CN102172869B - 基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法，将计算机优化的结果图形化地显示出来，供操作人员直观地进行查看，并进一步对优化结果进行手工微调，使优化结果达到最优，全面实现轨道板数控磨床的优化打磨。本发明所涉及的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法的技术步骤包括：激光测量毛坯板的外形数据、获取轨道板板内坐标数据、计算初始打磨量、图形化显示毛坯板坐标数据和板内坐标数据、程序进行打磨量优化、计算优化后新打磨量、图形显示优化后的毛坯板坐标数据和板内坐标数据、手动微调优化结果、计算磨轮运动路径并进行打磨。

Description

基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法

技术领域

本发明涉及高速铁路建造工程，特别是涉及铺设高速铁路轨道板的打磨方法。

背景技术

高速铁路采用无砟轨道技术，将铁轨铺设在经过打磨并紧密排列的轨道板上，使路面平顺性能好，从而确保高速列车在350公里/小时以上设计时速下行驶不会颠簸、降低粉尘、安全运行。铺设高速铁路，要采用大量的轨道板，轨道板的打磨利用数控磨床进行，而且要采用打磨量优化技术保障打磨效果，轨道板的打磨成为高速铁路工程建设中的重要方面之一。 

通常，在利用数控磨床进行轨道板打磨作业中，轨道板打磨优化后，整个优化结果均在工控计算机中的后台存储，操作人员并不能直观地看到优化结果如何，是否达到最优，或者优化出错，根据这个结果可能打磨出不理想的轨道板甚至废品板。

发明内容

针对现有轨道板打磨技术中所存在的问题，本发明推出了轨道板数控磨床优化打磨的图形显示方法，不仅将计算机优化的结果图形化地显示出来，供操作人员直观地进行查看，还提供进一步对优化结果进行手工微调，使打磨优化结果更好、更安全。

本发明所涉及的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法的技术步骤包括：测量毛坯板的外形描述坐标值数据、获取轨道板板内坐标值数据、计算初始打磨量、图形化显示毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、打磨量优化计算、图形显示优化后的毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、手动微调优化结果、计算磨轮运动路径并进行打磨。

1、测量毛坯板的外形描述坐标值数据

数控磨床使用激光扫描系统测量毛坯板（打磨前的轨道板）的外形描述坐标值数据。

2、获取轨道板板内坐标值数据

打磨优化过程中必须事先获得轨道板打磨后应具有的各项外形描述坐标值数据，即板内坐标值值数据。板内坐标值数据由铁路线路设计的轨道板在铺设铁路中的位置参数通过数据处理后获得，并通过网络传输到数控磨床数据库中，在打磨优化时使用。

3、计算初始打磨量

数控磨床在获得毛坯板外形描述坐标值数据后从数控磨床数据库中读取对应轨道板的板内坐标值数据，并根据这两部分数据计算出初始打磨量。由于尚未优化，因此此时打磨量通常较大。

4、图形化显示毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据

初始打磨量计算完毕后，数控磨床即在显示器上显示根据毛坯板和板内坐标值数据绘制出的两条曲线。

5、打磨量优化计算

在数控磨床显示器上显示毛坯板、板内坐标的打磨曲线后，对现有板内坐标值数据进行优化，计算优化打磨量。

6、图形显示优化后的毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据

在优化并计算新打磨量后，数控磨床显示器上显示根据毛坯板和优化后的板内坐标值数据绘制出的曲线图，通过对比显示优化效果。

7、手动微调优化结果

若“步骤6”的优化效果未达到要求，则进一步人工微调，获得最优结果。人工微调过程是在实时观察图形显示优化结果中进行。

8、计算磨轮运动路径并进行打磨

当达到最优后，数控磨床根据这些优化参数计算出磨轮运动路径，使磨轮依次经过优化完的各个板内坐标点，也就是将毛坯板打磨成符合铁路铺设要求的轨道板，从而完成整个打磨任务。

本发明所涉及的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法，将计算机优化的结果图形化地显示出来，供操作人员直观地进行查看，并进一步对优化结果进行手工微调，使优化结果达到最优，全面实现轨道板数控磨床的优化打磨。

附图说明

图1为本发明涉及的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法的操作流程图。

具体实施方式

结合附图进一步说明本发明的技术方案。

图1显示了本发明所涉及的轨道板优化打磨方法的操作流程，如图1所示，本发明所涉及的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法的技术步骤包括：测量毛坯板的外形描述坐标值数据、获取轨道板板内坐标值数据、计算初始打磨量、图形化显示毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、打磨量优化计算、图形显示优化后的毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、手动微调优化结果、计算磨轮运动路径并进行打磨。

所述测量毛坯板的外形描述坐标值数据是数控磨床的第一步工作，轨道板进入数控磨床后，即用激光扫描系统测量毛坯板的外形描述坐标值数据，以供进行优化计算时使用。

所述获取轨道板板内坐标值数据，在普通PC机上即可完成。轨道板板内坐标值数据，在铁路设计上通称板内坐标值，是轨道板打磨后应具有的各项外形描述坐标值数据，由铁路线路设计的轨道板在铺设铁路中的位置参数通过数据处理后获得，并通过网络传输到数控磨床数据库中，供数控磨床优化时读取。

所述计算初始打磨量，是根据毛坯板外形描述坐标值数据和对应板的板内坐标数据值计算出该毛坯板在Y、Z两个坐标轴方向上的打磨量。由于此时尚未进行打磨量优化，因此这一步骤计算出打磨量通常较大，一般达到十几毫米的级别。

所述图形化显示毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据，是在数控磨床显示器上根据毛坯板外形描述坐标值数据、板内坐标值数据绘制出两者的曲线图，从中直观地看到轨道板可能的放置情况，以及打磨量的大小，在界面的侧面还将计算出来的初始打磨量显示出来。

所述打磨量优化计算是在数控磨床显示器上显示毛坯板、板内坐标的打磨曲线后，用户点击“优化”按钮对现有的板内坐标值数据进行优化，再根据毛坯板值数据和优化后的板内坐标值数据，计算出新的打磨量，此时的打磨量将比初始打磨量减少很多。但此时的新打磨量由于优化过程的限制，并不一定是最优的结果。

所述图形显示优化后的毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据，是在优化并计算新打磨量后，数控磨床在显示器上显示根据毛坯板和优化后的板内坐标值数据绘制出的曲线图。用户可以和优化前的图像进行对比，可以发现优化后可以减少很大的打磨量，优化效果明显。并核实新打磨量是否符合打磨效率要求，并根据图像显示的内容判断是否还有进一步优化的可能，从而最终决定是否进行人工微调。

所述手动微调优化结果，是在上述优化前后图像对比后，如果新打磨量尚需进一步减少，并且根据图像判断出还有进一步优化的可能，用户则可以根据数控磨床界面上提供的各个微调按钮，对显示出来的板内坐标值曲线进行绕X、Y、Z轴的旋转和平移操作，最终得到一个最优的效果。人工微调过程是在实时观察图形显示优化结果中进行，计算机记录所有微调操作，并实时计算出新的Y、Z打磨量，同时更新显示器上的毛坯板、板内坐标值数据图像。用户可以根据实时显示的图像和下面的打磨量，判断当前是否已经达到最优。

所述计算磨轮运动路径并进行打磨，是在实时观察图形并进行人工微调后，数控磨床根据这些优化参数计算出磨轮运动路径，使磨轮依次经过优化完的各个板内坐标点，即可将毛坯板打磨成符合铁路铺设要求的板，从而完成整个打磨任务。

Claims (3)

1.一种基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法，其特征在于，技术步骤包括：测量毛坯板的外形描述坐标值数据、获取轨道板板内坐标值数据、计算初始打磨量、图形化显示毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、打磨量优化计算、图形显示优化后的毛坯板坐标值数据和板内坐标值数据、手动微调优化结果、计算磨轮运动路径并进行打磨；所述手动微调优化结果，是在上述优化前后图像对比后，如果新打磨量尚需进一步减少，并且根据图像判断出还有进一步优化的可能，用户根据数控磨床界面上提供的各个微调按钮，对显示出来的板内坐标值曲线进行绕X、Y、Z轴的旋转和平移操作，最终得到一个最优的效果；人工微调过程是在实时观察图形显示优化结果中进行，计算机记录所有微调操作，并实时计算出新的Y、Z打磨量，同时更新显示器上的毛坯板、板内坐标值数据图像；用户根据实时显示的图像和下面的打磨量，判断当前是否已经达到最优。

2.根据权利要求1所述的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法，其特征在于，所述获取轨道板板内坐标值数据，从铁路线路设计的轨道板在铺设铁路中的位置参数通过数据处理后获得，并通过网络传输到数控磨床数据库中。

3.根据权利要求1所述的基于可视化的轨道板数控磨床优化打磨方法，其特征在于，所述图形显示优化后的毛坯板外形坐标值数据和板内坐标值数据，是在数控磨床显示器上依次绘制出毛坯板坐标值数据曲线图、板内坐标值数据曲线图，同时还将计算出来的初始打磨量显示出来，通过对比显示优化效果。

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