CN109353371B - 一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，包括基架和穿过基架顶面安装到检测车车身底部的固定螺丝，基架下端固定连接横梁，横梁一侧对称设置有两组横向移动系统，两组横向移动系统中间设置有固定在横梁上的润滑系统，横向移动系统一侧设置有上下移动系统，上下移动系统下端连接检测系统、侧边固定拖链的一端，拖链的另一端安装到基架的侧边，检测系统为两个检测单元镜像布置，倒挂在上下移动系统的底部；本发明解决了现有检测设备不能满足所有型号钢轨检测，检测效率低、自动化程度低及检测精度低等问题，该装置检测效率高，大大降低了工人的劳动强度，且检测精度高，实现全线路检测及不同型号钢轨的检测，适用广泛。
Description
技术领域
本发明属于检测机技术领域，具体涉及一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置。
背景技术
高速铁路、地铁以及城际列车在我国正高速发展，普遍时速运行在250km以上，京津城际列车的最高时速甚至超过了350km，而钢轨是承载列车的主要基础，如此高的列车运行速度，对钢轨的轮廓提出了苛刻的要求，但在长期高速运行状态下，钢轨轮廓磨损严重，钢轨的轮廓直接影响列车的运行安全。
目前国际上钢轨轮廓检测主要有两种，一种是卡规对比检测，通过制造一块与钢轨轮廓相同的母卡规，每次检测时卡在钢轨上通过人工去判断及用塞尺判断钢轨轮廓变形量，这种方式能够实现铁轨轮廓的检测，但这种检测方法效率低，工人劳动强度高，检测精度差；第二种则是采用手持式钢轨轮廓检测仪方式检测，通过仪器的触针与被测表面的滑移进行测量，按某种评定标准读数或是描绘出表面轮廓曲线的形状，因手持式轮廓仪只能采用电池驱动，电池工作时间较短，手持式检测仪过重，工人劳动强度增大，检测效率低，只能隔几米检测不能全线路检测。
目前国内生产和使用的轮廓检测一般为手动卡规及手提式检测，即人提着隔一段距离检测一次，其工作效率低，工人劳动强度大，检测精度低，不能实现全线路检测及不同型号钢轨检测。因此，有必要设计一种能解决上述问题的全自动钢轨非接触式轮廓检测装置。
发明内容
本发明提供一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，解决现有检测设备不能满足所有型号钢轨检测，检测效率低、自动化程度低及检测精度低等问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，包括基架和穿过基架顶面安装到检测车车身底部的固定螺丝，所述基架下端固定连接横梁，所述横梁一侧对称设置有两组横向移动系统，两组所述横向移动系统中间设置有固定在横梁上的润滑系统，所述横向移动系统一侧设置有上下移动系统，所述上下移动系统下端连接检测系统、侧边固定拖链的一端，所述拖链的另一端安装到基架的侧边，所述检测系统为两个检测单元镜像布置，倒挂在上下移动系统的底部。
进一步的，所述横向移动系统包括固定在横梁上的电机座，所述电机座一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机的动力轴通过电机座内的联轴器连接到丝杆轴，所述丝杆轴上套接丝杆螺母，所述丝杆螺母固定连接滑动板，所述滑动板上配合放置有导向键。
进一步的，所述横向移动系统还包括对称设置在丝杆轴两侧的直线导轨，所述直线导轨下端固定于横梁、上端滑动配合滑台，所述滑台上端连接滑动板。
进一步的，所述上下移动系统包括通过紧固螺丝可拆卸的安装于滑动板的上下移动座，所述上下移动座侧边安装有螺杆调节座二，所述滑动板侧边安装有螺杆调节座一，所述螺杆调节座一和所述螺杆调节座二中间穿过调节螺杆，用于调节上下移动座的升降。
进一步的，所述上下移动座包括可拆卸的安装于滑动板的调节竖板，所述调节竖板底部垂直连接调节横板，所述调节竖板和调节横板之间还固连有加强筋，所述调节竖板、调节横板与加强筋采用焊接的方式固定连接。
进一步的，所述调节竖板靠近滑动板一侧开设有与导向键配合的导向槽，所述调节竖板中部开设有若干与紧固螺丝配合的调节槽。
进一步的，所述调节横板中部开设有若干横板通孔，并通过所述横板通孔连接到检测系统。
进一步的，所述检测系统包括通过与调节横板固定连接的安装罩，所述安装罩一侧设置有防尘玻璃、内部设置有若干传感器垫片，所述传感器垫片上端固定传感器。
进一步的，所述驱动电机采用绝对式编码器。
进一步的，所述基架的两端面对称设置有二次防护装置，所述二次防护装置与基架螺纹连接，所述基架的后侧面还设置有电气系统。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的全自动钢轨非接触式轮廓检测装置主要用于线路的日常检测及线路铣磨维修后的轮廓检测，该检测装置可安装于检测车车身底部，随检测车对线路的日常检测，为后续指导钢轨铣磨车或钢轨打磨车进行铣磨及打磨作业；钢轨轮廓装置也可以安装在钢轨铣磨车或钢轨打磨车底部，铣磨车及打磨车作业过程中同时在线检测铣磨打磨作业效果，以便控制铣磨打磨操作和达到精度要求，通过与标准轮廓对比，使用者可以对铣磨打磨的结果做前后对比，以查看是否达到了预期的要求及时反馈给铣磨或打磨作业单元，检测效率高，大大降低了工人的劳动强度，且检测精度高，实现全线路检测及不同型号钢轨的检测，适用广泛。
2.检测系统采用两个完全镜像的检测单元，倒挂安装在检测车的车身底部，可以减轻检测装置的总重量且控制操作方便，可以满足不同的加工要求和环境要求。
3.横向移动系统的设计，在丝杆轴两侧设置线轨组件，一方面可以提高检测系统的横向移动精度，进而提高检测精度，另一方面可以减轻丝杆轴的载重，防止长期使用的变形；驱动电机采用绝对式编码器，每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，从而提高定位控制精度。
4.上下移动系统的设计，滑动板和上下移动座上均开设导向槽，配合导向键确保上下移动座安装时的垂直度，进而提高检测系统的安装精度，提高检测精度；上下移动座上开设调节槽，便于松开紧固螺丝后通过调节螺杆调节检测系统的高度。
5.检测系统的设计，外形采用不规则柱体设计，便于安装和满足传感器对钢轨的检测角度；安装罩一侧设置有防尘玻璃可以在检测的同时防止灰尘或碎屑进入到安装罩内部，保护传感器和提供良好的检测环境。
附图说明
图1是本发明一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置的结构示意图。
图2是横向移动系统的局部示意图。
图3是上下移动系统的结构示意图。
图4是上下移动座的结构示意图。
图5是检测系统的结构示意图。
图中：1、基架；2、二次防护装置；3、横梁；4、横向移动系统；5、上下移动系统；6、检测系统；7、拖链；8、固定螺丝；9、润滑系统；10、驱动电机；11、直线导轨；12、滑台；13、导向键；14、丝杆轴；15、丝杆螺母；16、滑动板；17、紧固螺丝；18、上下移动座；19、调节螺杆；20、螺杆调节座一；21、调节竖板；211、导向槽；212、调节槽；22、加强筋；23、调节横板；231、横板通孔；24、螺杆调节座二；25、传感器垫片；26、传感器；27、安装罩；28、防尘玻璃。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1-5示，本发明的结构为：一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，包括基架1和穿过基架1顶面安装到检测车车身底部的固定螺丝8，所述基架1下端固定连接横梁3，所述横梁3一侧对称设置有两组横向移动系统4，两组所述横向移动系统4中间设置有固定在横梁3上的润滑系统9，所述横向移动系统4一侧设置有上下移动系统5，所述上下移动系统5下端连接检测系统6、侧边固定拖链7的一端，所述拖链7的另一端安装到基架1的侧边，使用拖链可避免走线的杂乱，所述检测系统6为两个检测单元镜像布置，倒挂在上下移动系统5的底部。
作为本设计的一种优选技术方案，所述横向移动系统4包括固定在横梁3上的电机座，所述电机座一侧固定安装有驱动电机10，所述驱动电机10的动力轴通过电机座内的联轴器连接到丝杆轴14，所述丝杆轴14上套接丝杆螺母15，所述丝杆螺母15固定连接滑动板16，所述滑动板16上配合放置有导向键13。
作为本设计的一种优选技术方案，所述横向移动系统4还包括对称设置在丝杆轴14两侧的直线导轨11，所述直线导轨11下端固定于横梁3、上端滑动配合滑台12，所述滑台12上端连接滑动板16。
作为本设计的一种优选技术方案，所述上下移动系统5包括通过紧固螺丝17可拆卸的安装于滑动板16的上下移动座18，所述上下移动座18侧边安装有螺杆调节座二24，所述滑动板16侧边安装有螺杆调节座一20，所述螺杆调节座一20和所述螺杆调节座二24中间穿过调节螺杆19，用于调节上下移动座18的升降。
作为本设计的一种优选技术方案，所述上下移动座18包括可拆卸的安装于滑动板16的调节竖板21，所述调节竖板21底部垂直连接调节横板23，所述调节竖板21和调节横板23之间还固连有加强筋22，所述调节竖板21、调节横板23与加强筋22采用焊接的方式固定连接。
作为本设计的一种优选技术方案，所述调节竖板21靠近滑动板16一侧开设有与导向键13配合的导向槽211，所述调节竖板21中部开设有若干与紧固螺丝17配合的调节槽212。
作为本设计的一种优选技术方案，所述调节横板23中部开设有若干横板通孔231，并通过所述横板通孔231连接到检测系统6。
作为本设计的一种优选技术方案，所述检测系统6包括通过与调节横板23固定连接的安装罩27，所述安装罩27一侧设置有防尘玻璃28、内部设置有若干传感器垫片25，所述传感器垫片25上端固定传感器26。
作为本设计的一种优选技术方案，所述驱动电机10采用绝对式编码器。
作为本设计的一种优选技术方案，所述基架1的两端面对称设置有二次防护装置2，所述二次防护装置2与基架1螺纹连接，所述基架1的后侧面还设置有电气系统。
具体使用时，将本发明的全自动钢轨非接触式轮廓检测装置通过固定螺丝8固定安装到检测车或导钢轨铣磨车或钢轨打磨车的车身底部，使用锁链或挂钩一端连接车身，一端连接二次防护装置2起到二次保护的作用。
检测开始前，需要调节检测系统6的高度和检测系统相对于钢轨的位置：首先手动拧松锁紧在滑动板16上的紧固螺丝17，通过旋转调节螺杆19伸出螺杆调节座二24的长度调节上下移动座18的高度，在导向键13和导向槽211的作用下可确保检测系统6升降时的直线度，当调节到适当位置时，拧紧紧固螺丝17；然后根据量程超限前轮廓的变化趋势，及钢轨曲线过程中，驱动电机10驱动丝杆轴14控制传感器26向正常轮廓方向移动，移动过程中，系统实时检测轮廓形态，一旦恢复正常，横向移动系统4立即停止移动，从而实现伺服单元对传感器26的量程补偿功能，两组横向移动系统4可采用单轴控制，也可以采用两轴同时联动控制。
当检测系统6到达指定检测位时，传感器26投射的激光平面与轨道内侧相交，在钢轨表面形成一条包含断面轮廓几何结构信息的光条曲线，同时，反射光线被位于传感器内的CCD阵列接收，基于激光三角测量原理，在检测车行进过程中不断采集和输出光条曲线上离散点的2D坐标，利用这些坐标，测量软件重构测量轮廓曲线，并通过轨腰双圆弧的圆心拟合对位，将测量轮廓与标准轮廓对齐，实现钢轨磨耗和断面精度等参数测量，至此，便完成了对钢轨轮廓的全自动检测。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，包括基架(1)和穿过基架(1)顶面安装到检测车车身底部的固定螺丝(8)，所述基架(1)下端固定连接横梁(3)，其特征在于，所述横梁(3)一侧对称设置有两组横向移动系统(4)，两组所述横向移动系统(4)中间设置有固定在横梁(3)上的润滑系统(9)，所述横向移动系统(4)一侧设置有上下移动系统(5)，所述上下移动系统(5)下端连接检测系统(6)、侧边固定拖链(7)的一端，所述拖链(7)的另一端安装到基架(1)的侧边，所述检测系统(6)为两个检测单元镜像布置，倒挂在上下移动系统(5)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述横向移动系统(4)包括固定在横梁(3)上的电机座，所述电机座一侧固定安装有驱动电机(10)，所述驱动电机(10)的动力轴通过电机座内的联轴器连接到丝杆轴(14)，所述丝杆轴(14)上套接丝杆螺母(15)，所述丝杆螺母(15)固定连接滑动板(16)，所述滑动板(16)上配合放置有导向键(13)。
3.根据权利要求2所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述横向移动系统(4)还包括对称设置在丝杆轴(14)两侧的直线导轨(11)，所述直线导轨(11)下端固定于横梁(3)、上端滑动配合滑台(12)，所述滑台(12)上端连接滑动板(16)。
4.根据权利要求1所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述上下移动系统(5)包括通过紧固螺丝(17)可拆卸的安装于滑动板(16)的上下移动座(18)，所述上下移动座(18)侧边安装有螺杆调节座二(24)，所述滑动板(16)侧边安装有螺杆调节座一(20)，所述螺杆调节座一(20)和所述螺杆调节座二(24)中间穿过调节螺杆(19)，用于调节上下移动座(18)的升降。
5.根据权利要求4所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述上下移动座(18)包括可拆卸的安装于滑动板(16)的调节竖板(21)，所述调节竖板(21)底部垂直连接调节横板(23)，所述调节竖板(21)和调节横板(23)之间还固连有加强筋(22)，所述调节竖板(21)、调节横板(23)与加强筋(22)采用焊接的方式固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述调节竖板(21)靠近滑动板(16)一侧开设有与导向键(13)配合的导向槽(211)，所述调节竖板(21)中部开设有若干与紧固螺丝(17)配合的调节槽(212)。
7.根据权利要求5所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述调节横板(23)中部开设有若干横板通孔(231)，并通过所述横板通孔(231)连接到检测系统(6)。
8.根据权利要求7所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述检测系统(6)包括通过与调节横板(23)固定连接的安装罩(27)，所述安装罩(27)一侧设置有防尘玻璃(28)、内部设置有若干传感器垫片(25)，所述传感器垫片(25)上端固定传感器(26)。
9.根据权利要求2所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述驱动电机(10)采用绝对式编码器。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种全自动钢轨非接触式轮廓检测装置，其特征在于，所述基架(1)的两端面对称设置有二次防护装置(2)，所述二次防护装置(2)与基架(1)螺纹连接，所述基架(1)的后侧面还设置有电气系统。
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