CN110007643B - 一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备及方法，该检测设备包括：机架；轮廓测量模块，设置于机架上，对道岔轨件的轮廓进行测量，得到轮廓测量数据；距离测量模块，与机架相对设置，对距离测量模块与机架之间的距离进行测量，得到距离测量数据；数据接收与存储模块接收轮廓测量数据和距离测量数据并进行存储，同时调取道岔轨件并进行存储；数据处理模块调用轮廓测量数据、距离测量数据并进行处理，得到道岔轨件的三维轮廓数据，并调用道岔轨件标准数据与三维轮廓数据进行对比，形成检测报表；吹扫模块，设置于机架上，用于对道岔轨件进行吹扫处理。通过该检测设备，实现对数控铣削加工轮廓几何尺寸的自动检测，提高了测量精度。

Description

一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备及方法

技术领域

本发明属于铁路工程设备领域，具体涉及一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备及方法。

背景技术

铁路运输是我国经济发展、基础设施建设的重要组成部分，对促进我国社会进步和人民生活质量的提高起着极其重要的作用；道岔轨件是一种使机车车辆进入或越过另一条线路的铁道线路的连接与交叉结构，是铁路运输既关键又薄弱的一个环节。道岔的种类繁多，结构形式复杂，其生产制造精度直接影响安全性、高效性、舒适性。

当前，道岔轨件机加工过程控制及检测方式主要以人工检测为主，利用卷尺、尺厚卡尺、游标卡尺、样板等工具对轨件有限的关键断面的长度位置，高度，轨头宽度等单个特征进行检测，但是无法对其轮廓及关键断面外加工面进行检测；并且，在道岔轨件加工过程中，每次走刀需要进行断面尺寸检测并人工计算进给量，费时费力，效率较低，检测结果易受到检测环境以及检测人员的主观因素影响。

中国专利CN106840033A具体涉及一种基于图像处理的钢轨廓形参数测量装置及方法。基于图像处理的钢轨廓形检测装置，其特征是包括四个线激光传感器、传感器支架、底座、轨道输送辊和钢轨，利用非接触激光成像原理，采用四个三维激光轮廓传感器采集钢轨断面轮廓数据，通过对各个传感器采集到的图像数据进行坐标变换、旋转、平移，进行图形拼合，获取钢轨断面轮廓，将计算得出的断面轮廓几何尺寸与铁标进行比较判断。该发明提供了一种标准钢轨轮廓的检测装置及方法，具有一定的适用性，但无法满足基于实际工况下道岔轨件生产过程中不同轨型、不同轮廓的轨件检测，无法指导过程加工，且并不具备信息化特征。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备及方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备，包括：

机架；

轮廓测量模块，设置于所述机架上，用于对道岔轨件的轮廓进行测量，得到轮廓测量数据；

距离测量模块，与所述机架相对设置，用于对所述距离测量模块与所述机架之间的距离进行测量，得到距离测量数据；

数据接收与存储模块，分别与所述轮廓测量模块、所述距离测量模块连接，用于接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据并进行存储，同时调取道岔轨件标准数据并进行存储；

数据处理模块，与所述数据接收与存储模块连接，用于调用所述轮廓测量数据、所述距离测量数据并进行处理，得到所述道岔轨件的三维轮廓数据，并调用所述道岔轨件标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，形成检测报表；

吹扫模块，设置于所述机架上，用于对所述道岔轨件进行吹扫处理。

在本发明的一个实施例中，还包括：

高度调节单元，与铣床连接，用于对所述机架的高度进行调节；

高度测量单元，与所述高度调节单元连接，用于对所述机架的相对高度进行测量；

水平角度调节单元，连接所述高度调节单元与所述机架，用于对所述机架的水平位置进行旋转调节；

旋转调节单元，连接所述轮廓测量模块与所述机架，用于调节所述轮廓测量模块的扫描方位。

在本发明的一个实施例中，所述轮廓测量模块可以为激光线扫描传感器、双目视觉相机或者激光雷达中的任意一种。

在发明的一个实施例中，所述数据接收与存储模块包括数据接收单元和数据存储单元，所述数据接收单元与所述数据存储单元连接，同时所述数据接收单元分别与所述轮廓测量模块、所述距离测量模块连接；

所述数据接收单元用于接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据；

所述数据存储单元用于对所述轮廓测量数据、所述距离测量数据进行存储，并调取所述道岔轨件标准数据进行存储。

在发明的一个实施例中，所述数据处理单元包括：移动端和终端；

所述移动端用于实时显示所述轮廓测量数据、所述距离测量数据并在线监测；

所述终端用于根据所述轮廓测量数据、所述距离测量数据得到所述三维轮廓数据，并调用所述标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，生成所述检测报表。

本发明的另一个实施例还提出了一种如上述任一实施例所述的自动化在线检测设备用于道岔制造过程的自动化在线检测方法，包括：

将道岔轨件置于铣床上进行第一道加工；

利用轮廓测量模块和距离测量模块对所述道岔轨件进行测量，分别得到轮廓测量数据和距离测量数据；

利用数据接收与存储模块接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据并进行存储，同时调取道岔轨件标准数据并进行存储；

利用所述数据处理模块对所述轮廓测量数据、所述距离测量数据进行处理，得到所述道岔轨件第一道加工后的三维轮廓数据，同时调用所述道岔轨件标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，从而计算得到所述道岔轨件进行第二道加工的刀具进给量；

根据所述刀具进给量对所述铣床的加工轨迹进行调整后对所述道岔轨件进行第二道加工；

重复上述步骤，直到所述道岔轨件的三维轮廓符合预设条件；

利用所述数据处理模块对加工完成后的道岔轨件最终的轮廓测量数据、距离测量数据进行处理，从而得到检测报表。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的用于道岔轨件制造过程在线检测设备结构简单、使用方便，通过激光线扫描传感器、激光测距传感器对道岔轨件进行连续检测，不仅能完成传统的产品质量判断，还能在加工过程中进行中间环节的数据反馈，为操作人员提供加工指导建议，解决了传统人工检测系统中，检测过程非自动化、检测误差存在人为因素、无法对道岔轨件进行连续检测等问题；

2、本发明通过这种在线检测设备，实现了对数控铣削加工轮廓几何尺寸的自动检测，提高了测量精度，降低工人的劳动强度，提高了生产效率，并且，基于检测到的数据，可以进行计算并优化道岔轨件加工走刀的给进量，指导成型刀具的优化、改进、保证产品加工质量；

3、本发明可利用高度调节模块、高度测量模块、水平角度调节模块、旋转调节模块对轮廓测量仪的三种偏转方向进行调整，以适应各种轨型、不同轨距基线的道岔轨件检测；

4、本发明的这种自动化在线检测设备，可与企业信息系统形成交互，实现检测数据实时传输、存储，以便与产品信息追溯。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的设备结构示意图；

图4是图3中A部分的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的轮廓测量模块的工作状态示意图；

图6(a)是本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的经轮廓测量模块扫描得到的标准轨件的图像结构示意图；

图6(b)是图6(a)中的图像经旋转后得到的图像结构示意图；

图6(c)是图6(b)中的图像最高点重合后得到的图像结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备的电连接示意图；

图8为本发明实施例提供的一种用于道岔制造过程自动化在线检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

请参见附图1～4，本发明实施例提供了一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备，该检测设备包括：机架2、轮廓测量模块3、距离测量模块4、数据接收与存储模块1、数据处理模块5以及吹扫模块7。

其中，在一个具体实施例中，机架2固定设置在铣床8的横梁上，主要与其他测量模块连接或者相对设置，为整个在线检测提供了支撑。

需要说明的是，机架2也可以单独设置轨道及动力系统上，不与铣床8连接，具体地可根据实际要求进行设置，本发明实施例在此不作具体限定。

进一步地，该在线检测设备还设置有高度调节单元21、高度测量单元22、水平角度调节单元23、旋转调节单元24；高度调节单元21固定在铣床8上，用于对机架2的高度进行调节；高度测量单元22固定于高度调节单元21上，用于对机架2的相对高度进行测量，该相对高度是机架2相对于铣床8的高度；机架2和高度调节单元21之间通过水平角度调节单元23连接，并可通过水平角度调节单元23调节机架2的水平旋转位置；旋转调节单元24连接轮廓测量模块3与机架2，用于将轮廓测量模块3固定于机架2上，并且旋转调节单元24可以转动轮廓测量模块3，从而调节其扫描方位，其中，轮廓测量模块3为激光线扫描传感器31。

进一步地，该高度调节单元21主要由丝杠导轨211和伺服电机组成；通过控制伺服电机带动丝杠导轨211进行运动，从而使机架2达到合适的高度；其中，丝杠导轨211的型号为KR100；伺服电机为57S闭环伺服电机；该高度测量单元22主要由短距离激光测距传感器221组成，通过短距离激光测距传感器221对机架2的高度进行测量，从而得到机架2的相对高度；其中，短距离激光测距传感器221的型号为IL100；该水平角度调节单元23主要由主旋转台231组成，通过手动旋转主旋转台231，从而使机架2达到合适的水平位置；该旋转调节单元24主要由传感器旋转台241组成，通过手动旋转传感器旋转台241从而调节激光线扫描传感器31的扫描方位，此外，水平角度调节单元23、以及旋转调节单元24均可以采用伺服电机作为动力装置，本发明实施例在此不作具体限定。

进一步地，当水平角度调节单元23以及旋转调节单元24均采用伺服电机作为动力装置的时候，高度调节单元21、高度测量单元22、水平角度调节单元23以及旋转调节单元24分别与数据接收与存储模块1连接，通过数据接收与存储模块1对其进行控制从而执行各种动作，从而使轮廓测量模块3均处于合适的扫描位置。

需要说明的是，通过高度调节单元21、高度测量单元22、水平角度调节单元23对机架2的调节，最终是为了使轮廓测量模块3处于合适的扫描位置。

请参见图5，需要说明的是，合适的扫描位置是能使轮廓测量模块3能对整个轨件轮廓进行完整扫描的位置，同时满足道岔轨件6的高度要求、宽度要求以及截面形状要求，不同形状的道岔轨件具有不同的要求，轮廓测量模块3的位置可根据具体情况进行设置，本发明实施例在此不作具体说明。

进一步地，轮廓测量模块3设置于机架2上，用于对道岔轨件6的轮廓进行测量，得到轮廓测量数据。

进一步地，轮廓测量模块3包括一对相对设置于机架2外侧壁两端的非接触式激光装置，用于扫描道岔轨件6的几何轮廓，采集道岔轨件6轮廓点的数据；该非接触式激光装置可以为激光线扫描传感器、双目视觉相机或者激光雷达中的任意一种。

优选地，该非接触式激光装置为激光线扫描传感器31，该激光线扫描传感器31的型号为LJV7300；本发明实施例以激光线扫描传感器31为例，对整个自动化在线检测设备进行说明。

具体地，通过高度调节单元21、高度测量单元22、水平角度调节单元23以及旋转调节单元24将两个激光线扫描传感器31调节到合适的扫描位置后，然后对道岔轨件6的进行扫描，将两个激光线扫描传感器31得到的图像数据根据预设角度，对图像数据做旋转变换，完成变换后，将两个图像数据的最高点进行重合，从而使两个图像数据完全拼接，最终形成完整的道岔轨件6的轮廓。

进一步地，预设角度是通过在安装时根据激光线扫描传感器31对标定轨件的采样进行测量得到的，具体地，请同时参见图6(a)～6(c)，将扫描得到的两个图像数据进行旋转，直到两个图像数据位于水平方向，旋转的角度分别记为θ₁和θ₂，即为预设角度；然后找到两个图像数据的最高点P1和P2，将P1和P2进行重合，从而使两个图像数据完全拼接，形成完整的标定轨件的轮廓。

需要说明的是，本发明实施例只是描述了对激光线扫描传感器31扫描得到的两个图像数据进行拼接形成完整轮廓的一种方式，也可以采用其他合理的方式进行拼接，本发明实施例在此不作具体限定。

进一步地，为了避免激光线扫描传感器31在扫描轨件时，有干扰光源对扫描结果造成干扰，在两个激光线扫描传感器31上分别罩有第一遮光罩，该第一遮光罩固定在机架2两侧，包裹住激光线扫描传感器31，只露出了需要发射激光的一面。

进一步地，距离测量模块4与机架2相对设置，用于对距离测量模块4与机架2之间的距离进行测量，得到距离测量数据。

需要说明的是，此处相对设置的意思是使距离测量模块4能够保证发出的激光正好打在机架2上的反光板411上，从而测得准确的距离测量数据。

进一步地，距离测量模块4采用激光测距传感器，该激光测距传感器通过向机架2发射激光，从而得到距离测量模块4与机架2之间的距离；该激光测距传感器的型号为IL100；该距离测量模块4配合轮廓测量模块3采集的轨件轮廓点的数据，实现道岔轨件6的三维数据定位。其中，道岔轨件6的三维数据具体是指道岔轨件某一断面的二维数据和该断面在道岔轨件长度方向的位置数据。

在一个具体实施例中，为了保证激光测距传感器在进行距离测量时的激光测量精度，还设置有辅助装置，该辅助装置包括第二遮光罩以及反光板411，第二遮光罩罩在整个铣床8上，用来过滤激光测距传感器的干扰光源；反光板411固定在机架2上，用于增强激光测距传感器的检测光源，从而保证了激光测距传感器的测量精度。

进一步地，反光板411为钻石反光板。

进一步地，数据接收与存储模块1分别与轮廓测量模块3、距离测量模块4连接，用于接收轮廓测量数据和距离测量数据并进行存储，同时调用道岔轨件标准数据并进行存储。

需要说明的是，该道岔轨件标准数据指的是预设道岔轨件的端面几何尺寸标准数据，包括预设道岔轨件的外形尺寸的标准值、公差、关键断面位置信息、各断面之间的线性函数以及轨件信息；其中，轨件信息包括预设道岔轨件的图号、施工号、物料等信息；该道岔轨件标准数据用来做基准，辅助在线检测设备进行工作，从而完成对道岔轨件6质量的检测和判断。

进一步地，该数据接收与存储模块1包括数据接收单元11和数据存储单元12，数据接收单元11与数据存储单元12连接，同时数据接收单元11分别与轮廓测量模块3、距离测量模块4连接。

数据接收单元11用于接收轮廓测量数据和距离测量数据；该数据接收单元11主要由工控主机构成，负责控制轮廓测量模块3与距离测量模块4以及运行通讯软件，具体地，数据接收单元11与轮廓测量模块3通过千兆以太网进行连接，并采用TCP/IP通讯协议；与距离测量模块4通过数传电台进行连接，并采用ModBus总线协议；同样地，采用有限方式及等效协议也可以实现传输目的，本发明实施例在此不作具体限定。

此外，当水平角度调节单元23、旋转调节单元24采用伺服电机作为动力装置的时候，该数据接收单元11控制高度调节单元21、高度测量单元22、水平角度调节单元23、旋转调节单元24执行相应的动作，从而使轮廓测量模块3均处于合适的扫描位置。

进一步地，该工控主机可以为高性能计算机、单片机、PLC、运动控制卡等任一种能满足本发明实施例的产品，该工控主机的型号可以为TB-BPC。

数据存储单元12用于对轮廓测量数据、距离测量数据进行存储，由于该自动化在线检测设备在工作时，铣床8对道岔轨件6的每一次进刀后都会得到不同的轮廓测量数据以及距离测量数据，轮廓测量模块3、距离测量模块4每隔200Hz或更高频率对道岔轨件6进行一次数据采集，并且每隔2mm为一个样点进行数据保存，且通过数据接收单元11发送给数据存储单元12，数据处理模块5对数据存储单元12中的数据进行调取，并进行实时显示同时在线检测，每一次进刀检测到的数据都会存储在数据存储单元12中，直到道岔轨件6加工完毕，所有的测量数据都会存储在数据存储单元12中，数据处理模块5会调用数据存储单元中的数据，进行处理，从而形成检测报表，同时，数据存储单12元也会预先从企业信息系统中调用道岔轨件标准数据进行存储；该数据存储单元12主要由存储服务器构成，负责对数据接收单元11接收的数据进行存储，且该数据存储单元12基于企业的信息系统，通过5.8GHZ无线通道与企业信息系统进行相互通讯，可以实现产品信息交互、关联，通过调用企业信息系统中的道岔轨件标准信息，从而对检测装置的检测参数进行在线调整。

进一步地，该存储服务器的型号可以为R230，该存储服务器使用企业级安全磁盘，并设立raid1冗余阵列，有效保障数据安全。

进一步地，数据处理模块5与数据接收与存储模块1连接，用于调用轮廓测量数据、距离测量数据并进行处理，得到道岔轨件6的三维轮廓数据，并调用道岔轨件标准数据与三维轮廓数据进行对比，形成检测报表，用于现场加工指导、产品分析以及后期追溯，从而实现人机交互。

进一步地，数据处理模块5包括移动端51和终端52。

移动端51用于实时显示轮廓测量数据、距离测量数据并在线监测；该移动端51可以为平板电脑、手机、PC以及专用服务器等任何满足需求的移动设备，该移动端51上装载有相应的数据处理软件。

此外，移动端51与数据存储单元12之间采用无线连接，从而能直接对数据存储单元12中的信息进行读取及修改；移动端51通过将现场采集的数据发送给数据存储单元12进行存储，方便以后查看数据。

在一个具体实施例中，移动端51上还可以设有扫码枪，每个道岔轨件6上都有相对应的条形码，该条形码对应该道岔轨件标准数据；可以通过扫码枪对道岔轨件6上的条形码进行扫码，将获取到的条形码数据发送给数据接收单元11，数据接收单元11根据需要从企业信息系统中调用道岔轨件标准数据，并存储到数据存储单元12中，移动端51再从数据存储单元12调用相关信息并生成现场检测表，从而对现场加工进行指导。

在一个具体实施例中，移动端51也可以直接从企业信息系统中读取数据，该移动端51与企业信息系统之间通过无线通信连接。

移动端51可以将现场采集到的道岔轨件6的数据进行处理，并根据距离测量数据将道岔轨件6的具体断面的宽度和高度实时显示出来，形成三维轮廓外形，再与道岔轨件标准数据进行对比，从而对道岔轨件的加工进行现场指导。

此处，该三维轮廓外形表示的是道岔轨件6的固定断面位置的轮廓外形。

终端52用于根据轮廓测量数据、距离测量数据得到道岔轨件6的三维轮廓数据，并调用预设的道岔轨件标准数据与三维轮廓数据进行对比，生成检测报表，用于产品分析以及后期追溯；同时，终端52生成的检测报表同时发送给数据存储单元12和企业信息系统进行存储。

当对道岔轨件6的加工结束之后，所有的实时数据都存储在数据存储单元12中，终端52从数据存储单元12中调用最后一次加工后的轮廓测量数据、距离测量数据，形成完整的三维轮廓数据，并建立三维模型，同时调用道岔轨件标准数据与该三维轮廓数据进行对比，生成检测报表，进行数表分析，并生成以断面为横坐标、道岔轨件6的宽度和高度为纵坐标的尺寸图，进行线图分析，根据建立的三维模型、数表分析结果以及线图分析结果对产品进行分析以及后期追溯。

进一步地，该终端52可以为平板电脑、手机、PC以及专用服务器等任何满足需求的移动设备，该终端52上同样装载有相应的数据处理软件。

进一步地，吹扫模块7设置于机架2上，用于对道岔轨件6进行吹扫处理。

在一个具体实施例中，该吹扫模块7为智能吹扫模块，采用机器视觉系统，通过视觉传感器，可以为摄像机采集道岔轨件顶部视图，经过二值化、滤波、XY轴灰度变化率统计等过程，识别出待扫描的道岔轨件6顶部是否存在影响扫描的铁屑，然后通过数据接收单元11自动判别道岔轨件6的污染程度，并进行吹扫清理；自动判别轨道污染程度的方式为视觉检测，也就是通过机器视觉系统来操作，吹扫清理的方式为压缩气源吹扫及机械清扫组合；其中，压缩气源吹扫采用的为铣床8自带气压设备。

需要说明的是，机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断，视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，此处，现场的设备指的就是吹扫模块7。

进一步地，请再次参见图4，本发明实施例中的智能吹扫模块7包括摄像机71、连接架72、气吹装置73以及机械清扫装置74；摄像机71、连接架72、气吹装置73以及机械清扫装置74均设置于机架2上；机械清扫装置74通过螺丝固定在连接架72上，且机械清扫装置74通过清扫RV减速电机驱动钢丝清扫头完成机械清扫目的；此外，机械清扫装置74也可以采用耐高温材料清扫头和伺服电机等满足条件的设备。

通过摄像机71拍摄道岔轨件6的图像，并将图像传送给位于数据接收单元12上的图像处理系统，然后图像处理系统进行判别，并将判别结果发送给数据接收单元12，数据接收单元12根据判别结果来控制吹扫模块7的动作，通过气吹装置以及机械清扫装置来对道岔轨件6进行清扫。

进一步地，请参见图7，211是丝杠导轨，它属于主承重部件，与铣床8之间通过钢制转接板连接，并用螺丝固定；25是丝杠转接板；26是激光测距传感器连接板；221是短距离激光测距传感器；231是主旋转台；71是摄像机；2是机架；241是传感器旋转台；31是激光线扫描传感器；4是距离测量模块；其中，丝杠转接板25与丝杠导轨211之间用螺丝沿虚线方向固定；主旋转台231用螺丝固定在丝杠转接板25的底面；激光测距传感器连接板26用螺丝固定在丝杠转接板25的竖直面；短距离激光测距传感器221和激光测距传感器连接板26用螺丝固定；摄像机71用螺丝固定在传感器安装板27的背面；传感器旋转台241通过螺丝固定在传感器安装板27的上面；激光线扫描传感器31与传感器旋转台241之间用一个连接件固定，通过螺丝与连接件的两面分别固定。

所有配件安装完毕之后，为了达到需要的测量精度，其中一些配件需要进行微调，如图7所示箭头方向，主旋转台231可以在水平方向旋转调节角度，这样的话，机架2、传感器旋转台241以及激光线扫描传感器31就会随之转动；另外，传感器旋转台241以可以进行竖直方向的旋转调节，如图7的箭头方向所示，这样就可以调节激光线扫描传感器31的测量范围，使之达到精确的位置，从而精确的测量出被测道岔轨件6的轮廓。

该道岔轨件制造过程自动化在线检测设备的工作原理为：

该道岔轨件制造过程自动化在线检测设备以随行模式实现轨件加工轮廓几何尺寸的检测，每一次进刀的同时，轮廓测量模块3进行实时轮廓数据采集，结合距离测量模块4实现三维数据的定位；相应地，通过数据接收与存储模块1接收轮廓测量数据以及距离测量数据并进行存储，并从企业信息系统中调用标准数据进行存储；数据处理模块5对轮廓测量数据、距离测量数据以及标准数据进行处理，形成数据检测报表用于指导加工，并且通过无线传输与企业信息系统关联，将最终得到的检测数据存储在企业信息系统中。

进一步地，请参见图8，本发明实施例还提供了一种用于道岔制造过程自动化在线检测方法，该检测方法依据在线检测设备进行实施，具体包括以下步骤：

步骤(1)：将待测的道岔轨件6置于铣床8上进行第一道加工。

将自动化在线检测设备安装在铣床8的横梁上，其中，距离测量模块4安装在铣床8运动方向的一端，与机架上的反光板411相对设置，铣刀9位于铣床8横梁前侧的主轴上，从而对轨件进行铣削，道岔轨件6固定不动；根据工艺要求，对待加工道岔轨件6上进行第一道加工；第一道加工的进给量由具体的工艺来确定。

需要说明的是，此处的前侧是基于附图所述的方位或位置关系。

步骤(2)：利用轮廓测量模块3和距离测量模块4对第一道加工后的道岔轨件6进行测量，分别得到轮廓测量数据和距离测量数据。

当铣床8完成第一道加工后，需要回到初始位置才能进行第二次加工，在铣床8回到初始位置的过程中，每隔2mm，利用激光测距传感器记录铣床8的位置信息从而得到道岔轨件6的位置信息，利用激光线扫描传感器31扫描被加工道岔轨件的断面从而得到道岔轨件6的断面轮廓信息。

需要说明的是，由于该检测装置安装在铣床8上，因此，距离测量模块4测量的距离测量模块4与机架2之间的距离就是距离测量模块4与铣床8之间的距离，铣床8与道岔轨件6相对运动，通过检测判定道岔轨件6的开始位置与结束位置，从而可以确定道岔轨件6任意断面的位置信息。

步骤(3)：利用数据接收与存储模块1接收轮廓测量数据和距离测量数据并进行存储，同时从企业信息系统中调取道岔轨件标准数据并进行存储。

利用工控主机接收道岔轨件不同位置的轮廓数据，并发送给存储服务器继续存储。

需要说明的是，铣床8每一次进刀得到的道岔轨件6的轮廓测量数据和距离测量数据都发送给存储服务器进行存储。

步骤(4)：利用数据处理模块5对轮廓测量数据、距离测量数据进行处理，得到道岔轨件6第一道加工后的三维轮廓数据，同时调用道岔轨件标准数据与三维轮廓数据进行对比，从而计算得到道岔轨件6进行第二道加工的刀具进给量。

数据处理模块5中的移动端51从存储服务器中调用距离测量数据和轮廓测量数据，并根据距离测量数据和轮廓测量数据实时形成道岔轨件6的三维轮廓外形，并将三维轮廓外形与道岔轨件标准数据进行对比，得到道岔轨件6加工过程中产生的进给量、剩余量、偏差量等信息，并得到进行第二道加工的刀具进给量，并将采集得的数据进行实时显示在移动端51上，以方便观测。

需要说明的是，计算刀具进给量是现有方法，本发明实施例在此不再赘述。

步骤(5)：根据刀具进给量对铣床8的加工轨迹进行调整后对道岔轨件进行第二道加工。

第二道加工得到的轮廓测量数据以及距离测量数据由工控主机接收并存储在存储服务器中。

步骤(6)：重复步骤(1)～步骤(5)，直到三维轮廓外形与预设的道岔轨件6的外形标准数据对比符合预设条件。

步骤(7)：利用数据处理模块对加工完成后的道岔轨件的最终的轮廓测量数据、距离测量数据进行处理，从而得到检测报表。

在待加工道岔轨件6加工完成后，铣床8回到初始位置的过程中，利用激光测距传感器记录铣床8的位置信息从而得到道岔轨件6的位置信息，利用激光线扫描传感器31扫描被加工轨件的表面从而得到道岔轨件6的断面轮廓信息，并将道岔轨件6的位置信息和断面轮廓信息发送给数据接收与存储模块1进行存储，数据接收与存储模块1进行接收并存储并发送给移动端51进行处理及显示，然后，终端52从数据存储单元12中调用最后一次加工后的轮廓测量数据、距离测量数据，形成完整的三维轮廓数据，并建立三维模型，同时调用道岔轨件标准数据与该三维轮廓数据进行对比，生成检测报表，进行数表分析，并生成以断面为横坐标、道岔轨件6的宽度和高度为纵坐标的道岔轨件尺寸图，进行线图分析，根据三维模型、数表分析结果以及线图分析结果进行产品分析以及后期追溯；并且检测完成后，终端52将最终得到的检测报表发送给数据存储单元12进行存储，同时，数据存储单元12将该检测报表上传给企业信息系统进行存储备份。

本发明实施例通过这种自动化检测设备，可以达到以下有益效果：

1、本发明提供的用于道岔轨件制造过程在线检测设备结构简单、使用方便，通过线激光视觉传感器、激光测距系统对道岔轨件进行连续检测，不仅能完成传统的产品质量判断，还能在加工过程中进行中间环节的数据反馈，为操作人员提供加工指导建议，解决了传统人工检测系统中，检测过程非自动化、检测误差存在人为因素、无法对道岔轨件进行连续检测等问题；

2、本发明通过这种在线检测设备，实现了对数控铣削加工轮廓几何尺寸的自动检测，提高了测量精度，降低工人的劳动强度，提高了生产效率，并且，基于检测到的数据，可以进行计算并优化轨件加工走刀的给进量，指导成型刀具的优化、改进、保证产品加工质量；

3、本发明可利用高度调节模块、高度测量模块、水平角度调节模块、旋转调节模块对轮廓测量仪的三种偏转方向进行调整，以适应各种轨型、不同轨距基线的道岔轨件检测；

4、本发明的这种自动化在线检测设备，可与企业信息系统形成交互，实现检测数据实时传输、存储，以便与产品信息追溯。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于道岔制造过程自动化在线检测设备，其特征在于，包括：

机架；

轮廓测量模块，设置于所述机架上，用于对道岔轨件的轮廓进行测量，得到轮廓测量数据；所述轮廓测量模块包括一对相对设置于所述机架外侧壁两端的非接触式激光装置，用于扫描道岔轨件的几何轮廓，采集道岔轨件轮廓点的数据；该非接触式激光装置可以为激光线扫描传感器、双目视觉相机或者激光雷达中的任意一种；

距离测量模块，与所述机架相对设置，用于对所述距离测量模块与所述机架之间的距离进行测量，得到距离测量数据；所述距离测量模块与所述机架相对设置使所述距离测量模块能够保证发出的激光正好打在机架上的反光板上，从而测得准确的距离测量数据；

数据接收与存储模块，分别与所述轮廓测量模块、所述距离测量模块连接，用于接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据并进行存储，同时调取道岔轨件标准数据并进行存储；该道岔轨件标准数据指的是预设道岔轨件的端面几何尺寸标准数据，包括预设道岔轨件的外形尺寸的标准值、公差、关键断面位置信息、各断面之间的线性函数以及轨件信息；其中，轨件信息包括预设道岔轨件的图号、施工号、物料信息；该道岔轨件标准数据用来做基准，辅助在线检测设备进行工作，从而完成对道岔轨件质量的检测和判断；

数据处理模块，与所述数据接收与存储模块连接，用于调用所述轮廓测量数据、所述距离测量数据并进行处理，得到所述道岔轨件的三维轮廓数据，并调用所述道岔轨件标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，形成检测报表；

吹扫模块，设置于所述机架上，用于对所述道岔轨件进行吹扫处理；

该在线检测设备还设置有高度调节单元、高度测量单元、水平角度调节单元、旋转调节单元；所述高度调节单元固定在铣床上，用于对所述机架的高度进行调节；所述高度测量单元固定于所述高度调节单元上，用于对所述机架的相对高度进行测量，该相对高度是机架相对于铣床的高度；所述机架和高度调节单元之间通过所述水平角度调节单元连接，并可通过所述水平角度调节单元旋转调节机架的水平位置；所述旋转调节单元连接所述轮廓测量模块与机架，用于将所述轮廓测量模块固定于机架上，并且所述旋转调节单元可以转动轮廓测量模块，从而调节其扫描方位，其中，所述轮廓测量模块为激光线扫描传感器。

2.根据权利要求1所述的用于道岔制造过程自动化在线检测设备，其特征在于，所述数据接收与存储模块包括数据接收单元和数据存储单元，所述数据接收单元与所述数据存储单元连接，同时所述数据接收单元分别与所述轮廓测量模块、所述距离测量模块连接；

所述数据接收单元用于接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据；

所述数据存储单元用于对所述轮廓测量数据、所述距离测量数据进行存储，并调取所述道岔轨件标准数据进行存储。

3.根据权利要求1所述的用于道岔制造过程自动化在线检测设备，其特征在于，所述数据处理模块包括：移动端和终端；

所述移动端用于实时显示所述轮廓测量数据、所述距离测量数据并在线监测；

所述终端用于根据所述轮廓测量数据、所述距离测量数据得到所述三维轮廓数据，并调用所述标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，生成所述检测报表。

4.一种根据权利要求1所述的自动化在线检测设备用于道岔制造过程的自动化在线检测方法，其特征在于，包括：

将道岔轨件置于铣床上进行第一道加工；

利用轮廓测量模块和距离测量模块对第一道加工后的道岔轨件进行测量，分别得到轮廓测量数据和距离测量数据；

利用数据接收与存储模块接收所述轮廓测量数据和所述距离测量数据并进行存储，同时调取道岔轨件标准数据并进行存储；

利用所述数据处理模块对所述轮廓测量数据、所述距离测量数据进行处理，得到所述道岔轨件第一道加工后的三维轮廓数据，同时调用所述道岔轨件标准数据与所述三维轮廓数据进行对比，从而计算得到所述道岔轨件进行第二道加工的刀具进给量；

根据所述刀具进给量对所述铣床的加工轨迹进行调整后对所述道岔轨件进行第二道加工；

重复上述步骤，直到所述道岔轨件的三维轮廓符合预设条件；

利用所述数据处理模块对加工完成后的道岔轨件最终的轮廓测量数据、距离测量数据进行处理，从而得到检测报表。