CN112033254B - 一种检测线性往复运动零件位置的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测线性往复运动零件位置的装置及方法,至少包括：主动零件（1）、非接触测量刻度尺（2）、第一测量头（3）、第二测量头（4）；非接触测量刻度尺（2）固定在主动零件(1)表面，固定后尺寸刻度变化方向和主动零件的线性运动方向一致；第一测量头（3）和第二测量头（4）沿主动零件往复运动方向分布且固定安装，第一测量头（3）和第二测量头（4）具有相同的结构，第一测量头（3）和第二测量头（4）在非接触测量刻度尺（2）随主动零件（1）的运动过程中至少有一个处于非接触测量刻度尺（2）的刻度可检测范围中。这种检测线性往复运动零件位置的装置及方法工艺性好，安全性高，对主动零件位置的检测具有很大的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测线性往复运动零件位置的装置及方法，可以用来检查或监测线性运动零件运动过程中的具体位置，特别是确定主动零件的最终停止位置，以掌握锁闭机构的可靠性并对错误解锁进行预警。
背景技术
转辙机的驱动锁闭机构目前大至可分为两种，第一种是通过齿轮与齿条结构传动并在运动终了进入锁闭，第二种是主动零件线性往复运动，驱动输出零件运动，并在运动终了，驱动与输出零件相连接的锁闭零件进入锁闭状态，反向运动时，主动零件先移动，解除对锁闭零件的位置限制，使锁闭机构解锁，然后驱动输出零件运动。
对于第二种驱动锁闭结构，主动零件从停止位置开始运动，使锁闭机构解锁，所需要的位移量称为转辙机的锁闭深度，是表示转辙机锁闭机构可靠性的参数之一。由于主动零件在特殊情况下，如外界振动时，可能发生移动，进而使锁闭机构解锁，虽然转辙机的结构设计中在主动零件运动到许可的最小锁闭深度时断开了接通的接点，以向控制中心反馈此情况，但是存在主动零件停止位置非常接近许可的最小锁闭深度，列车刚进入道岔，振动使得锁闭机构解锁的情况，此时虽然控制中心得到了反馈，但是列车已经进入道岔，在此种情况下，存在一定的安全风险，因此有必要检测主动零件的位置，并根据具体情况设定其位置限值，当超出限值时安排对设备进行维护或采取其他对应措施。
发明内容
本发明提供一种工艺性好，安全性高，对主动零件位置的检测具有很大的实用价值的一种检测线性往复运动零件位置的装置及方法。
本发明的技术方案是:本发明涉及一种检测线性往复运动零件位置的装置，至少包括：主动零件、非接触测量刻度尺、第一测量头、第二测量头；非接触测量刻度尺固定在主动零件表面，固定后尺寸刻度变化方向和主动零件的线性运动方向一致；第一测量头和第二测量头沿主动零件往复运动方向分布且固定安装，第一测量头和第二测量头具有相同的结构，第一测量头和第二测量头在非接触测量刻度尺随主动零件的运动过程中至少有一个处于非接触测量刻度尺的刻度可检测范围中。
所述的刻度可检测范围是第一测量头或第二测量头处于其中时能输出与非接触测量刻度尺的刻度对应的有效信息，从而能确定对应位置非接触测量刻度尺刻度的空间范围。
所述的第一测量头和第二测量头沿主动零件往复运动方向分布且固定：第一测量头和第二测量头位置固定；主动零件运动到往复运动的任意一个极限位置时，第一测量头和第二测量头中有一个处于非接触测量刻度尺的刻度可检测范围中。
本发明涉及一种检测线性往复运动零件位置的方法，至少包括如下步骤：
初始化时，首先使锁闭机构的主动零件处于其往复行程的一个极限位置，不失一般性，假定此时第一测量头处于非接触测量刻度尺的刻度可检测范围中，第二测量头不处于非接触测量刻度尺的刻度可检测范围中，以此时主动零件位置作为其位移的起始位置，向着其往复行程的另一个极限位置的方向为正向，即以此位置对应的第一测量头的刻度读数为基准，作为位移零点，开始计算位移；
主动零件向其往复行程的另一个极限位置移动，即向接近第二测量头的方向运动，当第二测量头开始检测到非接触测量刻度尺的刻度时，第一测量头对应时刻有一个刻度读数X1；非接触测量刻度尺随主动零件继续运动，当第一测量头不能检测到非接触测量刻度尺的刻度时，第一测量头位移计算值为S1，第二测量头此刻对应刻度读数为X2，以其作为第二测量头对位移计算的零位，位移正方向不变，开始以第二测量头的刻度读数计算位移量，将其与S1相加就是总的位移量，直至主动零件运动至其往复行程的另一个极限位置，在此位置，第二测量头的位移计算值为S2。则主动零件的最大行程是S1+S2，X1是第二测量头能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺状态变化时的系统特征值，X2是第一测量头能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺状态变化时的系统特征值，对其记录用于系统自检；
初始化设置完成后，系统转入正常工作；当前时刻用于读数的测量头测得刻度与前一时刻测得刻度之差为当前位移变化值，将此位移变化值与上一时刻位移值相加就是当前时刻的位移值，则主动零件当前时刻相对位移零点的位移量就可确定，根据主动零件停止时的位移量及结构的具体参数，就可以对主动零件停止位置进行预警。
所述的系统自检用如下方法进行，以发现系统错误：主动零件在每一次的行程中，当第一测量头发生能检测到非接触测量刻度尺和不能检测到非接触测量刻度尺的状态变化时，将第二测量头的刻度读数与记录的X2进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警；当第二测量头发生能检测到非接触测量刻度尺和不能检测到非接触测量刻度尺的状态变化时，将第一测量头的刻度读数与记录的X1进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警。
所述的对主动零件停止位置进行预警，是工作过程中主动零件在位移零点和最大位移量之间运动，当往复运动机构停止运动后，主动零件在接近位移零点或最大位移处停止，为保证往复运动机构的可靠性，需要保证主动零件停止位置与位移零点或最大位移的距离小于设定值，当大于设定值时对主动零件的停止位置输出报警信息。
本发明的优点是：操作主动零件从其往复行程的一个极限位置运动至另一个极限位置即可完成系统特征参数的提取，之后就可以获得采样时刻主动零件相对设为位移基准的一个极限位置的位移量，正常工作期间，每一次单向行程均可对系统进行自检，以检查系统有无错误及误差是否可以接受，并且可以对系统误差进行校正，以防止误差累积。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
附图说明:
图1是主动零件1处于其往复行程的一个极限位置，第一测量头3不能检测到非接触测量刻度尺2的刻度，第二检测头4能检测到非接触测量刻度尺的刻度；
图2是主动零件1向另一个极限位置运动，至第一测量头3刚能检测到非接触测量刻度尺2的刻度；
图3是主动零件1继续向另一个极限位置运动，至第二检测头4刚不能检测到非接触测量刻度尺2的刻度；
图4是主动零件1运动到另一个极限位置，第一测量头3能检测到非接触测量刻度尺2的刻度，第二检测头4不能检测到非接触测量刻度尺的刻度。
图中：1、主动零件；2、非接触测量刻度尺；3、第一测量头；4、第二测量头。
具体实施方式
实施例1
如图1至图4所示，本发明提供一种检测线性往复运动零件位置的装置，至少包括：主动零件1、非接触测量刻度尺2、第一测量头3、第二测量头4，非接触测量刻度尺2固定在主动零件1的表面，其尺寸刻度变化方向和主动零件1的线性运动方向一致，第一测量头3和第二测量头4沿主动零件1往复运动方向分布且固定安装，第一测量头3和第二测量头4可以在一定距离范围内检测非接触测量刻度尺2的刻度，第一测量头3和第二测量头4在非接触测量刻度尺2随主动零件1运动过程中至少有一个处于非接触测量刻度尺2的刻度可检测范围中。
第一测量头3和第二测量头4固定安装后其距离固定，并且和非接触测量刻度尺2在垂直于主动零件1运动方向上的距离基本不变。主动零件1运动到任一端的停止位置时，第一测量头3或者第二测量头4有且仅有一个不在非接触测量刻度尺2的刻度可检测范围中。
本发明涉及一种检测线性往复运动零件位置的方法，具体以检测转辙机驱动锁闭机构往复运动主动零件运动位置为例进行说明：
首先使锁闭机构的主动零件1从其往复行程中的一个极限位置运动至另一个极限位置，对检测系统进行初始化设置。
如图1所示，主动零件1处于其往复行程中的一个极限位置，第一测量头3不在非接触测量刻度尺2的刻度可检测范围中，第二测量头4处于非接触测量刻度尺2的刻度可检测范围中，以主动零件1此刻位置作为计算其位移的零位，即以第二测量头4此刻检测的刻度开始计算主动零件1的位移。
如图2所示，主动零件1向另一个极限位置运动，第一测量头3刚能检测到非接触测量刻度尺2的刻度，第二测量头4此时检测到非接触测量刻度尺2的刻度数值为X2，记录此数值，作为第一测量头3能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺2状态变化时的特征值。
如图3所示，主动零件1继续向另一个极限位置运动，第二测量头4刚不能检测到非接触测量刻度尺2的刻度，第二测量头4此时检测到刻度并经计算得到主动零件1的位移S2，记录S2数值并停止第二测量头4对刻度的检测；第一测量头3此时检测到非接触测量刻度尺2的刻度读数为X1，记录此数值，作为第二测量头4能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺2状态变化时的特征值，并以此位置作为第一测量头3检测非接触测量刻度尺2位移的零位，之后以第一测量头3检测的刻度计算非接触测量刻度尺2的位移量。
如图4所示，主动零件1运动至另一个极限位置，第一测量头3检测并计算得到非接触测量刻度尺2的位移量为S1，记录此数值。
则S1+S2是主动零件1的最大位移量，X1是第二测量头4能否检测到非接触测量刻度尺2的状态发生变化时，由第一测量头3检测非接触测量刻度尺2得到的特征数值，可用于系统自检，X2是第一测量头3能否检测到非接触测量刻度尺2的状态发生变化时，由第二测量头4检测非接触测量刻度尺2得到的特征数值，可用于系统自检，这样就完成了检测装置的初始化，确定了主动零件1的位移零点，主动零件1的最大位移量，第一测量头3和第二测量头4在能否检测到非接触测量刻度尺2状态变化时的特征参数；之后系统就可以进入正常检测。
初始化设置完成后，系统转入正常工作；将当前时刻与上一时刻之间的位移量与上一时刻的总位移量相加并记为当前时刻的总位移量，则主动零件1当前时刻相对位移零点的位移量就可确定。
根据锁闭机构的结构特点，工作过程中，主动零件1在位移零点和最大位移量之间运动，当转辙机锁闭后，主动零件1在接近位移零点处或接近最大位移处停止，为保证锁闭机构的锁闭可靠性，需要保证主动零件1停止位置处于最小锁闭深度位置和对应侧的极限位置之间，当停止位置接近最小锁闭位置至一定距离时就可以对主动零件1的停止位置进行预警。
在主动零件1每一次的行程中，当第一测量头3发生能检测到非接触测量刻度尺2的刻度和不能检测到非接触测量刻度尺2刻度的状态变化时，将第二测量头4的检测刻度读数与记录的X2进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警。当第二测量头4发生能检测到非接触测量刻度尺2的刻度和不能检测到非接触测量刻度尺2的刻度的状态变化时，将第一测量头3的检测刻度读数与记录的X1进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警。
Claims (1)
1.一种检测线性往复运动零件位置的方法，利用检测线性往复运动零件位置的装置，其中所述装置包括：主动零件（1）、非接触测量刻度尺（2）、第一测量头（3）、第二测量头（4）；非接触测量刻度尺（2）固定在主动零件(1)表面，固定后尺寸刻度变化方向和主动零件（1）的线性运动方向一致；第一测量头（3）和第二测量头（4）沿主动零件（1）往复运动方向分布且固定安装，第一测量头（3）和第二测量头（4）具有相同的结构，第一测量头（3）和第二测量头（4）在非接触测量刻度尺（2）随主动零件（1）的运动过程中,至少有一个处于非接触测量刻度尺（2）的刻度可检测范围中；
所述的刻度可检测范围是第一测量头（3）或第二测量头（4）处于其中时能输出与非接触测量刻度尺的刻度对应的有效信息，从而能确定对应位置非接触测量刻度尺刻度的空间范围；
所述的第一测量头（3）和第二测量头（4）沿主动零件（1）往复运动方向分布且固定：第一测量头（3）和第二测量头（4）位置固定；主动零件（1）运动到其往复运动行程的任一极限位置时，第一测量头（3）和第二测量头（4）中有一个处于非接触测量刻度尺（2）的刻度可检测范围中，其特征是：包括如下步骤：
初始化时，首先使往复运动机构的主动零件（1）处于其往复运动行程的一个极限位置，假定此时第一测量头（3）不在非接触测量刻度尺（2）的刻度可检测范围中，第二测量头（4）处于非接触测量刻度尺（2）的刻度可检测范围中，以主动零件（1）此刻位置作为计算其位移的零位，即以第二测量头（4）此刻检测的刻度开始计算主动零件（1）的位移，主动零件（1）向其往复运动行程的另一个极限位置运动至第一测量头（3）刚能检测到非接触测量刻度尺（2）的刻度，第二测量头（4）此时检测到非接触测量刻度尺（2）在的刻度数值为X2，记录此数值，作为第一测量头（3）能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺（2）状态变化时的特征值；
主动零件（1）继续向另一个极限位置运动至第二测量头（4）刚不能检测到非接触测量刻度尺（2）的刻度，第二测量头（4）此时检测到刻度并经计算得到主动零件（1）的位移S2，记录S2数值并停止第二测量头（4）对刻度的检测，第一测量头（3）此时检测到非接触测量刻度尺（2）的刻度读数为X1，记录此数值，作为第二测量头（4）能检测到和不能检测到非接触测量刻度尺（2）状态变化时的特征值；并以此位置作为第一测量头（3）检测非接触测量刻度尺（2）位移的零位，之后以第一测量头（3）检测的刻度计算非接触测量刻度尺（2）的位移量，主动零件（1）继续运动至另一个极限位置，第一测量头（3）检测并计算得到非接触测量刻度尺（2）的位移量为S1，记录此数值，则S1+S2是主动零件（1）的最大位移量； 初始化设置完成后，系统转入正常工作；当前时刻用于读数的检测头测得刻度与前一时刻测得刻度之差为当前位移变化值，将此位移变化值与上一时刻位移值相加就是当前时刻的位移值，则主动零件（1）当前时刻相对位移零点的位移量就可确定；
所述的主动零件（1）在每一次的行程中，当第一测量头（3）发生能检测到非接触测量刻度尺（2）和不能检测到非接触测量刻度尺（2）的状态变化时，将第二测量头（4）的刻度读数与记录的X2进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警；当第二测量头（4）发生能检测到非接触测量刻度尺（2）和不能检测到非接触测量刻度尺（2）的状态变化时，将第一测量头（3）的刻度读数与记录的X1进行比较，当差值小于设定值时，认为系统没有明显变化，检测数据被记录，否则认为系统有变化，检测数据不被记录，并对系统检测误差进行报警，主动零件（1）在位移零点和最大位移量之间运动，结合结构具体参数，可对主动零件（1）停止位置进行预警以保证机构的可靠性，当其停止后，根据检测所得主动零件（1）相对位移零点的位移量就可计算出其与停止时对应侧极限位置的距离值，并与设定值进行比较，当超出设定值时对主动零件（1）的停止位置输出报警信息。
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