CN106546176A - 一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，涉及铁路管理技术领域，包括测量装置、机柜和控制台，测量装置包括刚性支架、测量横梁、激光器组和钢轨四方向定位器，刚性支架上沿钢轨进入方向分别设有激光器组A、激光器组B和激光器组C，激光器组A的右侧设有钢轨四方向定位器I，激光器组A与激光器组B之间设有钢轨四方向定位器II，激光器组B与激光器组C之间设有钢轨四方向定位器III，激光器组C的左侧设有钢轨四方向定位器IV，机柜与测量装置连接，控制台与机柜连接，钢轨外观与缺陷检测装置利用激光测量技术，采用三组激光器共八个二维激光传感器采集钢轨轮廓数据。

Description

一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置

技术领域

本发明涉及铁路管理技术领域，具体涉及一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置。

背景技术：

目前高速铁路都采用了无缝钢轨的轨道铺设形式，无缝钢轨的焊缝接头的平直度将会直接影响钢轨的平直度，在铺轨作业过程中，钢轨焊缝位置的平直度不合格的钢轨一方面增加钢轨精调的难度和周期，另一方面很难保证钢轨的长期稳定性。所以无缝钢轨的焊接部位的平直度是确保无缝线路整体平直度的重要因素。在无缝钢轨的焊接作业中，钢轨的外观几何尺寸，特别是钢轨的轨顶宽、轨底宽、轨高、平直度和扭曲度等参数，是影响焊接后钢轨平直度的重要因素，其原因如下：

1)钢轨断面尺寸(特别是轨顶宽、轨高、轨底宽等参数)；当焊接在一起的两根钢轨端部的轨顶宽或轨底宽尺寸不一致或差别较大时，焊接后的钢轨的侧面平直度就难以保证；当钢轨高的尺寸不一致或差别较大时，焊接后的钢轨的顶面平直度就难以保证；这样，一方面将增加焊接后打磨的工作量，降低焊接作业的效率，提高焊接成本外，另一方面也降低了成品钢轨的质量；

2)钢轨端部的平直度和扭曲度：焊接在一起的两根钢轨端部的顶面平直度、侧面平直度或扭曲度直接影响焊接后钢轨的平直度和扭曲度，这将增加焊接后打磨的工作量，同时还对焊接后的调直工艺提出更高的要求，增加调直的周期，也将降低成品钢轨的质量。

所以焊接前钢轨的外观几何尺寸将直接影响到焊接后钢轨的品质，继而影响到铺设后无缝轨道的平直度。所以对焊接前钢轨外观几何尺寸的控制对提高无缝钢轨的质量至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，包括测量装置、机柜和控制台，所述测量装置包括刚性支架、测量横梁、激光器组A、激光器组B、激光器组C、钢轨四方向定位器I、钢轨四方向定位器II、钢轨四方向定位器III和钢轨四方向定位器IV，所述刚性支架垂直于钢轨进入方向平行分布并固定连接于所述测量横梁上，刚性支架上沿钢轨进入方向分别设有激光器组A、激光器组B和激光器组C，所述激光器组A的右侧设有钢轨四方向定位器I，激光器组A与激光器组B之间设有钢轨四方向定位器II，激光器组B与激光器组C之间设有钢轨四方向定位器III，所述激光器组C的左侧设有钢轨四方向定位器IV，所述机柜与所述测量装置连接，所述控制台与所述机柜连接。

优选的，所述机柜包括同步控制器、激光器控制器和交换器，所述交换机分别与计算机和各个二维激光传感器连接。

优选的，所述控制台包括计算机、键盘、显示器和声光报警装置。

优选的，所述激光器组C与所述钢轨四方向定位器IV之间的刚性支架上设有编码器II，所述激光器组A与所述钢轨四方向定位器I之间的刚性支架上设有编码器I。

优选的，所述激光器组A1包括一个二维激光传感器A-1，安装在钢轨头侧上方，所述激光器组B包括二维激光传感器B-1和B-2，二维激光传感器B-1安装在钢轨头侧上方，二维激光传感器B-2安装在钢轨底侧下方所述激光器组C包括二维激光传感器C-1、C-2、C-3、C-4和C-5，二维激光传感器C-1和C-2分别安装在钢轨头上方两侧，二维激光传感器C-3和C-4分别安装在钢轨底两侧，二维激光传感器C-5安装在钢轨底侧下方。

优选的，所述激光器控制器分别与同步控制器和各个二维激光传感器连接。

优选的，所述同步控制器分别与计算机、激光器控制器和各个编码器连接。

优选的，所述计算机分别与同步控制器、交换机、键盘、显示器和声光报警装置连接。

本发明的优点在于：本发明所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，钢轨外观与缺陷检测装置利用激光测量技术，采用三组激光器共八个二维激光传感器采集钢轨轮廓数据，通过计算机软件进行数据融合，自动分析钢轨轮廓，检测钢轨外观几何尺寸，包括轨高、轨顶宽度、轨腰宽度、轨底宽度、轨顶平直度、轨侧平直度和轨底扭曲度，检测钢轨表面缺陷，如划痕、刮伤等，上传检测结果到焊轨生产管理系统，实现自动配轨和钢轨信息录入，检测结果实时显示，记录表面缺陷存在缺陷的三维轮廓图片，实时显示检测结果，当检测结果超出标准值时，实时声光报警提醒工作人员及时处理，所述激光器组A可以扫描钢轨轨头和轨侧数据，用于检测轨头平直度和轨侧平直度，所述激光器组B可以扫描钢轨轨头和轨底数据，B-1用于检测轨头平直度和轨侧平直度，B-2用于检测轨底扭曲度，所述激光器组C可以扫描钢轨轮廓全断面数据，C-1～C-5用于检测钢轨轨高、轨头宽度、轨腰宽度和轨底宽度，同时，C-1也用于检测轨头平直度和轨侧平直度，C-5也用于检测轨底扭曲度。

附图说明

图1为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的安装示意图。

图2为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的激光器组的安装示意图。

图3为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的激光器控制器的工作原理图。

图4为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的同步控制器的工作原理图。

图5为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的计算机的工作原理图。

图6为本发明的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置的数据流程图。

其中：1-激光器组A，2-激光器组B，3-激光器组C，4-机柜，5-控制台，6-同步控制器，7-激光器控制器，8-交换机，9-计算机，10-键盘，11-显示器，12-声光报警装置，13-钢轨四方向定位器I，14-钢轨四方向定位器II，15-钢轨四方向定位器III，16-钢轨四方向定位器IV，17-编码器I，18-编码器II，19-钢轨，20-测量装置，21-测量横梁，22-刚性支架。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，包括测量装置20、机柜4和控制台5，所述测量装置20包括刚性支架22、测量横梁21、激光器组A1、激光器组B2、激光器组C3、钢轨四方向定位器I13、钢轨四方向定位器II14、钢轨四方向定位器III15和钢轨四方向定位器IV16，所述刚性支架22垂直于钢轨19进入方向平行分布并固定连接于所述测量横梁21上，刚性支架22上沿钢轨19进入方向分别设有激光器组A1、激光器组B2和激光器组C3，所述激光器组A1的右侧设有钢轨四方向定位器I 13，激光器组A1与激光器组B2之间设有钢轨四方向定位器II 14，激光器组B2与激光器组C3之间设有钢轨四方向定位器III15，所述激光器组C3的左侧设有钢轨四方向定位器IV16，所述机柜4与所述测量装置20连接，所述控制台5与所述机柜4连接，所述机柜4包括同步控制器6、master800 7和交换器8，所述交换机8分别与计算机9和各个二维激光传感器连接，所述控制台5包括计算机9、键盘10、显示器11和声光报警装置12，所述激光器组C3与所述钢轨四方向定位器IV16之间的刚性支架22上设有编码器II 18，所述激光器组A1与所述钢轨四方向定位器I 13之间的刚性支架22上设有编码器I 17，本发明所述的一种钢轨外观及表面缺陷检测装置，钢轨19外观与缺陷检检装置利用激光测量技术，采用三组激光器共八个二维激光传感器采集钢轨轮廓数据，通过计算机软件进行数据融合，自动分析钢轨轮廓，检测钢轨外观几何尺寸，包括轨高、轨顶宽度、轨腰宽度、轨底宽度、轨顶平直度、轨侧平直度和轨底扭曲度，检测钢轨表面缺陷，如划痕、刮伤等，上传检测结果到焊轨生产管理系统，实现自动配轨和钢轨信息录入，检测结果实时显示，记录表面缺陷存在缺陷的三维轮廓图片，实时显示检测结果，当检测结果超出标准值时，实时声光报警提醒工作人员及时处理，所述激光器组A1可以扫描钢轨轨头和轨侧数据，用于检测轨头平直度和轨侧平直度，所述激光器组B2可以扫描钢轨轨头和轨底数据，B-1用于检测轨头平直度和轨侧平直度，B-2用于检测轨底扭曲度，所述激光器组C3可以扫描钢轨轮廓全断面数据，C-1～C-5用于检测钢轨轨高、轨头宽度、轨腰宽度和轨底宽度，同时，C-1也用于检测轨头平直度和轨侧平直度，C-5也用于检测轨底扭曲度。

如图1和图2所示，所述激光器组A1包括一个二维激光传感器A-1，安装在钢轨19头侧上方，所述激光器组B2包括二维激光传感器B-1和B-2，二维激光传感器B-1安装在钢轨19头侧上方，二维激光传感器B-2安装在钢轨19底侧下方，所述激光器组3包括二维激光传感器C-1、C-2、C-3、C-4和C-5，二维激光传感器C-1和C-2分别安装在钢轨19头上方两侧，二维激光传感器C-3和C-4分别安装在钢轨19底两侧，二维激光传感器C-5安装在钢轨19底侧下方，钢轨19断面几何尺寸，包括轨高、轨顶宽、轨底宽、轨腰厚度等，通过C-1、C-2、C-3、C-4、C-5等5个激光传感器实现测量；钢轨19的轨顶面平直度和作用面平直度，通过A-1、B-1、C-1等三个激光传感器实现测量；钢轨的扭曲度则有B-2和C-2等2个激光传感器实现测量。

本发明中，如图1、图3和图4所示，所述激光器控制器7分别与同步控制器6和各个二维激光传感器连接，用于触发二维激光传感器采集数据，所述同步控制器6分别与计算机9、激光器控制器7和各个编码器连接，用于接收编码器的脉冲信号，发送控制信号给PLC和激光器控制器7，用于控制钢轨19除锈、除湿、检测装置的工作状态，发送计数脉冲给计算机9，接收计算机9对PLC的设置参数，对PCL进行参数设置，如图1和图5所示，所述计算机9分别与同步控制器6、交换机8、键盘10、显示器11和声光报警装置12连接，用于处理检测结果，实现系统的所有软件功能，控制声光报警等。

基于上述，本发明所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，钢轨19外观与缺陷检测装置利用激光测量技术，采用三组激光器共八个二维激光传感器采集钢轨轮廓数据，通过计算机软件进行数据融合，自动分析钢轨轮廓，检测钢轨外观几何尺寸，包括轨高、轨顶宽度、轨腰宽度、轨底宽度、轨顶平直度、轨侧平直度和轨底扭曲度，检测钢轨表面缺陷，如划痕、刮伤等，上传检测结果到焊轨生产管理系统，实现自动配轨和钢轨信息录入，检测结果实时显示，记录表面缺陷存在缺陷的三维轮廓图片，实时显示检测结果，当检测结果超出标准值时，实时声光报警提醒工作人员及时处理，所述激光器组A1可以扫描钢轨轨头和轨侧数据，用于检测轨头平直度和轨侧平直度，所述激光器组B2可以扫描钢轨轨头和轨底数据，B-1用于检测轨头平直度和轨侧平直度，B-2用于检测轨底扭曲度，所述激光器组C3可以扫描钢轨轮廓全断面数据，C-1～C-5用于检测钢轨轨高、轨头宽度、轨腰宽度和轨底宽度，同时，C-1也用于检测轨头平直度和轨侧平直度，C-5也用于检测轨底扭曲度。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，包括测量装置(20)、机柜(4)和控制台(5)，其特征在于，所述测量装置(20)包括刚性支架(22)、测量横梁(21)、激光器组A(1)、激光器组B(2)、激光器组C(3)、钢轨四方向定位器I(13)、钢轨四方向定位器II(14)、钢轨四方向定位器III(15)和钢轨四方向定位器IV(16)，所述刚性支架(22)垂直于钢轨(19)进入方向平行分布并固定连接于所述测量横梁(21)上，刚性支架(22)上沿钢轨(19)进入方向分别设有激光器组A(1)、激光器组B(2)和激光器组C(3)，所述激光器组A(1)的右侧设有钢轨四方向定位器I(13)，激光器组A(1)与激光器组B(2)之间设有钢轨四方向定位器II(14)，激光器组B(2)与激光器组C(3)之间设有钢轨四方向定位器III(15)，所述激光器组C(3)的左侧设有钢轨四方向定位器IV(16)，所述机柜(4)与所述测量装置(20)连接，所述控制台(5)与所述机柜(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述机柜(4)包括同步控制器(6)、激光器控制器(7)和交换器(8)，所述交换机(8)分别与计算机(9)和各个二维激光传感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述控制台(5)包括计算机(9)、键盘(10)、显示器(11)和声光报警装置(12)。

4.根据权利要求1所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述激光器组C(3)与所述钢轨四方向定位器IV(16)之间的刚性支架(22)上设有编码器II(18)，所述激光器组A(1)与所述钢轨四方向定位器I(13)之间的刚性支架(22)上设有编码器I(17)。

5.根据权利要求1所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述激光器组A(1)包括一个二维激光传感器A-1，安装在钢轨(19)头侧上方，所述激光器组B(2)包括二维激光传感器B-1和B-2，二维激光传感器B-1安装在钢轨(19)头侧上方，二维激光传感器B-2安装在钢轨(19)底侧下方，所述激光器组(3)包括二维激光传感器C-1、C-2、C-3、C-4和C-5，二维激光传感器C-1和C-2分别安装在钢轨(19)头上方两侧，二维激光传感器C-3和C-4分别安装在钢轨(19)底两侧，二维激光传感器C-5安装在钢轨(19)底侧下方。

6.根据权利要求2所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述激光器控制器(7)分别与同步控制器(6)和各个二维激光传感器连接。

7.根据权利要求2所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述同步控制器(6)分别与计算机(9)、激光器控制器(7)和各个编码器连接。

8.根据权利要求3所述的一种钢轨外观几何尺寸及表面缺陷检测装置，其特征在于：所述计算机(9)分别与同步控制器(6)、交换机(8)、键盘(10)、显示器(11)和声光报警装置(12)连接。