CN107435284B - 闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种闭环控制的轨道检查仪检定台，其包括：壳体、平移机构和升降机构，壳体内设有与上位机电连接的运动控制卡，壳体上设有顶横梁，顶横梁的连接端固设固定端长梁，顶横梁的自由端设有活动端长梁，活动端长梁能在平移机构的第一伺服电机驱动下水平往复移动，顶横梁的自由端能在升降机构的第二伺服电机驱动下绕顶横梁的连接端上下往复摆动，平移机构包括第一光栅尺，升降机构包括第二光栅尺，第一伺服电机、第一光栅尺、第二伺服电机和第二光栅尺均与所述运动控制卡电连接。本发明还提供一种闭环控制的轨道检查仪检定方法。本发明能模拟轨道连续动态变化，避免人为干预带来的误差，试验准确，精度高。

Description

闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法

技术领域

本发明涉及一种轨道检测技术领域，具体是一种闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法。

背景技术

轨道检查仪作为高速铁路无砟轨道(部分有砟轨道)施工和轨道精调期间必须具备的高精度测量设备，对无砟轨道铺设的平顺性和长轨精调的高精度有着举足轻重的作用，同时，在高速铁路的运营期间，对无砟轨道局部几何状态缺陷的维护也需要轨道检查仪，因此，轨道检查仪的高精度和稳定性是保障国内高速铁路运营安全的基础。

轨道检查仪的校准一般有三种做法：一是利用电子轨距尺和轨道检查仪自身水平传感器对其轨距和水平进行校准；二是利用设备自带校准平台对轨道检查仪进行内部几何状态参数的检测和校准；三是采用在稳定轨道上正反向测量来校准外部几何状态参数；其中，对于轨道检查仪的内部几何参数(主要为轨距和超高)检定主要采用轨道检查仪检定台来进行，以保证、衡量轨道检查仪测量精度是否准确。

现有的轨道检查仪检定台根据《铁路轨道检查仪检定台》(JJG1091-2013)要求设计制造，如图1和图2所示，其包括量杆支架1、工作量杆2、轨距手轮3、超高测量尺4、超高手轮5、固定长梁6、纵向水平仪7、横向水平仪8、大梁9、轨距显示装置10和活动长梁11，其通过改变轨距偏差，在量程范围内重复检测多点实现轨距重复性和轨距误差的测量，并通过将检定台活动长梁11多次升至或降至超高检测点，利用检定台的超高测量尺4对超高值进行检测。

但上述传统的轨道检查仪检定台是采用手动调节，人工参与判断较多，在一定程度上给轨道检查仪性能的检定带来人为误差，检定工作繁杂，对于操作人员的要求也较高，且现有的轨道检查仪检定台不具备模拟轨道轨距、超高连续动态变化的能力。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，提供一种闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的一目的是提供一种闭环控制的轨道检查仪检定台，其能模拟轨道连续动态变化，避免人为干预带来的误差，试验准确，精度高。

本发明的另一目的是提供一种闭环控制的轨道检查仪检定方法，其能模拟轨道连续动态变化，避免人为干预带来的误差，试验准确，精度高。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种闭环控制的轨道检查仪检定台，其包括：壳体，其内设有运动控制卡，所述运动控制卡与位于所述壳体外的上位机电连接，所述壳体上设有顶横梁，所述顶横梁的连接端能旋转的连接于所述壳体的一端，所述顶横梁的连接端的上方固设固定端长梁，所述顶横梁的自由端的上方设有与所述固定端长梁平行的活动端长梁；平移机构，其设于所述顶横梁的自由端上，所述活动端长梁能在所述平移机构的第一伺服电机驱动下水平往复移动，所述平移机构包括能检测所述活动端长梁水平位移的第一光栅尺，所述第一伺服电机和所述第一光栅尺均与所述运动控制卡电连接；升降机构，其固设于所述壳体，所述升降机构与所述顶横梁的自由端的底壁能滑动的相连，所述顶横梁的自由端能在所述升降机构的第二伺服电机驱动下绕所述顶横梁的连接端上下往复摆动，所述升降机构包括能检测竖直位移的第二光栅尺，所述第二伺服电机和所述第二光栅尺均与所述运动控制卡电连接。

在优选的实施方式中，所述平移机构还包括丝杠和间隔的固设于所述顶横梁上的电机板及护罩，所述第一伺服电机位于所述电机板远离所述护罩的一侧，所述丝杠的一端穿设于所述电机板并与所述第一伺服电机相连，所述丝杠的另一端穿设于所述护罩，所述活动端长梁位于所述电机板和所述护罩之间并与所述丝杠相连。

在优选的实施方式中，所述平移机构还包括固设于所述顶横梁上的两条相互平行的第一导轨，所述丝杠位于两条所述第一导轨之间，所述第一导轨上设有能滑动的滑座，所述活动端长梁的两端分别与一所述滑座相连。

在优选的实施方式中，所述平移机构还包括一个能检测所述活动端长梁水平零位的零位光电传感器和两个能检测所述活动端长梁水平极限位置的行程限位光电传感器，所述零位光电传感器和所述行程限位光电传感器均固设于所述顶横梁并与所述运动控制卡电连接。

在优选的实施方式中，所述升降机构包括底座和电缸，所述底座与所述壳体相连，所述电缸与所述第二伺服电机均固设于所述底座上，所述电缸与所述第二伺服电机相连。

在优选的实施方式中，所述顶横梁的自由端的底壁设有沿横向延伸的第二导轨，所述升降机构包括位于所述电缸上端的转轴，所述转轴能转动的连接一滑块，所述滑块能滑动的设于所述第二导轨。

在优选的实施方式中，所述电缸的外壳上设有一个能检测所述活动端长梁竖直零位的零位光电传感器和两个能检测所述活动端长梁竖直极限位置的行程限位光电传感器，所述零位光电传感器和所述行程限位光电传感器均与所述运动控制卡电连接。

在优选的实施方式中，所述闭环控制的轨道检查仪检定台还包括支架机构，所述壳体固设于所述支架机构上，所述支架机构包括框架，所述框架的下方设有多个脚轮和多个调平地脚。

在优选的实施方式中，所述框架的四个端角分别设有一固定架，所述固定架上枢接能90度折叠的辅助支撑杆，所述辅助支撑杆的下方设有辅助调平地脚。

本发明还提供一种闭环控制的轨道检查仪检定方法，其中，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法采用如上所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法包括如下步骤：步骤a：将待检定的轨道检查仪固定于固定端长梁和活动端长梁上；步骤b：通过上位机向运动控制卡输入控制信号，所述运动控制卡根据接收的控制信号控制平移机构的第一伺服电机或升降机构的第二伺服电机转动，所述第一伺服电机能驱动所述活动端长梁水平往复移动以改变轨距，所述第二伺服电机能驱动顶横梁的自由端绕所述顶横梁的连接端上下往复摆动以改变超高；步骤c：将所述待检定的轨道检查仪检测的轨距或超高与所述上位机输入的控制信号进行比对。

本发明闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法的特点及优点是：

本发明通过在上位机的软件平台中输入点或连续位移信号，通过以太网将位移信号输入至运动控制卡，通过运动控制卡将该位移信号作用至平移机构的第一伺服电机或升降机构的第二伺服电机，进而通过与第一伺服电机相连的丝杠实现活动端长梁的水平位移，通过与第二伺服电机相连的电缸实现活动端长梁和固定端长梁绕旋转轴的弧形摆动，并通过第一光栅尺实时的将活动端长梁的位置信号反馈至运动控制卡、第二光栅尺实时的将电缸的位置信号反馈至运动控制卡，运动控制卡将该些位置信号实时的反馈给上位机，实现闭环控制与反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的轨道检查仪检定台的主视结构示意图；

图2为现有技术的轨道检查仪检定台的俯视结构示意图；

图3为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的一立体结构示意图；

图4为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的另一视角的立体结构示意图；

图5为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的主视结构示意图；

图6为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的俯视结构示意图；

图7为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的平移机构的立体结构示意图；

图8为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的平移机构的俯视结构示意图；

图9为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的升降机构的立体结构示意图；

图10为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的升降机构的侧视结构示意图；

图11为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台升降机构的转轴的结构示意图；

图12为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台的支架机构的结构示意图；

图13为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台用于轨距检定时的闭环控制的流程示意图；

图14为本发明的闭环控制的轨道检查仪检定台用于超高检定时的闭环控制的流程示意图。

附图标号说明：

现有技术

1、量杆支架；2、工作量杆；3、轨距手轮；4、超高测量尺；5、超高手轮；6、固定长梁；7、纵向水平仪；8、横向水平仪；9、大梁；10、轨距显示装置；11、活动长梁。

本发明

100、壳体；101、顶横梁；102、固定端长梁；103、活动端长梁；104、旋转轴；105、第二导轨；

200、平移机构；201、第一伺服电机；202、电机板；203、护罩；204、丝杠；205、第一导轨；206、滑座；207、安装座；208、零位光电传感器；209、行程限位光电传感器；210、缓冲器；211、第一光栅尺；212、读数头；

300、升降机构；301、第二伺服电机；302、底座；303、电缸；304、第二光栅尺；305、转轴；306、滑块；

400、支架机构；401、框架；402、脚轮；403、调平地脚；404、辅助支撑杆；405、辅助调平地脚；406、定位销；

500、千分尺支架；

600、内径千分尺。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非单独定义指出的方向以外，本文中涉及到的上、下、前、后、左、右等方向均是以本发明所示的图3中的上、下、前、后、左、右等方向为准，在此一并说明。

实施方式一

如图3至图14所示，本发明提供一种闭环控制的轨道检查仪检定台，其包括：壳体100，其内设有运动控制卡，所述运动控制卡与位于所述壳体100外的上位机电连接，所述壳体100上设有顶横梁101，所述顶横梁101的连接端能旋转的连接于所述壳体100的一端，所述顶横梁101的连接端的上方固设固定端长梁102，所述顶横梁101的自由端的上方设有与所述固定端长梁102平行的活动端长梁103；平移机构200，其设于所述顶横梁101的自由端上，所述活动端长梁103能在所述平移机构200的第一伺服电机201驱动下水平往复移动，所述平移机构200包括能检测所述活动端长梁103水平位移的第一光栅尺211，所述第一伺服电机201和所述第一光栅尺211均与所述运动控制卡电连接；升降机构300，其固设于所述壳体100，所述升降机构300与所述顶横梁101的自由端的底壁能滑动的相连，所述顶横梁101的自由端能在所述升降机构300的第二伺服电机301驱动下绕所述顶横梁101的连接端上下往复摆动，所述升降机构300包括能检测所述活动端长梁103竖直位移的第二光栅尺304，所述第二伺服电机301和所述第二光栅尺304均与所述运动控制卡电连接。

具体的，本发明的壳体100大体呈箱体状，其由钢梁支撑，其支撑和盛装作用，其侧壁设有供上位机与运动控制卡(例如Turbo PMAC2Clipper)电连接的插接端口，壳体100内可设置控制箱，运动控制卡设于控制箱内，位于控制箱内的运动控制卡通过连接电缆与上位机相连，以通过以太网的连接方式实现上位机与运动控制卡之间的通讯，完成上位机对运动控制卡的状态信息的读取及控制指令的发出，进而实现对伺服电机的工作状态、活动端长梁103的位置信息等的显示与控制，壳体100内设有多个封闭空间，并设有能开闭的柜门，控制箱设于一封闭空间内，打开柜门即可看到控制箱及运动控制卡，还可在内部的封闭空间内设置维修工具，充分利用空间，占用空间少，壳体100内还设有与运动控制卡相连的伺服电机驱动器电源，以将运动控制卡接收的信号通过伺服电机驱动器电源作用于伺服电机，进而控制伺服电机的运转；壳体100的顶横梁101大体呈平板状，其连接端穿设旋转轴104，该旋转轴104的两端连接于壳体100上，以实现顶横梁101及其上的固定端长梁102和活动端长梁103能整体绕旋转轴104上下往复旋转摆动，顶横梁101的连接端上的固定端长梁102和自由端上的活动端长梁103相互平行，保证二者之间的平行度及二者的顶面的平面度，以供待检定的轨道检查仪连接。

本发明的平移机构200用于实现活动端长梁103的水平往复移动，以模拟轨距的连续动态变化，升降机构300用于实现活动端长梁103的上下往复摆动，以模拟超高的连续动态变化，并对活动端长梁103和顶横梁101进行支撑，第一光栅尺211和第二光栅尺304用于将检测的活动端长梁103的位置信号反馈给运动控制卡，进而反馈给上位机，以利于补偿修正，实现闭环控制，其中，第一光栅尺211和第二光栅尺304的分辨率均为1μm，增加运动的重复精度，第一光栅尺211固定于顶横梁101上，第一光栅尺211的读数头212随活动端长梁103和丝杠204同步运动，读数头212可直接固定于活动端长梁103上，或者也可固定于活动端长梁103与丝杠204相连的安装座207上，读数头212读取的信号反馈给与其电连接的运动控制卡，实现实时反馈运动位移并进行补偿修正，同理，第二光栅尺304固定于电缸303的外壳上，第二光栅尺304的读数头可固定于电缸303并随电缸303同步运动，以实时反馈运动位移并进行补偿修正。

进一步的，如图7和图8所示，所述平移机构200还包括丝杠204和间隔的固设于所述顶横梁101上的电机板202及护罩203，所述第一伺服电机201位于所述电机板202远离所述护罩203的一侧，所述丝杠204的一端穿设于所述电机板202并与所述第一伺服电机201相连，所述丝杠204的另一端穿设于所述护罩203，所述活动端长梁103位于所述电机板202和所述护罩203之间并与所述丝杠204相连，具体的，平移机构200的第一伺服电机201、电机板202和护罩203沿横向(也即自固定端长梁102至活动端长梁103的方向)依次固设于顶横梁101上，电机板202和护罩203均呈板状且二者相互平行，护罩203沿顶横梁101的自由端的边缘设置，第一伺服电机201的输出轴与穿设于电机板202的丝杠204相连，以将动力传递给丝杠204，实现丝杠204的正转或反转，进而带动活动端长梁103左右往复移动，其中，丝杠204可为梯形丝杠，也可为滚珠丝杠，活动端长梁103的下壁面的中间位置通过一安装座207与丝杠204相连，安装座207具有贯通的螺纹孔，丝杠204穿设于安装座207的螺纹孔并与安装座207螺接，使丝杠204转动过程中，安装座207能随着丝杠204的正反转而水平往复移动，即通过安装座207实现将活动端长梁103连接于平移机构200上。

更进一步的，如图7和图8所示，所述平移机构200还包括固设于所述顶横梁101上的两条相互平行的第一导轨205，所述丝杠204位于两条所述第一导轨205之间，所述第一导轨205上设有能滑动的滑座206，所述活动端长梁103的两端分别与一所述滑座206相连，具体的，第一导轨205的延伸方向为横向(也即图8示出的左右方向)，用于引导活动端长梁103平稳的水平往复移动，丝杠204位于两条第一导轨205的中间位置，活动端长梁103的两端分别连接一滑座206的顶面，通过滑座206沿第一导轨水平往复滑动，及双导轨的设置，更好的保证运动的稳定性。

更进一步的，如图7和图8所示，所述平移机构200还包括一个能检测所述活动端长梁103水平零位的零位光电传感器208和两个能检测所述活动端长梁103水平极限位置的行程限位光电传感器209，所述零位光电传感器208和所述行程限位光电传感器209均固设于所述顶横梁101并与所述运动控制卡电连接，具体的，零位光电传感器208和行程限位光电传感器209均为现有技术中已知的产品，零位光电传感器208位于两个行程限位光电传感器209之间的中间位置，零位光电传感器208和行程限位光电传感器209沿活动端长梁103的水平往复移动方向间隔的固设于顶横梁101上，零位光电传感器208和行程限位光电传感器209可根据试验的要求进行位置的调整，只要保证零位光电传感器208与活动端长梁103的零位对齐，两个行程限位光电传感器209分别与活动端长梁103的两个水平极限位置对齐即可，其工作原理是，活动端长梁103相连的安装座207上设有金属挡片，当活动端长梁103移动至零位时，零位光电传感器208发出的光束被遮挡，其即会将活动端长梁103的位置信号输入至控制器的运动控制卡，并反馈给上位机，当活动端长梁103移动至水平极限位置时，行程限位光电传感器209发出的光束被遮挡，其即会将活动端长梁103的位置信号输入至控制器的运动控制卡，并反馈给上位机。

优选的，所述平移机构200还包括间隔固设于所述顶横梁101上的两个缓冲器210，两个所述缓冲器210分别位于所述活动端长梁103水平往复移动的两个水平极限位置，以对活动端长梁103进行限位，避免活动端长梁103在水平往复移动过程中因惯性而无法在水平极限位置停止，即防止活动端长梁103运动到水平极限位置时，因速度过快而在惯性作用下不能完全停止，通过两个缓冲器210的设置，以对平移机构200的运动进行缓冲，避免碰撞，保证试验可靠。

进一步的，如图9和图10所示，所述升降机构300包括底座302和电缸303，所述底座302与所述壳体100相连，所述电缸303与所述第二伺服电机301均固设于所述底座302上，所述电缸303与所述第二伺服电机301相连，具体的，升降机构300位于壳体100的一侧且位于顶横梁101的下方，底座302与壳体100的底壁相连或与壳体100的侧壁相连，电缸303和第二伺服电机301均固设于底座302上，在第二伺服电机301的驱动下，电缸303能上下往复伸缩，由此推动活动端长梁103绕旋转轴104上下往复摆动。

更进一步的，如图9至图11所示，所述顶横梁101的自由端的底壁设有沿横向延伸的第二导轨105，所述升降机构300包括位于所述电缸303上端的转轴305，所述转轴305能转动的连接一滑块306，所述滑块306能滑动的设于所述第二导轨105，具体的，第二导轨105的延伸方向为横向，即固定端长梁102与活动端长梁103之间水平连线的方向，也即图6中示出的左右方向，转轴305的中心轴线平行于活动端长梁103的延伸方向，即为与横向垂直的纵向，滑块306的一端凸设两个凸耳，两个凸耳由转轴305穿设以实现能转动的连接，滑块306的另一端设于沿横向延伸的第二导轨105上，以沿第二导轨105横向滑动，升降机构300的电缸303上下往复伸缩过程中，其运动轨迹为竖直方向的直线，顶横梁101、固定端长梁102和活动端长梁103一起绕旋转轴104上下往复摆动中，其运动轨迹为弧线，故横向延伸的第二导轨105和滑块306与转轴305的设置，能保证顶横梁101、固定端长梁102和活动端长梁103一起在升降机构300的电缸303的作用下沿弧线轨迹上下往复摆动。

更进一步的，所述电缸303的外壳上设有一个能检测所述活动端长梁103竖直零位的零位光电传感器和两个能检测所述活动端长梁103竖直极限位置的行程限位光电传感器，所述零位光电传感器和所述行程限位光电传感器均与所述运动控制卡电连接，具体的，零位光电传感器和行程限位光电传感器均为现有技术中已知的产品，零位光电传感器位于两个行程限位光电传感器之间的中间位置，零位光电传感器和行程限位光电传感器沿电缸303的上下往复运动方向间隔的固设于电缸303的外壳上，即二者不随电缸303上下往复运动，而是固定于电缸303的外壳上保持不定不动，零位光电传感器和行程限位光电传感器可根据试验的要求进行位置的调整，只要保证零位光电传感器与竖直零位对齐，两个行程限位光电传感器分别与电缸303的两个竖直极限位置对齐即可，其工作原理是，电缸303上设有金属挡片，当电缸303移动至竖直零位时，零位光电传感器发出的光束被遮挡，其即会将电缸303的位置信号输入至控制器的活动控制卡，并反馈给上位机，当电缸303移动至竖直极限位置时，行程限位光电传感器发出的光束被遮挡，其即会将电缸303的位置信号输入至控制器的活动控制卡，并反馈给上位机。

进一步的，如图12所示，所述闭环控制的轨道检查仪检定台还包括支架机构400，所述壳体100固设于所述支架机构400上，所述支架机构400包括框架401，所述框架401的下方设有多个脚轮402和多个调平地脚403，具体的，所述框架401大体呈矩形框状，脚轮402为四个，调平地脚403为四个，四个调平地脚403分别位于框架401的四个端角的下方，四个脚轮402呈矩形分布，每个脚轮402对应位于一调平地脚403的横向内侧，支架机构400用于支撑壳体100和平移机构200及升降机构300，脚轮402用于方便移动和临时挪动位置，调平地脚403用于在试验时，将支架机构400稳固的固定于地面，避免试验过程中出现晃动，影响试验精度，其中调平地脚的下端为平面，其平面上为具有螺纹的螺杆，通过旋转螺杆实现高度的调整。

更进一步的，如图12所示，所述框架401的四个端角分别设有一固定架，所述固定架上枢接能90度折叠的辅助支撑杆404，所述辅助支撑杆404的下方设有辅助调平地脚405，具体的，固定架为沿框架401的两端的前侧和后侧分别延伸而成，固定架大体呈槽型，其开口朝向内侧，每个固定架处通过一枢接轴连接一辅助支撑杆404，使辅助支撑杆404能绕枢接轴转动，当辅助支撑杆404贴靠于框架401的一侧壁时，辅助支撑杆404的延伸方向与固定架的延伸方向垂直，当辅助支撑杆404向外旋转90度时，辅助支撑杆404贴靠于固定架的槽型凹口内，辅助支撑杆404的延伸方向与固定架的延伸方向共线，通过定位销406穿设于辅助支撑杆404与固定架之间，实现定位，辅助支撑杆404的远端也即远离枢接轴的一端设有辅助调平地脚405，以在其展开后，通过调节把手套设于辅助调平地脚405的顶端螺纹处，以调节辅助调平地脚405的高度以调平支架机构400，保证支架机构400的稳定性和水平性，保证试验数据精确可靠。

进一步的，如图3至图6所示，所述闭环控制的轨道检查仪检定台还包括校核机构，所述校核机构包括千分尺支架500、内径千分尺600和电子水平仪(图中未示出)，所述千分尺支架500能拆卸的设于所述顶横梁101上，所述内径千分尺600固设于所述千分尺支架500上，所述内径千分尺600的两端分别抵接于所述固定端长梁102的内侧面和所述活动端长梁103的内侧面，由此实现对水平方向零位的确定与调整，并可依此设置零位光电传感器208的位置，所述电子水平仪能拆卸的设于所述顶横梁101上，由此实现对竖直方向零位的确定与调整，并可依次设置电缸303上的零位光电传感器，其中，内径千分尺600的规格尺寸为1500mm，本发明的固定端长梁102内侧面与活动端长梁103内侧面相互平行，活动端长梁103在水平方向位于零位时，轨距为标准轨距，轨距指的是轨道上沿轨道纵向方向同一垂直截面上两根钢轨内侧轨顶面下16mm之间的垂直距离，也即固定端长梁102内侧面与活动端长梁103内侧面的自顶面向下16mm处两点之间的垂直距离，一般标准轨距为1435mm，固定端长梁102内侧面与活动端长梁103内侧面之间的距离优选为1435±60mm，超高指的是固定端长梁102与活动端长梁103相对于旋转轴104转动后距离水平面的高度差，优选的，超高的行程为±220mm。

本发明的上位机安装有VS2008软件开发平台，其是通过VC++编程语言实现，该软件开发平台的主界面包括图形显示区、位置显示区和输入区(即手动控制和参数设置区)，界面友好，易于操作，图形显示区可现实图形，位置显示区可显示第一光栅尺和第二光栅尺反馈的位置信号、零位光电传感器反馈的零点信号及行程限位光电传感器反馈的限位信号，输入区可输入运动信号至运动控制卡，其中输入区设有两轴的正负方向控制、回零控制、数据清零等功能，可以设置正弦控制信号的振幅、频率、运动周期个数等，还可在上位机的软件平台中将各光栅尺、各零位光电传感器和各行程限位光电传感器反馈的位置信号显示出来，并形成位移波形，输出数据报表(例如以TXT格式输出保存)；本发明的上位机通过串口与运动控制卡进行通讯，完成对运动控制卡的状态信息的读取和控制命令的发出，实现系统内设备各信息的显示与控制及伺服电机的状态的显示。

本发明通过采用高精度伺服电机驱动，以改变固定端长梁102与活动端长梁103之间的横向轨距和活动端长梁103连同固定端长梁102一起绕旋转轴104旋转后的超高，并通过上位机控制及规划设置检测路径、光栅将检测的运动位置实时反馈给运动控制卡进而反馈给上位机，实现闭环控制与反馈补偿，保证连续运动精度和误差要求，避免人为多次操作造成的误差，精度高，且通过模拟轨道的点位运动(即输入单点信号)或正弦运动(例如0.5Hz以上振动频率的连续的正弦波位移信号)，与待检定的轨道检查仪的数据和波形信号进行比对，实现对轨道检查仪的轨距和超高的检定，误差小，精度高，检定过程更加高效便捷，并通过支架机构400的辅助支撑设计，保证连续运动精度和检测误差的要求。

实施方式二

本发明还提供一种闭环控制的轨道检查仪检定方法，其中，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法采用如上所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，所述的闭环控制的轨道检查仪检定台的结构和功能与实施方式一中相同，在此不再赘述，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法包括如下步骤：

步骤a：将待检定的轨道检查仪固定于固定端长梁102和活动端长梁103上，其中，固定端长梁102和活动端长梁103分别用于模拟一轨道，轨道检查仪的两个检轨分别对应固定于固定端长梁102和活动端长梁103上；

步骤b：通过上位机向运动控制卡输入控制信号，所述运动控制卡根据接收的控制信号控制平移机构200的第一伺服电机201或升降机构300的第二伺服电机301转动，所述第一伺服电机201能驱动所述活动端长梁103水平往复移动以改变轨距，所述第二伺服电机301能驱动顶横梁101的自由端绕所述顶横梁101的连接端上下往复摆动以改变超高；

步骤c：将所述待检定的轨道检查仪检测的轨距或超高与所述上位机输入的控制信号进行比对，以检定轨道检查仪检测的轨距和超高是否准确，实现对轨道检查仪的检定。

如图13所示，在所述步骤b中，上位机向运动控制卡输入控制信号后，运动控制卡控制平移机构200的第一伺服电机201按控制信号进行转动，例如控制信号为连续的正弦波，则第一伺服电机201则进行往复的正反转，第一伺服电机201带动与其输出轴相连的丝杠204进行正转或反转，使螺接于丝杠204上的安装座207在丝杠204上水平往复移动，进而通过安装座207带动连接于其上端的活动端长梁103随其一起水平往复移动，实现固定端长梁102与活动端长梁103之间轨距的连续动态变化，同时避免人为多次测量带来的误差，同时，在活动端长梁103水平往复运动过程中，当其移动到水平零位时，零位光电传感器208会将其位置反馈给运动控制卡，且当其移动至水平极限位置时，行程限位光电传感器209也会将其位置反馈给运动控制卡，且读数头212随着活动端长梁103的移动而同步移动，并读取第一光栅尺211上的对应刻度，以将活动端长梁103的位置实时反馈给运动控制卡，运动控制卡将其收集的各种信号全部实时的反馈给上位机，以便于进行补偿和修正。

同理，如图14所示，在所述步骤b中，上位机向运动控制卡输入控制信号后，运动控制卡控制升降机构300的第二伺服电机301按控制信号进行转动，例如控制信号为连续的正弦波，则第二伺服电机301则进行往复的正反转，第二伺服电机301带动与其输出轴相连的电缸303伸出或缩回电缸303的外壳，使电缸303竖直往复移动，电缸303往复移动的同时，会带动固定端长梁102、活动端长梁103和顶横梁101一起绕旋转轴104往复摆动，使电缸303上端的滑块306沿着第二导轨105滑动并沿着转轴305转动，实现超高的连续动态变化，同时避免人为多次测量带来的误差，同时，在活动端长梁103竖直往复运动过程中，当其移动到竖直零位时，顶横梁101呈水平状态，零位光电传感器会将其位置反馈给运动控制卡，且当其移动至竖直极限位置时，行程限位光电传感器也会将其位置反馈给运动控制卡，且读数头随着电缸303的移动而同步移动，并读取第二光栅尺304上的对应刻度，以将电缸303的位置实时反馈给运动控制卡，运动控制卡将其收集的各种信号全部实时的反馈给上位机，以便于进行补偿和修正。

优选的，上位机向运动控制卡输入的所述控制信号为正弦波，所述正弦波的振动频率为0.5Hz，所述轨距的幅值大于或等于50mm，即固定端长梁102与活动端长梁103之间的轨距相较于标准轨距的变化幅值，优选的，固定端长梁102与活动端长梁103之间的轨距为1435±60mm，所述超高的幅值大于或等于100mm，即活动端长梁103相较于水平面的上下高度差的变化幅值，优选的，超高为±220mm。

进一步的，在步骤a之前，还包括步骤a1，将电子水平仪放置于顶横梁101上，在电子水平仪指示水平时，设定电缸303的该高度为竖直零位，并在与该高度相对应的电缸303的外壳上设置零位光电传感器，并沿竖向在其两侧的等间隔处分别设置行程限位光电传感器，实现对升降机构300的零位光电传感器和行程限位光电传感器的设定，其中，可通过在横向和纵向两个方向分别放置电子水平仪，当电子水平仪显示为0时，即电缸303位于竖直零位，当其显示为正时，即高于零位，显示为负时，即低于零位，由此判断在横向和纵向两个方向是否出现倾斜，可通过调节支架机构400的调平地脚进行反复调整，同时也可展开辅助支撑杆404，辅助进行支撑和调整，并可在试验结束后再折叠收回即可。

进一步的，在步骤a1与步骤a之间还包括步骤a2，将千分尺支架500设于顶横梁101上，将内径千分尺600固设于千分尺支架500上，通过内径千分尺600实现闭环控制的轨道检查仪检定台的标准轨距的设定，并在顶横梁101上对应标准轨距的位置处固设零位光电传感器208，并沿横向在距离零位光电传感器208等间距的两侧处分别设置行程限位光电传感器209，实现对平移机构200的零位光电传感器208和行程限位光电传感器209的设定，其中，当上位机的轨距示出值为0时，即固定端长梁102与活动端长梁103之间的垂直距离应为1435mm，读取内径千分尺的数值，由此将轨距示出值与二者之间的实际轨距调整为相对应，并调节零位光电传感器的位置，其可通过反复操作，调整到最佳状态，以不超过±0.03mm为宜。

本发明闭环控制的轨道检查仪检定台及检定方法的特点及优点是：

1、本发明通过在上位机的软件平台中输入点位信号或连续位移信号，通过以太网将位移信号输入至运动控制卡，通过运动控制卡将该位移信号作用至第一伺服电机201或第二伺服电机301，进而通过与第一伺服电机201相连的丝杠204实现活动端长梁103的水平位移，通过与第二伺服电机301相连的电缸303实现活动端长梁103和固定端长梁102绕旋转轴104的弧形摆动，并通过第一光栅尺211实时的将活动端长梁103的位置信号反馈至运动控制卡、第二光栅尺304实时的将电缸303的位置信号反馈至运动控制卡，运动控制卡将该些位置信号实时的反馈给上位机，实现闭环控制与反馈，实现了模拟轨道几何尺寸的连续动态变化的检定。

2、本发明的平移机构200以顶横梁101为底座，采用高精度的第一伺服电机201带动丝杠204转动，进而驱动活动端长梁103移动，以模拟变化的轨距，提高重复定位精度和绝对定位精度，并通过位于丝杠204两侧的两个相互平行的第一导轨205和精密的线性滑动于其上的滑座206，实现活动端长梁103的平稳移动，运动可靠舒适，承载大，可适合单轴重载，且通过第一光栅尺211将检测的活动端长梁103的位置信号实时反馈，实现闭环控制，通过各光电传感器实现零位和行程限位的反馈，通过缓冲器210，实现稳定可靠的限位。

3、本发明的升降机构300以与壳体100相连的底座302为基础，采用高精度的第二伺服电机301驱动电缸303上下伸出或缩回，精密控制推力，控制运动精度，并配合电缸303上端的转轴305和滑块306，以将电缸303的竖直直线运动转化为活动端长梁103和固定端长梁102绕旋转轴104的弧线摆动，以模拟变化的超高，且通过第二光栅尺304将检测的电缸303的位置信号实时反馈，实现闭环控制，通过各光电传感器实现零位和行程限位的反馈，精度高。

4、本发明的支架机构400通过设置多个脚轮402，以便于移动，方便使用，通过多个能折叠的辅助支撑杆404，实现辅助支撑，并通过在框架401下方设置多个调平地脚403和在辅助支撑杆404外端设置多个辅助调平地脚405，防止在高频运动时发生晃动，保证试验过程中的平稳，进而保证试验准确性。

5、本发明通过在顶横梁101上设置千分尺支架500和电子水平仪，在千分尺支架500上固设内径千分尺600，并结合平移机构200和升降机构300，实现自身水平零位(横向)和竖直零位(竖向)的设置和校核。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种闭环控制的轨道检查仪检定台，其包括壳体、平移机构和升降机构，所述壳体上设有顶横梁，所述顶横梁的连接端能旋转的连接于所述壳体的一端，所述顶横梁的连接端的上方固设固定端长梁，所述顶横梁的自由端的上方设有与所述固定端长梁平行的活动端长梁；所述平移机构设于所述顶横梁的自由端上，其特征在于，

所述壳体内设有运动控制卡，所述运动控制卡与位于所述壳体外的上位机电连接；所述活动端长梁能在所述平移机构的第一伺服电机驱动下水平往复移动，所述平移机构包括能检测所述活动端长梁水平位移的第一光栅尺，所述第一伺服电机和所述第一光栅尺均与所述运动控制卡电连接；

所述升降机构固设于所述壳体，所述升降机构与所述顶横梁的自由端的底壁能滑动的相连，所述顶横梁的自由端能在所述升降机构的第二伺服电机驱动下绕所述顶横梁的连接端上下往复摆动，所述升降机构包括能检测竖直位移的第二光栅尺，所述第二伺服电机和所述第二光栅尺均与所述运动控制卡电连接。

2.根据权利要求1所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述平移机构还包括丝杠和间隔的固设于所述顶横梁上的电机板及护罩，所述第一伺服电机位于所述电机板远离所述护罩的一侧，所述丝杠的一端穿设于所述电机板并与所述第一伺服电机相连，所述丝杠的另一端穿设于所述护罩，所述活动端长梁位于所述电机板和所述护罩之间并与所述丝杠相连。

3.根据权利要求2所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述平移机构还包括固设于所述顶横梁上的两条相互平行的第一导轨，所述丝杠位于两条所述第一导轨之间，所述第一导轨上设有能滑动的滑座，所述活动端长梁的两端分别与一所述滑座相连。

4.根据权利要求2所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述平移机构还包括一个能检测所述活动端长梁水平零位的零位光电传感器和两个能检测所述活动端长梁水平极限位置的行程限位光电传感器，所述零位光电传感器和所述行程限位光电传感器均固设于所述顶横梁并与所述运动控制卡电连接。

5.根据权利要求1所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述升降机构包括底座和电缸，所述底座与所述壳体相连，所述电缸与所述第二伺服电机均固设于所述底座上，所述电缸与所述第二伺服电机相连。

6.根据权利要求5所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述顶横梁的自由端的底壁设有沿横向延伸的第二导轨，所述升降机构包括位于所述电缸上端的转轴，所述转轴能转动的连接一滑块，所述滑块能滑动的设于所述第二导轨。

7.根据权利要求5所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述电缸的外壳上设有一个能检测所述活动端长梁竖直零位的零位光电传感器和两个能检测所述活动端长梁竖直极限位置的行程限位光电传感器，所述零位光电传感器和所述行程限位光电传感器均与所述运动控制卡电连接。

8.根据权利要求1所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述闭环控制的轨道检查仪检定台还包括支架机构，所述壳体固设于所述支架机构上，所述支架机构包括框架，所述框架的下方设有多个脚轮和多个调平地脚。

9.根据权利要求8所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，其特征在于，所述框架的四个端角分别设有一固定架，所述固定架上枢接能90度折叠的辅助支撑杆，所述辅助支撑杆的下方设有辅助调平地脚。

10.一种闭环控制的轨道检查仪检定方法，其特征在于，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法采用如权利要求1～9中任一项所述的闭环控制的轨道检查仪检定台，所述闭环控制的轨道检查仪检定方法包括如下步骤：

步骤a：将待检定的轨道检查仪固定于固定端长梁和活动端长梁上；

步骤b：通过上位机向运动控制卡输入控制信号，所述运动控制卡根据接收的控制信号控制平移机构的第一伺服电机或升降机构的第二伺服电机转动，所述第一伺服电机能驱动所述活动端长梁水平往复移动以改变轨距，所述第二伺服电机能驱动顶横梁的自由端绕所述顶横梁的连接端上下往复摆动以改变超高；

步骤c：将所述待检定的轨道检查仪检测的轨距或超高与所述上位机输入的控制信号进行比对。