CN111551127A - 一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，包括两个稳定轮面线型扫描传感器、两个导向轮面线型扫描传感器、一个行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置、以及控制装置；所述稳定轮面线型扫描传感器，导向轮面线型扫描传感器，行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置均安装在检测车导向驱动架上；本发明利用非接触方式发射激光和接受梁表面反射的激光，得出测量线、测量面的参数数据，精确反映出轨道梁轮廓参数和状态，相比旧式人工测量方法大大提高了检测精度，施工工作量还大为减少，同时避免了人工在高处作业有安全风险的危险因素。

Description

一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法

技术领域

本发明涉及一种轨道梁轮廓参数检测仪，特别是一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法。

背景技术

作为单轨形式的城市轨道交通，承载列车的是轨道梁，轨道梁与列车走行轮，导向轮，稳定轮直接接触面的轨面平整度、直线度，直接影响单轨列车的运行状态和乘客乘车舒适度。因此，轨道梁必须在制梁阶段进行测量调整后在架设时进行再测量微调。轨道梁投入运营后，因为磨损、地质沉降等因素会影响轨道梁线型变化，需经常检测轨面轮廓参数并养护轨面以保证安全、维持良好运作状态。

传统轨道梁测量方式为人工手段工序繁琐，耗时长，由人工观测和记录多个数据来运算参数得出轨道梁轮廓数据，人为误差难以避免。且人工手段测量取点量较少，难以精确反映出轨道梁轮廓参数和状态。

发明内容

为了解决上述技术中对轨道梁全寿命周期检测存在的以上问题，特别提出一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，可以有效解决上述传统人工测量手段存在的人工测量参数费时长，测量精度较低，测量点少，不能精确反馈出梁的轮廓参数等问题；并且排除了人工在高处作业有安全风险的危险因素。

本发明采取的技术方案是：一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，包括两个稳定轮面线型扫描传感器、两个导向轮面线型扫描传感器、一个行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置、以及控制装置；所述稳定轮面线型扫描传感器，导向轮面线型扫描传感器，行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置均安装在检测车导向驱动架上；

所述两个稳定轮面线型扫描传感器对称安装在检测车导向驱动架下方安装稳定轮的安装架上，分别用于从轨道梁两侧面进行扫描，采集轨道梁稳定轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述两个导向轮面线型扫描传感器对称安装在检测车导向驱动架下方安装导向轮的安装架上，分别用于从轨道梁两侧面进行扫描，采集轨道梁导向轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述行走轮面线型扫描传感器安装在检测车导向驱动架的架体上，用于从轨道梁的顶面进行扫描，采集轨道梁行走面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述棱镜倾角仪安装在检测车导向驱动架的架体上，用于反射从配套的全站仪发射的光束；

所述里程计量装置安装在检测车导向驱动架的架体上，用于对检测车导向驱动架沿轨道梁移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置；

所述控制装置分别与两个稳定轮面线型扫描传感器、两个导向轮面线型扫描传感器、一个行走轮面线型扫描传感器、与成套配合棱镜倾角仪的全站仪、里程计量装置以及检测车导向驱动架的驱动装置连接；所述控制装置用于接收并储存稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集的反射点数据以及全站仪从基准点对棱镜倾角仪测量的角度和距离修正数据；并通过接收里程计量装置传输过来的数据控制稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器、行走轮面线型扫描传感器及检测车导向驱动架的驱动装置的启动或关闭。

其进一步技术方案是：所述两个稳定轮面线型扫描传感器，两个导向轮面线型扫描传感器，一个行走轮面线型扫描传感器安装在同一切面内。

其进一步技术方案是：所述两个稳定轮面线型扫描传感器，两个导向轮面线型扫描传感器，一个行走轮面线型扫描传感器均为激光扫描传感器。

其相关的另一技术方案是：是采用上述的一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪来检测轨道梁的行走面、导向轮面和稳定轮面的方法，该检测仪的检测工作流程包括以下步骤：

步骤1、开始对轨道梁轮廓上的监测点进行检测时，控制装置输出控制信号，启动稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器，稳定轮面线型扫描传感器和导向轮面线型扫描传感器激光发射线状激光束投射到轨道梁两个侧面，行走轮面线型扫描传感器发射线状激光投射到轨道梁的顶面；

步骤2、稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集激光束所投射的轨道梁顶面及侧面激光反射数据，并传输至控制装置；控制装置接收并储存稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集的反射点数据和全站仪从基准点对棱镜倾角仪测量的角度和距离修正数据；数据采集完成后，控制装置输出控制信号，关闭稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器、行走轮面线型扫描传感器；

步骤3、控制装置输出控制信号，启动检测车导向驱动架的驱动装置；驱动装置驱动检测车导向驱动架在轨道梁上移动；里程计量装置对检测车导向驱动架沿轨道梁移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置，控制装置根据直线距离判断是否达到下一个检测点；当达到下一个监测点时，控制装置输出控制信号，关闭驱动装置，启动稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器，开始对下一检测点进行检测，从而实现对轨道梁轮廓的全自动检测；

步骤4、测量得到的多个轨道梁切平面轮廓数据经过控制装置的处理器使用算法拟合，形成整根轨道梁的精确三维轮廓参数数据模型并可对外输出。

由于采取上述技术方案，本发明之一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法具有如下有益效果：

1、本发明的在同一切平面内的稳定轮面线型扫描传感器（成对）、导向轮面线型扫描传感器（成对）、行走轮面线型扫描传感器利用非接触方式发射激光和接受梁表面反射的激光，得出测量线、测量面的参数数据，精确反映出轨道梁轮廓参数和状态，相比旧式人工测量方法大大提高了检测精度，施工工作量还大为减少，同时避免了人工在高处作业有安全风险的危险因素。

2、本发明之一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪安装在检测车导向驱动架上可在轨道梁自动移动，检测仪的控制装置的处理器通过算法拟合非接触测量方式获得的多个轨道梁切平面轮廓数据，形成整根轨道梁的精确三维轮廓参数数据，数据模型，进而反推出梁宽，梁长，水平面参数，工作面的不平度（含平面线形失高、竖向线形失高、共线度），城轨车车轮运行轨迹等重要保养数据。

下面结合附图和实施例对本发明之一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪及其检测的方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为全自动轨道梁轮廓参数检测仪在轨道梁上的工作状态侧视图一；

图2为全自动轨道梁轮廓参数检测仪在轨道梁上的工作状态侧视图二；

图3为传感器对轨道梁切平面进行非接触测量的原理示意图；

图4为全自动轨道梁轮廓参数检测仪的控制装置与各传感器、驱动装置等连接的框图。

图中：

1-稳定轮面线型扫描传感器；2-导向轮面线型扫描传感器；3-行走轮面线型扫描传感器；4-轨道梁；5-棱镜倾角仪；

6-检测车导向驱动架，60-架体，61-安装架，62-行走轮，63-导向轮，64-稳定轮，65-驱动装置；

7-里程计量装置；8-控制装置；9-全站仪。

具体实施方式

如图1和图2所示， 一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，包括两个稳定轮面线型扫描传感器1、两个导向轮面线型扫描传感器2、一个行走轮面线型扫描传感器3、与全站仪9配套使用的棱镜倾角仪5、里程计量装置7、以及控制装置8。所述稳定轮面线型扫描传感器1，导向轮面线型扫描传感器2，行走轮面线型扫描传感器3、与全站仪9配套使用的棱镜倾角仪5、里程计量装置7均安装在检测车导向驱动架6上；

本实施例中的所述检测车导向驱动架6包括架体60、驱动装置65及两个相互独立、结构相同的安装架61。所述架体60分别与两个安装架61相连；两个安装架61骑跨在轨道梁4上；所述架体60的两端分别安装有行走轮62，所述驱动装置65可驱动行走轮62在轨道梁4上运行，例如，所述驱动装置可以采用电机，电机的输出轴与行走轮62的转轴连接。所述安装架61两侧分别安装有成对的导向轮63和稳定轮64，稳定轮64位于导向轮63的下方。

所述两个稳定轮面线型扫描传感器1对称安装在检测车导向驱动架下方安装稳定轮的安装架61上，分别用于从轨道梁4两侧面进行扫描，采集轨道梁稳定轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置8。

所述两个导向轮面线型扫描传感器2对称安装在检测车导向驱动架下方安装导向轮的安装架61上，分别用于从轨道梁4两侧面进行扫描，采集轨道梁导向轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置8。

所述行走轮面线型扫描传感器3安装在检测车导向驱动架的架体60上，用于从轨道梁4的顶面进行扫描，采集轨道梁行走面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置8。

所述棱镜倾角仪5安装在检测车导向驱动架的架体60上，用于反射从配套的全站仪9发射的光束。

所述里程计量装置7安装在检测车导向驱动架的架体60上，用于对检测车导向驱动架沿轨道梁 4 移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置8。

如图4所示，所述控制装置8分别与两个稳定轮面线型扫描传感器1、两个导向轮面线型扫描传感器2、一个行走轮面线型扫描传感器3、与成套配合棱镜倾角仪的全站仪9、里程计量装置7以及检测车导向驱动架的驱动装置65连接（例如采用电性连接）；所述控制装置8用于接收并储存稳定轮面线型扫描传感器1、导向轮面线型扫描传感器2 及行走轮面线型扫描传感器3采集的反射点数据以及全站仪从基准点对棱镜倾角仪5测量的角度和距离修正数据；并通过接收里程计量装置7传输过来的数据控制稳定轮面线型扫描传感器1、导向轮面线型扫描传感器2、行走轮面线型扫描传感器3及检测车导向驱动架的驱动装置65的启动或关闭。

本实施例中，所述稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）安装在同一个安装架61上，保证稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）、行走轮面线型扫描传感器3在同一切平面内，所述稳定轮面线型扫描传感器1、导向轮面线型扫描传感器2、行走轮面线型扫描传感器3均采用激光扫描传感器，利用非接触方式发射激光和接受梁表面反射的激光，得出测量线、测量面的参数数据（参见图3）。本检测仪的棱镜倾角仪5反射从配套的全站仪发射的光束，由事先已标定测量位置的全站仪9得出该测量切平面的角度等误差修正参数。本检测仪控制装置8的处理器通过算法拟合非接触测量方式获得的多个轨道梁切平面轮廓数据，形成整根轨道梁的精确三维轮廓参数数据，数据模型，进而反推出梁宽，梁长，水平面参数，工作面的不平度（含平面线形失高、竖向线形失高、共线度），城轨车车轮运行轨迹等重要保养数据。

本实施例之一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪的检测方法，主要检测轨道梁4的行走面、导向轮面和稳定轮面，该检测仪的工作流程包括以下步骤：

步骤1、开始对轨道梁 4 轮廓上的监测点进行检测时，控制装置输出控制信号，启动稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2 （成对）及行走轮面线型扫描传感器3，稳定轮面线型扫描传感器1（成对） 和导向轮面线型扫描传感器2（成对）激光发射线状激光束投射到轨道梁 4 两个侧面，行走轮面线型扫描传感器3发射线状激光投射到轨道梁 4 的顶面。

步骤2、稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）及行走轮面线型扫描传感器3采集激光束所投射的轨道梁4顶面及侧面激光反射数据，并传输至控制装置8；控制装置接收并储存稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）及行走轮面线型扫描传感器3采集的反射点数据和全站仪9从基准点对棱镜倾角仪5测量的角度和距离修正数据；数据采集完成后，控制装置8输出控制信号，关闭稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）、行走轮面线型扫描传感器3。

步骤3、控制装置8输出控制信号，启动检测车导向驱动架的驱动装置65；驱动装置驱动检测车导向驱动架在轨道梁 4 上移动；里程计量装置7对检测车导向驱动架沿轨道梁4（或者说是检测系统）移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置8（或者说是控制系统），控制装置8（或者说是控制系统）根据直线距离判断是否达到下一个检测点；当达到下一个监测点时，控制装置8输出控制信号，关闭驱动装置65，启动稳定轮面线型扫描传感器1（成对）、导向轮面线型扫描传感器2（成对）及行走轮面线型扫描传感器3，开始对下一检测点进行检测，从而实现对轨道梁 4 轮廓的全自动检测。

步骤4、测量得到的多个轨道梁切平面轮廓数据经过控制装置的处理器使用算法拟合，形成整根轨道梁的精确三维轮廓参数数据模型并可对外输出。通过输出的三维轮廓参数数据模型，技术人员可在检测仪或其他的电子计算机上反推出梁宽，梁长，水平面参数，工作面的不平度（含平面线形失高、竖向线形失高、共线度），城轨车车轮运行轨迹等重要保养数据。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。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上述各实施例的记载，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由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，其特征在于：包括两个稳定轮面线型扫描传感器、两个导向轮面线型扫描传感器、一个行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置、以及控制装置；所述稳定轮面线型扫描传感器，导向轮面线型扫描传感器，行走轮面线型扫描传感器、与全站仪配套使用的棱镜倾角仪、里程计量装置均安装在检测车导向驱动架上；

所述两个稳定轮面线型扫描传感器对称安装在检测车导向驱动架下方安装稳定轮的安装架上，分别用于从轨道梁两侧面进行扫描，采集轨道梁稳定轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述两个导向轮面线型扫描传感器对称安装在检测车导向驱动架下方安装导向轮的安装架上，分别用于从轨道梁两侧面进行扫描，采集轨道梁导向轮面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述行走轮面线型扫描传感器安装在检测车导向驱动架的架体上，用于从轨道梁的顶面进行扫描，采集轨道梁行走面轮廓的反射点数据，并传输至控制装置；

所述棱镜倾角仪安装在检测车导向驱动架的架体上，用于反射从配套的全站仪发射的光束；

所述里程计量装置安装在检测车导向驱动架的架体上，用于对检测车导向驱动架沿轨道梁移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置；

所述控制装置分别与两个稳定轮面线型扫描传感器、两个导向轮面线型扫描传感器、一个行走轮面线型扫描传感器、与成套配合棱镜倾角仪的全站仪、里程计量装置以及检测车导向驱动架的驱动装置连接；所述控制装置用于接收并储存稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集的反射点数据以及全站仪从基准点对棱镜倾角仪测量的角度和距离修正数据；并通过接收里程计量装置传输过来的数据控制稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器、行走轮面线型扫描传感器及检测车导向驱动架的驱动装置的启动或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，其特征在于：所述两个稳定轮面线型扫描传感器，两个导向轮面线型扫描传感器，一个行走轮面线型扫描传感器安装在同一切面内。

3.根据权利要求1所述的一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪，其特征在于：所述两个稳定轮面线型扫描传感器，两个导向轮面线型扫描传感器，一个行走轮面线型扫描传感器均为激光扫描传感器。

4.一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪的检测方法，其特征在于：是采用权利要求1所述的一种多功能全自动轨道梁轮廓参数检测仪来检测轨道梁的行走面、导向轮面和稳定轮面的方法，该检测仪的检测工作流程包括以下步骤：

步骤1、开始对轨道梁轮廓上的监测点进行检测时，控制装置输出控制信号，启动稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器，稳定轮面线型扫描传感器和导向轮面线型扫描传感器激光发射线状激光束投射到轨道梁两个侧面，行走轮面线型扫描传感器发射线状激光投射到轨道梁的顶面；

步骤2、稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集激光束所投射的轨道梁顶面及侧面激光反射数据，并传输至控制装置；控制装置接收并储存稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器采集的反射点数据和全站仪从基准点对棱镜倾角仪测量的角度和距离修正数据；数据采集完成后，控制装置输出控制信号，关闭稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器、行走轮面线型扫描传感器；

步骤3、控制装置输出控制信号，启动检测车导向驱动架的驱动装置；驱动装置驱动检测车导向驱动架在轨道梁上移动；里程计量装置对检测车导向驱动架沿轨道梁移动的直线距离进行检测，并将检测到的直线距离数据传输至控制装置，控制装置根据直线距离判断是否达到下一个检测点；当达到下一个监测点时，控制装置输出控制信号，关闭驱动装置，启动稳定轮面线型扫描传感器、导向轮面线型扫描传感器及行走轮面线型扫描传感器，开始对下一检测点进行检测，从而实现对轨道梁轮廓的全自动检测；

步骤4、测量得到的多个轨道梁切平面轮廓数据经过控制装置的处理器使用算法拟合，形成整根轨道梁的精确三维轮廓参数数据模型并可对外输出。

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