CN110525463A - 地下矿山有轨运输轨道检查车及检查方法 - Google Patents

地下矿山有轨运输轨道检查车及检查方法 Download PDF

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郭永红
王鹏
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Abstract

本发明公开了一种地下矿山有轨运输轨道检查车，包括电机车、水平固定在电机车上的导轨、两个设置在导轨上并能在导轨上滑动的滑块、分别通过传感器固定结构件装在两个滑块上的两个二维激光位移传感器，左侧的二维激光位移传感器的激光测距探头面向左侧铁轨，右侧的二维激光位移传感器的激光测距探头面向右侧铁轨，所述左侧的二维激光位移传感器用于测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息，右侧的二维激光位移传感器用于测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息。本发明可实现矿山轨道非接触式动态轨距检测。

Description

地下矿山有轨运输轨道检查车及检查方法
技术领域
本发明涉及矿用轨道检查技术领域，具体地指一种地下矿山有轨运输轨道检查车及检查方法。
技术背景
为了社会经济的可持续发展,大力提升生产力水平,高效开发利用矿产资源,全面保障生产安全,努力实现零环境影响已经成为矿业界新世纪的奋斗目标。“无人矿山”就是矿业科技工作者和矿山管理工作者的美好憧憬之一。人们希望未来能够在井下安全场所或地面遥控采矿设备,乃至全面采用无人操作的智能设备进行井下开采,使地下采矿“无人化”,逐步实现“无人矿山”。
近些年来随着科学技术的发展，无人化自动化设备已近慢慢进入矿山生产，无人驾驶有轨电机车运输系统已经在矿山变为现实，矿山运输能力得到进一步解放，运输效率显著提高，传统矿山生产山运输系统管理难度大，作业效率低的问题在无人驾驶运输系统的应用下都得到了解决，无人驾驶运输系统的高效运行，必然加速轨道的变形，松动。轨道运输状态的检测是电机车安全运行，是无人驾驶运输系统高效运行的根本保障，轨距无论在地面高铁轨道还是在地下矿山运输轨道都是一项重要的检测内容，因为轨距的改变可以直接导致地下矿山轨道运输矿车脱轨或者卡道，阻塞运输道路，占用生产时间，影响无人驾驶电机车运输系统的运输效率。但是矿山轨道检查仍然依靠传统人工巡查，检查。矿山地下运输轨道距离长，范围广，人工巡检工作任务重，效率低下，难以适应无人驾驶运输系统的轨检需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种地下矿山有轨运输轨道检查车及检查方法，本发明可实现动态轨距检测。
为实现此目的，本发明所设计的一种地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于，它包括电机车、水平固定在电机车上的导轨、两个设置在导轨上并能在导轨上滑动又可在导轨任意位置固定锁死的滑块、分别通过传感器固定结构件装在两个滑块上的两个二维激光位移传感器，左侧的二维激光位移传感器的激光测距探头面向左侧铁轨，右侧的二维激光位移传感器的激光测距探头面向右侧铁轨，所述左侧的二维激光位移传感器用于测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器激光测距探头中心的距离D1，右侧的二维激光位移传感器用于测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器激光测距探头中心的距离D2。
一种利用上述检查车的地下矿山有轨运输轨道检查方法，它包括如下步骤：
步骤1：将两个二维激光位移传感器的激光测距探头中心之间的距离D3存入上位机；
步骤2：使电机车在铁轨上行驶，同时，左侧的二维激光位移传感器实时测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
右侧的二维激光位移传感器实时测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
步骤3：控制器将采集的两个二维激光位移传感器输出的左侧铁轨当前检测端的轮廓信息和右侧铁轨当前检测端的轮廓信息传输至上位机；
步骤4：所述上位机根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器激光测距探头中心的距离D1；根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器激光测距探头中心的距离D2；铁轨左右两轨道内侧的距离L＝D3-D2-D1。
本发明具有如下优点：
本发明通过设置在导轨上的两个二维激光位移传感器对下方的两个轨道进行轮廓扫描，并提取内侧轨道边缘到激光测距探头中心的距离，通过上述距离实时换算得到铁轨左右两轨道内侧的准确距离，将该距离和铁轨左右两轨道的标准距离进行比较，即可对矿山轨道进行实时检查。相比传统的人工接触方式，本发明的可以实现动态非接触式检测，轨检效率大大提高，检查结果更加准确高效，另外本发明由于两个二维激光位移传感器可以通过滑块固定在导轨的任何位置，因此，本发明可以适应不同轨距的轨道检测(如900mm、600mm轨距轨道)。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中二维激光位移传感器与传感器固定结构件的测试结构图。
图3为本发明中固定锁扣的结构示意。
其中，1—条状激光束、2—电机车、3—传感器固定结构件、4—二维激光位移传感器、5—导轨、6—滑块、7—L型支架、8—堵头、9—水平管水准器、10—控制器、11—上位机、12—固定锁扣。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所涉及的一种地下矿山有轨运输轨道检查车，如图1～3所示，它包括电机车2、水平固定在电机车2上的导轨5、两个设置在导轨5上并能在导轨5上滑动又可在导轨5任意位置固定锁死的滑块6、分别通过传感器固定结构件3装在两个滑块6上的两个二维激光位移传感器4，左侧的二维激光位移传感器4的激光测距探头面向左侧铁轨，右侧的二维激光位移传感器4的激光测距探头面向右侧铁轨，所述左侧的二维激光位移传感器4用于测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D1，右侧的二维激光位移传感器4用于测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D2(二维激光位移传感器4能向对应的矿山轨道射出条状激光束1，实现侧铁轨当前检测端的轮廓信息的扫描)。
上述技术方案中，它还包括控制器10，所述控制器10用于将采集的两个二维激光位移传感器4输出的左侧铁轨当前检测端的轮廓信息和右侧铁轨当前检测端的轮廓信息传输至上位机11。
上述技术方案中，所述上位机11内预存有两个二维激光位移传感器4的激光测距探头中心之间的距离D3，所述上位机11用于根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D1；上位机11还用于根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D2；铁轨左右两轨道内侧的距离L＝D3-D2-D1。
上述技术方案中，每个滑块6均具有固定锁扣12，滑块6通过固定锁扣12可在导轨5上任意指定位置固定(将固定锁扣12的螺栓拧入滑块6的螺纹通孔中，顶住导轨5实现限位)。滑块6上有螺纹孔，通过螺丝连接能将传感器固定结构件3固定到滑块6上，能够带着二维激光位移传感器4在导轨5上滑到固定位置，适应各种不同轨距的检测。
上述技术方案中，二维激光位移传感器4中半导体激光发生器发出的激光，经透镜形成X平面光幕，并在铁轨上形成一条轮廓线，二维激光位移传感器4的镜片收集被铁轨反射回来的光并将其投影到二维激光位移传感器4的二维CMOS数组中，这样形成的目标铁轨剖面图形被二维激光位移传感器4的信号处理器分析处理，轮廓线的长度用X轴计量，轮廓线的高低用Z轴计量，最终计算得到铁轨的内侧轨道边缘到二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离。
上述技术方案中，所述导轨5通过L型支架7水平固定在电机车2的端部。
上述技术方案中，所述导轨5上设置有水平管水准器9。水平管水准器9能够检测导轨5在安装过程中是否水平。
上述技术方案中，所述两个二维激光位移传感器4在控制器10的控制下在时间上同步测量铁轨当前检测端的轮廓信息。
上述技术方案中，所述导轨5两端设有堵头8，堵头8用于防止滑块6脱出导轨5。
上述技术方案中，所述二维激光位移传感器4，结构坚固紧凑，安装简单，抗震性好，根据900mm轨距检测要求，其高度最大量程应不低于600mm；长度量程最大量程应不低于70mm，检测精度不小于0.5mm，扫描频率高，每秒采集64000个轮廓数据，测量不受色彩、表面材质或离散光线所影响，有同步输入端，二维激光位移传感器4同步工作，能实现外触发方式，温度适应范围宽：-10℃～50℃。
所述L型支架7由10mm厚铁制成，坚固抗震，上面有四个螺纹孔，支架两边各有两个，通过螺丝能够将导轨5固安装在电机车2的端部。
一种利用上述检查车的地下矿山有轨运输轨道检查方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将两个二维激光位移传感器4的激光测距探头中心之间的距离D3存入上位机11；
步骤2：使电机车2在铁轨上行驶，同时，左侧的二维激光位移传感器4实时测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
右侧的二维激光位移传感器4实时测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
步骤3：控制器10将采集的两个二维激光位移传感器4输出的左侧铁轨当前检测端的轮廓信息和右侧铁轨当前检测端的轮廓信息传输至上位机11；
步骤4：所述上位机11根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D1；根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器4激光测距探头中心的距离D2；铁轨左右两轨道内侧的距离L＝D3-D2-D1。
所述步骤3中，调节两个二维激光位移传感器4在导轨5上的位置，使得左侧的二维激光位移传感器4能测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息；右侧的二维激光位移传感器4能测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息，同时设置此时对应的两个二维激光位移传感器4的激光测距探头中心之间的距离D3。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于，它包括电机车(2)、水平固定在电机车(2)上的导轨(5)、两个设置在导轨(5)上并能在导轨(5)上滑动又可在导轨任意位置固定锁死的滑块(6)、分别通过传感器固定结构件(3)装在两个滑块(6)上的两个二维激光位移传感器(4)，左侧的二维激光位移传感器(4)的激光测距探头面向左侧铁轨，右侧的二维激光位移传感器(4)的激光测距探头面向右侧铁轨，所述左侧的二维激光位移传感器(4)用于测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D1，右侧的二维激光位移传感器(4)用于测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息，并根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D2。
2.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：它还包括控制器(10)，所述控制器(10)用于将采集的两个二维激光位移传感器(4)输出的左侧铁轨当前检测端的轮廓信息和右侧铁轨当前检测端的轮廓信息传输至上位机(11)。
3.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：所述上位机(11)内预存有两个二维激光位移传感器(4)的激光测距探头中心之间的距离D3，所述上位机(11)用于根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D1；上位机(11)还用于根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D2；铁轨左右两轨道内侧的距离L＝D3-D2-D1。
4.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：每个滑块(6)均具有固定锁扣(12)，滑块(6)通过固定锁扣(12)可在导轨(5)上任意指定位置固定。
5.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：所述导轨(5)通过L型支架(7)水平固定在电机车(2)的端部。
6.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：所述导轨(5)上设置有水平管水准器(9)。
7.根据权利要求2所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：所述两个二维激光位移传感器(4)在控制器(10)的控制下在时间上同步测量铁轨当前检测端的轮廓信息。
8.根据权利要求1所述地下矿山有轨运输轨道检查车，其特征在于：所述导轨(5)两端设有堵头(8)，堵头(8)用于防止滑块(6)脱出导轨(5)。
9.一种利用权利要求1所述检查车的地下矿山有轨运输轨道检查方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将两个二维激光位移传感器(4)的激光测距探头中心之间的距离D3存入上位机(11)；
步骤2：使电机车(2)在铁轨上行驶，同时，左侧的二维激光位移传感器(4)实时测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
右侧的二维激光位移传感器(4)实时测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息；
步骤3：控制器(10)将采集的两个二维激光位移传感器(4)输出的左侧铁轨当前检测端的轮廓信息和右侧铁轨当前检测端的轮廓信息传输至上位机(11)；
步骤4：所述上位机(11)根据左侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算左侧铁轨的内侧轨道边缘到左侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D1；根据右侧铁轨当前检测端的轮廓信息计算右侧铁轨的内侧轨道边缘到右侧的二维激光位移传感器(4)激光测距探头中心的距离D2；铁轨左右两轨道内侧的距离L＝D3-D2-D1。
10.根据权利要求9所述的地下矿山有轨运输轨道检查方法，其特征在于：所述步骤3中，调节两个二维激光位移传感器(4)在导轨(5)上的位置，使得左侧的二维激光位移传感器(4)能测量得到左侧铁轨当前检测端的轮廓信息；右侧的二维激光位移传感器(4)能测量得到右侧铁轨当前检测端的轮廓信息，同时设置此时对应的两个二维激光位移传感器(4)的激光测距探头中心之间的距离D3。
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