CN110562290A - 一种激光扫描自动测量轨道近景的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光扫描自动测量轨道近景的装置及方法，包括定位标靶、小车和扫描仪；轨道两侧的每一个CPIII标志上均安装有一个所述定位标靶，并且安装在不同的所述CPIII标志上的所述定位标靶的编号不同；所述小车可移动的处于轨道上，所述扫描仪处于所述小车上并随着所述小车的移动搭配所述定位标靶来采集关于轨道的全景数据。本发明的有益效果是：能自动、快速的完成轨道近景测量扫描，解决了传统检测方法操作复杂的问题，特别是能在移动过程中自行扫描检测，针对所需检测的轨道能快速高效的自行完成拍摄，不需要操作人员持续等待，且操作简单，在保证效率的前提下极大的减轻了操作人员的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及铁路轨道检测技术领域，具体涉及一种激光扫描自动测量轨道近景的装置及方法。
背景技术
随着我国铁路突飞迅猛的发展，轨道的安全性也越来越受到重视。铁路轨道路线的精准直接影响着高速列车的安全运行，技术人员在设计轨道路线时需要做大量的实地考察和测量工作，从而规划轨道的预设路线，保证列车的安全运行。但是在轨道修建的过程中，由于各种因素导致修建的轨道偏离预设的轨道路线，因此需要对修建的轨道进行实时测量，确保轨道的安全运行。
传统的轨道检测技术有车载式线路检查仪和全站仪。车载式线路检查仪是通过测量机车晃动检测线路平顺，发现轨道不良处所。但是这样只能检测轨道是否平顺，不能检测路线是否偏差。而基于全站仪和轨检小车的检测系统，这种测量技术检测精度较高，已为我国高速铁路初期建设的轨道精调提供了重要的技术支撑。但是这种利用全站仪测量的数据传递给工作终端的计算机，计算机接收数据后还需要做进一步处理，加大了工作人员的工作量，同时反馈的数据也不够直观。
公开号为CN107860368A的中国发明转款公布了一种轨道近景激光扫描测量装置，由激光扫描仪、运行小车、定位靶标、立柱、金属套筒组成，主要通过激光扫描仪随着运行小车的推进对两侧的轨道和定位靶标进行扫描拍照，并通过定位靶标确定轨道的具体位置。但要想便捷的进行测量，单有运行小车搭载激光扫描仪是不够的，该系统小车不能自动推进扫描，不能连续性地自动完成检测，而是每一次检测都需要人工操作，并且不能在移动的过程中动态扫描。因此，急需提供一种能克服上述缺陷，能自动、高质量地检测轨道的装置及控制方法。
发明内容
综上所述，为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种激光扫描自动测量轨道近景的装置及方法，实现对轨道近景的高效、高质量自动扫描检测。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光扫描自动测量轨道近景的装置，包括定位标靶、小车和扫描仪；轨道两侧的每一个CPIII标志上均安装有一个所述定位靶，并且安装在不同的所述CPIII标志上的所述定位标靶的编号不同；所述小车可移动的处于轨道上，所述扫描仪处于所述小车上并随着所述小车的移动搭配所述定位标靶来采集关于轨道的全景数据。
本发明的有益效果是：能自动、快速的完成轨道近景测量扫描，解决了传统检测方法操作复杂的问题，特别是能在移动过程中自行扫描检测，针对所需检测的轨道能快速高效的自行完成拍摄，不需要操作人员持续等待，且操作简单，在保证效率的前提下极大的减轻了操作人员的工作量。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的改进：
进一步，所述小车包括底板、电源、控制器、四个车轮和四个步进电机；四个所述车轮分别两两相对且可转动的安装在所述底板前后两端的两侧，四个所述步进电机固定在所述底板底部且与四个所述车轮一一对应设置，每一个所述步进电机驱动其中一个所述车轮移动；所述电源和所述控制器安装在所述底板上相应的位置处，并且所述电源通过供电电路连接四个所述步进电机，所述控制器通过控制电路连接四个所述步进电机。
其中，上述控制器采用型号为TM1650的芯片。
进一步，所述扫描仪放置在所述底板上相应的位置处。
进一步，所述扫描仪为三维激光扫描仪。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：采用背包式三维激光扫描仪，可以在移动过程中持续进行扫描工作，极大提高了检测效率。
上述激光扫描自动测量轨道近景的装置的测量方法，包括如下的步骤：
步骤S1,在轨道两侧的CPIII标志上安装不同编号的定位标靶；
步骤S2，设置扫描仪的工作参数；
步骤S3，将扫描仪放置在小车的底板上并固定好；
步骤S4，将小车放置到轨道上，开启扫描仪，启动小车并控制小车的移动速度及路程，扫描仪在小车沿着轨道移动的过程中搭配定位标靶来采集关于轨道的全景数据；
步骤S5，等到小车沿着轨道移动预期的路线后，扫描仪采集数据完毕，将采集的数据从扫描仪导出并进行分析处理，即可判断轨道线形线位是否合格，并且当轨道线形线位存在不合格时，根据定位标靶的编号可确定轨道线形线位不合格的位置。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的改进：
进一步，步骤S5中将扫描仪采集到的数据拼接得到轨道的实景模型图以还原轨道的实际情况，通过测量轨道的实景模型图得到轨道的实际尺寸数据，将轨道的实际尺寸数据与轨道设计图的尺寸数据比对从而判断轨道的线形线位是否合格，并且当轨道线形线位存在不合格时，根据轨道实景模型图中不合格处定位标靶的编号可确定轨道线形线位不合格的位置。
进一步，步骤S2中设置扫描仪的参数包括扫描的角度范围、像素以及图像质量。
进一步，所述扫描仪扫描的角度范围设置在小车移动时能采集到小车前端的轨道的全景数据。
进一步，步骤S4中通过控制器控制小车的移动速度与扫描仪的扫描速度相匹配，还通过控制器控制小车沿着轨道移动预期的路线。
采用上述进一步技术方案的有益效果为：避免小车的移动速度过快导致扫描质量下降。
附图说明
图1为本发明在轨道上测量时的示意图；
图2为小车的示意图；
图3为本发明的流程框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、定位靶标，2、扫描仪，3、CPIII标志，4、底板，5、电源，6、控制器，7、车轮，8、步进电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种激光扫描自动测量轨道近景的装置，包括定位标靶1、小车和扫描仪2。所述定位标靶1安装在轨道两侧的每一个CPIII标志3上均安装有一个所述定位标靶1，并且安装在不同的所述CPIII标志3上的所述定位标靶1的编号不同。所述小车可移动的处于轨道上，所述扫描仪2为三维激光扫描仪，其处于所述小车上并随着所述小车的移动搭配所述定位标靶1来采集关于轨道的全景数据。
如图2所示，所述小车包括底板4、电源5、控制器6、四个车轮7和四个步进电机8。四个所述车轮7分别两两相对且可转动的安装在所述底板4前后两端的两侧，四个所述步进电机8固定在所述底板4底部且与四个所述车轮7一一对应设置，每一个所述步进电机8驱动其中一个所述车轮7移动。所述扫描仪2放置在所述底板4上相应的位置处。所述电源5和所述控制器6安装在所述底板4上相应的位置处，并且所述电源5通过供电电路连接四个所述步进电机8，所述控制器6通过控制电路连接四个所述步进电机8。
如图3所示，上述激光扫描自动测量轨道近景的装置的测量方法，包括如下的步骤：
步骤S1,在轨道两侧的CPIII标志3上安装不同编号的定位标靶1；
步骤S2，设置扫描仪2的工作参数，包括扫描的角度范围、像素以及图像质量，其中扫描仪2扫描的角度范围设置在小车移动时能采集到小车前端的轨道的全景数据；
步骤S3，将扫描仪2放置在小车的底板4上并固定好；
步骤S4，将小车放置到轨道上，开启扫描仪2，启动小车并控制小车的移动速度及路程，具体如下：通过控制器6控制步进电机8的运行参数，一方面控制小车的移动速度与扫描仪2的扫描速度相匹配；另一方面控制小车沿着轨道移动预期的路线。扫描仪2在小车沿着轨道移动的过程中搭配定位标靶1来采集关于轨道的全景数据；步骤S5，等到小车沿着轨道移动预期的路线后，扫描仪2采集数据完毕，将采集的数据从扫描仪2导出并进行分析处理，即可判断轨道线形线位是否合格，并且当轨道线形线位存在不合格时，根据定位标靶1的编号可确定轨道线形线位不合格的位置，具体如下：将扫描仪2采集到的数据拼接得到轨道的实景模型图以还原轨道的实际情况，通过测量轨道的实景模型图得到轨道的实际尺寸数据，将轨道的实际尺寸数据与轨道设计图的尺寸数据比对从而判断轨道的线形线位是否合格。当轨道线形线位存在不合格时，根据轨道实景模型图中不合格处定位标靶1的编号可确定轨道实际线形线位不合格的位置，即根据轨道实景模型图中不合格处定位标靶1的编号找到该定位标靶1处于实际轨道中的具体位置，该位置即为不合格的位置，找出不合格的位置以便对轨道进行整改。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种激光扫描自动测量轨道近景的装置，其特征在于，包括定位标靶(1)、小车和扫描仪(2)；轨道两侧的每一个CPI I I标志(3)上均安装有一个所述定位标靶(1)，并且安装在不同的所述CPI I I标志(3)上的所述定位标靶(1)的编号不同；所述小车可移动的处于轨道上，所述扫描仪(2)处于所述小车上并随着所述小车的移动搭配所述定位标靶(1)来采集关于轨道的全景数据。
2.根据权利要求1所述的激光扫描自动测量轨道近景的装置，其特征在于，所述小车包括底板(4)、电源(5)、控制器(6)、四个车轮(7)和四个步进电机(8)；四个所述车轮(7)分别两两相对且可转动的安装在所述底板(4)前后两端的两侧，四个所述步进电机(8)固定在所述底板(4)底部且与四个所述车轮(7)一一对应设置，每一个所述步进电机(8)驱动其中一个所述车轮(7)移动；所述电源(5)和所述控制器(6)安装在所述底板(4)上相应的位置处，并且所述电源(5)通过供电电路连接四个所述步进电机(8)，所述控制器(6)通过控制电路连接四个所述步进电机(8)。
3.根据权利要求2所述的激光扫描自动测量轨道近景的装置，其特征在于，所述扫描仪(2)放置在所述底板(4)上相应的位置处。
4.根据权利要求1至3任一项所述的激光扫描自动测量轨道近景的装置，其特征在于，所述扫描仪(2)为三维激光扫描仪。
5.一种激光扫描自动测量轨道近景的方法，其特征在于，通过如权利要求1至4任一项所述的激光扫描自动测量轨道近景的装置实现，包括如下的步骤：
步骤S1,在轨道两侧的CPIII标志(3)上安装不同编号的定位标靶(1)；
步骤S2，设置扫描仪(2)的工作参数；
步骤S3，将扫描仪(2)放置在小车的底板(4)上并固定好；
步骤S4，将小车放置到轨道上，开启扫描仪(2)，启动小车并控制小车的移动速度及路程，扫描仪(2)在小车沿着轨道移动的过程中搭配定位标靶(1)来采集关于轨道的全景数据；
步骤S5，等到小车沿着轨道移动预期的路线后，扫描仪(2)采集数据完毕，将采集的数据从扫描仪(2)导出并进行分析处理，即可判断轨道线形线位是否合格，并且当轨道线形线位存在不合格时，根据定位标靶(1)的编号可确定轨道线形线位不合格的位置。
6.根据权利要求4所述的激光扫描自动测量轨道近景的方法，其特征在于，步骤S5中将扫描仪(2)采集到的数据拼接得到轨道的实景模型图以还原轨道的实际情况，通过测量轨道的实景模型图得到轨道的实际尺寸数据，将轨道的实际尺寸数据与轨道设计图的尺寸数据比对从而判断轨道的线形线位是否合格，并且当轨道线形线位存在不合格时，根据轨道实景模型图中不合格处定位标靶(1)的编号可确定轨道线形线位不合格的位置。
7.根据权利要求4所述的激光扫描自动测量轨道近景的方法，其特征在于，步骤S2中设置扫描仪(2)的参数包括扫描的角度范围、像素以及图像质量。
8.根据权利要求5所述的激光扫描自动测量轨道近景的方法，其特征在于，所述扫描仪(2)扫描的角度范围设置在小车移动时能采集到小车前端的轨道的全景数据。
9.根据权利要求4所述的激光扫描自动测量轨道近景的方法，其特征在于，步骤S4中通过控制器(6)控制小车的移动速度与扫描仪(2)的扫描速度相匹配，还通过控制器(6)控制小车沿着轨道移动预期的路线。
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