架的三 维模型， 将柔性多 功能传感的受力状态数据直接加载在转向架曲面的对应位置， 生成与绘制不同形式的云 图， 直观表示出转向架的受力状态， 为 转向架的远程智能运维提供技 术支持。 4.根据权利要求1到3所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 柔性多功能传感器构建了转向架实体与计算机上转向架三维模型之间的桥 梁， 柔性传感数据实时采集转向架的多参量数据并实时传输给出计算机， 然后加载到转向 架三维模型上， 动态显示出转向架的受力状态信息， 通过实时监测计算机上转向架三维模 型的受力状态数据， 就可以直观反映转向架的实际工况。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358007 A 25.根据权利要求1到4所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 提出与转向架曲面逼近的算法实现转向架构架的曲面分割， 转向架曲面生成 相应的网格形状， 传感器单元与转向架曲面网格一一对应， 优化转向架的曲面网格能够实 现传感器布局优化， 优化设计柔性多功 能传感器结构， 实现转向架曲面网络多参量状态数 据的同步采集。 6.根据权利要求1到5所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 传感器数据与转向架位置坐标信息结合在一起， 构建传感器数据与转向架分 割曲面位置对应关系， 生成包含转向架曲面位置信息与传感器数据信息的数据结构， 用于 存储转向架构架位置与多参量数据， 用于表示位置信息与多种传感信息结合数据， 为转向 架构架曲面的动态显示策略提供支持。 7.根据权利要求1到6所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 新生成的数据结构将附加在计算机上转向架3D模型不同网格单元， 提出网格 生成与拼接方法在转向架构架曲面上同步显示转向架构架表面的受力状态信息， 选取合适 的受力状态标尺， 能够直观动态实时显示 转向架应 变状态信息 。 8.根据权利要求1到7所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 在计算机三维模型上转向架的多种受力状态信息能够直观地显示出来， 也就 展示出转向架受力状态， 结合工程经验可以提出合适的转向架受力等级划分准则， 用于评 估转向架的安全性能， 实现转向架性能的精准 运维， 提高转向架的寿命周期与安全性能。 9.根据权利要求1到8所述的一种基于多模态传感的转向架数字模型与曲面重构方法， 其特征在于， 当前针对的监测对 象为转向架， 当前技术方法也能够拓展轨道交通车辆的其 它部件中， 同样在计算机上绘制出对应的三 维模型， 设计相应的传感器， 为轨道交通车辆部 件与计算机上三维模型提供相应的数据接口， 实现轨道交通车辆 部件的远程 运维。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358007 A 3