CN115928517B - 基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无砟轨道检测技术领域，尤其涉及基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，包括巡航机器人和设在所述巡航机器人上的检测机构，所述巡航机器人用于沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，所述检测机构包括水平设置的安装座及设在所述安装座上的倾角传感器和若干测距传感器，所述倾角传感器用于检测安装座的倾角，各所述测距传感器位于无砟轨道底座板的正上方并排列成与无砟轨道底座板垂直的直线，且检测端均朝向无砟轨道底座板的上端面，各所述测距传感器与无砟轨道底座板对应的检测点均匀分布，所述检测机构还包括第一控制器，所述第一控制器用于根据所述倾角传感器及所述测距传感器的数据与预设数据对比。

Description

基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备

技术领域

本发明涉及无砟轨道检测技术领域，尤其涉及基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备。

背景技术

无砟轨道(Ballastless track)是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，又称作无碴轨道，是当今世界先进的轨道技术。无砟轨道可分为路基上无砟轨道、隧道内无砟轨道和桥上无砟轨道三大类。无砟轨道底座板是指轨道板下端的底板，轨道板置于底座板的上端。

实际施工过程中，若底座板的平整度不符合标准，则会影响整个无砟轨道的铺设精度，在对底座板进行平整度检测时，往往会根据底座板的横断面划分若干核心检测点，这些核心检测点是施工时现有的底座板平整度检测设备往往存在检测效率及检测精度不足的情况，因此，现如今需要一种高效准确的底座板平整度检测设备。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备。

本发明采用以下技术方案：一种基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，所述设备包括巡航机器人和设在所述巡航机器人上的检测机构，所述巡航机器人用于沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，所述检测机构包括水平设置的安装座及设在所述安装座上的倾角传感器和若干测距传感器，所述倾角传感器用于检测安装座的倾角，各所述测距传感器位于无砟轨道底座板的正上方并沿着垂直于无砟轨道底座板的方向排列，且其检测端均朝向无砟轨道底座板的上端面，各所述测距传感器与无砟轨道底座板对应的检测点均匀分布，所述检测机构还包括第一控制器，所述第一控制器用于根据所述倾角传感器及所述测距传感器的数据与预设数据对比。

本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，通过将检测机构设在巡航机器人上，并使巡航机器人沿着无砟轨道底座板的中轴线自动行走，能够避免因人工检测造成误差较大的情况；各测距传感器并排成直线且朝向无砟轨道底座板的上端面，从而可以形成一个检测切面，随着巡航机器人的移动，该检测切面逐步对无砟轨道底座板进行检测，得到连续准确的检测数据，而且各测距传感器在无砟轨道底座板上形成的检测点均匀分布，使得到的检测数据能够可靠的代表整个无砟轨道底座板横断面的检测数据；最后将测距传感器检测的数据及倾角传感器检测的数据进行计算，并将结果与预设数据进行对比，由此判断无砟轨道底座板的平整度，本发明全程自动检测，工作效率高，各传感器相互配合，保证检测数据精准可靠，设备检测结果的精确度有效提高。

进一步的，所述安装座的下端面设有若干定位槽，各所述测距传感器分别倾斜嵌设在各所述定位槽内，各所述测距传感器以所述安装座的中轴线对称分布，且各所述测距传感器检测朝向的逆向延伸线与所述安装座的竖向中轴线相交。

进一步的，所述检测机构还包括支撑杆，所述支撑杆与所述巡航机器人的后端连接，所述支撑杆上设有支撑板，所述第一控制器设在所述支撑板上，所述安装座设在所述支撑板的后端。

进一步的，所述支撑板上还设有总线模块，各所述测距传感器均通过所述总线模块与所述第一控制器连接。

进一步的，所述支撑杆上设有第一电源模块，所述第一电源模块用于给所述倾角传感器、所述测距传感器、所述第一控制器及所述总线模块供能。。

进一步的，所述设备还包括全站仪，所述安装座的上端中部设有与所述全站仪适配的棱镜，所述全站仪与所述第一控制器无线连接，所述全站仪用于自动锁定所述棱镜，以测量所述棱镜的位置信息，并发送所述棱镜的位置信息至所述第一控制器，所述第一控制器用于根据所述棱镜的位置信息、所述倾角传感器及所述测距传感器的数据确定检测点的高程，并与预设数据对比。

进一步的，所述巡航机器人包括控制箱、履带组件和驱动器，所述履带组件设在所述控制箱的两侧，所述履带组件包括履带、主动轮及从动轮，所述驱动器与所述主动轮的转轴连接，所述检测机构与所述控制箱的后端连接，所述控制箱用于控制所述驱动器驱动所述履带组件运动，以使所述巡航机器人沿着无砟轨道底座板的中轴线行走。

进一步的，所述控制箱的前后两端设有左右贯穿的通槽，所述履带组件的内侧设有与所述通槽适配的支撑柱，所述支撑柱嵌入所述通槽并与其滑动连接，所述通槽的侧端设有用于限制所述支撑柱移动的卡扣组件。

进一步的，所述履带组件的侧壁上设有与所述从动轮的转轴连接的旋转编码器，所述旋转编码器与所述控制箱电性连接。

进一步的，所述控制箱包括外壳及设在所述外壳内的第二控制器和第二电源模块，所述第二电源模块用于给所述第二控制器、所述驱动器及所述旋转编码器供能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中检测机构的结构示意图；

图3为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中检测机构的后端面结构示意图；

图4为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中安装座的后端面示意图；

图5为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中全站仪与检测机构的配合示意图；

图6为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中支撑柱与底盘的配合示意图；

图7为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中底盘的结构示意图；

图8为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中支撑柱与卡扣组件的配合示意图；

图9为本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备中控制箱的内部结构示意图。

附图标记说明：

10检测机构、11安装座、111定位槽、112接线槽、12倾角传感器、13测距传感器、14第一控制器、15支撑杆、16支撑板、161防尘盖、17总线模块、18第一电源模块、181定位框、19棱镜、20巡航机器人、21控制箱、211外壳、212第二控制器、213第二电源模块、214显示面板、22履带组件、221履带、222主动轮、223从动轮、23驱动器、231伺服电机、232减速机、24底盘、241通槽、242支撑柱、243卡扣组件、244衔接筒、25旋转编码器、30全站仪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

参照图1至图9，本发明的优选实施例，一种基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，包括巡航机器人20和设在巡航机器人20上的检测机构10，巡航机器人20用于沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，检测机构10包括水平设置的安装座11及设在安装座11上的倾角传感器12和若干测距传感器13，倾角传感器12用于检测安装座11的倾角，各测距传感器13位于无砟轨道底座板的正上方并沿着垂直于无砟轨道底座板的方向排列，且其检测端均朝向无砟轨道底座板的上端面，各测距传感器13与无砟轨道底座板对应的检测点均匀分布，检测机构10还包括第一控制器14，第一控制器14用于根据倾角传感器12及测距传感器13的数据与预设数据对比。

本发明一实施例的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，通过将检测机构10设在巡航机器人20上，并使巡航机器人20沿着无砟轨道底座板的中轴线自动行走，能够避免因人工检测造成误差较大的情况；各测距传感器13并排成直线且朝向无砟轨道底座板的上端面，从而可以形成一个检测切面，随着巡航机器人20的移动，该检测切面逐步对无砟轨道底座板进行检测，得到连续准确的检测数据，而且各测距传感器13在无砟轨道底座板上形成的检测点均匀分布，使得到的检测数据能够可靠的代表整个无砟轨道底座板横断面的检测数据；最后将测距传感器13检测的数据及倾角传感器12检测的数据进行计算，并将结果与预设数据进行对比，由此判断无砟轨道底座板的平整度，本发明全程自动检测，工作效率高，各传感器相互配合，保证检测数据精准可靠，设备检测结果的精确度有效提高。

本实施例中，测距传感器13检测朝向到无砟轨道底座板之间无障碍物遮挡，测距传感器13选用激光测距传感器，共设有六个，每个测距传感器13在无砟轨道底座板上的检测点均为施工时对影响无砟轨道底座板平整度最重要的几个点，使得检测到的具有代表性，第一控制器14选用微型电脑，且该微型电脑集成有无线WIFI模块；根据测距传感器13检测的数据以及倾角传感器12检测的数据可以计算出检测点到安装座11下端面的垂直高度，预设数据为假设无砟轨道底座板的上端面为平整面时，安装座11下端面到无砟轨道底座板上端面的高度，将计算出的垂直高度与预设数据作对比即可判断该检测点是否平整。

安装座11的下端面设有若干定位槽111，各测距传感器13分别倾斜嵌设在各定位槽111内，各测距传感器13以安装座11的中轴线对称分布，且各测距传感器13检测朝向的逆向延伸线与安装座11的竖向中轴线相交，测距传感器13倾斜设置，使得安装座11可以在有限的长度范围内，保证各测距传感器13可以检测到其所需检测的点，安装座11的长度无需设置成与无砟轨道底座板的宽度一致，使本发明的结构更加精简；本实施例中，定位槽111的内侧壁倾斜设置，与测距传感器13的倾斜角度适配，各测距传感器13按各自适配的倾斜角度固定，从而使得各测距传感器13在底座板上的检测点均匀分布；本实施例中，定位槽111为下端开口的凹槽，安装座11的上端设有与定位槽111连通的接线槽112，测距传感器13的传输线穿过接线槽112与总线模块17连接，方便本发明的布线，定位槽111及接线槽112各设有六个。

检测机构10还包括支撑杆15，支撑杆15与巡航机器人20的后端连接，支撑杆15上设有支撑板16，第一控制器14设在支撑板16上，安装座11设在支撑板16的后端；支撑板16上还设有总线模块17，各测距传感器13均通过总线模块17与第一控制器14连接；支撑杆15上设有第一电源模块18，第一电源模块18用于给倾角传感器12、测距传感器13、第一控制器14及总线模块17供能；本发明的设备还包括全站仪30，安装座11的上端中部设有与全站仪30适配的棱镜19，全站仪30与第一控制器14无线连接，全站仪用于自动锁定所述棱镜，以测量棱镜的位置信息，并发送棱镜的位置信息至第一控制器，第一控制器用于根据所述棱镜的位置信息、倾角传感器及测距传感器的数据确定检测点的高程，并与预设数据对比；支撑杆15及支撑板16的设置使得测距传感器13设在巡航机器人20的后端上方，安装座11的位置使得测距传感器13可以无障碍的对无砟轨道底座板检测，通过总线模块17集线，可避免各测距传感器13均与第一控制器14连接，第一控制器14只需与总线模块17连接即可接收各测距传感器13的实时检测数据，棱镜19与全站仪30配合，使得全站仪30能够得到棱镜19所在位置的坐标。

本实施例中，支撑杆15成“L”形，横向段与巡航机器人20的后端侧壁连接，从而使得安装座11上的测距传感器13能够不被巡航机器人20遮挡视线，而且支撑杆15的竖向段具有可伸缩的两段，通过在侧臂打孔并用螺栓固定，从而实现伸缩调节，以使棱镜19能够与全站仪30位置对应；本实施例中，总线模块17选用IO-Link模块，其设在第一控制器14与安装座11之间，IO-Link模块的结构及其原理已为本领域技术人员所熟知，故在此不另作详述；本实施例中，支撑板16上还设有与其适配的防尘盖161，从而将支撑板16上的第一控制器14、总线模块17、安装座11及其上面的传感器罩设起来，避免其受到环境灰尘影响，其中，棱镜19贯穿防尘罩161与安装座11中部垂直连接。

本实施例中，第一电源模块18为电池模组，第一电源模块18设在支撑杆15竖向段的侧壁上，支撑杆15的侧壁上设有与第一电源模块18适配的定位框181，第一电源模块18安装在定位框181内，定位框181的侧壁设有开口，便于接线；全站仪30具体设在无砟轨道底座板的中轴线上，位于巡航机器人20的前方或后方，第一控制器14通过内设的无线模块接收全站仪30获取的棱镜19所在位置坐标，棱镜19与各测距传感器13处于同一竖直平面，从而可以根据棱镜19的坐标，得到检测点所在位置的坐标，当第一控制器14判断检测点的平整度超过偏差范围时，则将该检测点对应的坐标记录存储。

具体实施时，第一控制器14还可以与手持设备如平板电脑连接，平板电脑也具有预设数据，第一控制器14将检测数据发送给平板电脑后，平板电脑对数据进行分析计算，如果检测点到安装座11的高度与预设数据不相等并超过偏差范围，则判断该检测点平整度不足，平板电脑发出声音警报，提示检测人员在地面作出相应标记，同时平板电脑也将该检测点的位置坐标存储。

巡航机器人20包括控制箱21、履带组件22和驱动器23，履带组件22设在控制箱21的两侧，履带组件22包括履带221、主动轮222及从动轮223，驱动器23与主动轮222的转轴连接，检测机构10与控制箱21的后端连接，控制箱21用于控制驱动器23驱动履带组件22运动，以使巡航机器人20沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，巡航机器人20始终沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，使得同一测距传感器13在无砟轨道底座板上的多个检测点组成的线与底座板平行，本实施例中，履带221与主动轮222和从动轮223配合的结构及其原理已为本领域技术人员所熟知，故在此不另作详述。

本实施例中，驱动器23设有两个，与履带组件22对应，驱动器23包括伺服电机231和减速机232，伺服电机231的输出端与减速机232的输入端连接，减速机232的输出端与主动轮222的转轴连接，伺服电机231与控制箱21电性连接，控制箱21通过控制伺服电机231的转速，使得两个履带组件22上的伺服电机231产生转速差，即可调整履带组件22的行驶方向，以使巡航机器人20能保持沿着无砟轨道底座板的中轴线运动。

控制箱21的前后两端设有左右贯穿的通槽241，履带组件22的内侧设有与通槽241适配的支撑柱242，支撑柱242嵌入通槽241并与其滑动连接，通槽241的侧端设有用于限制支撑柱242移动的卡扣组件243，通过调整支撑柱242嵌入通槽241的长度，可以调整履带组件22到控制箱21的距离，从而调整巡航机器人20的行驶宽度，以使巡航机器人20能够适应多种路况；本实施例中，控制箱21下端设有底盘24，底盘24为方管组成的方框形，底盘24的前后两端方管的通孔即为通槽241；卡扣组件243为卡箍结构，通槽241内设有衔接筒244，衔接筒244的一端嵌入通槽241并与通槽241固定，另一端位于通槽241外，且其外壁套设有卡箍，支撑柱242嵌入衔接筒244后嵌入通槽241，通过调节卡箍能够将衔接筒244压紧支撑柱242，从而限制支撑柱242移动。

履带组件22的侧壁上设有与从动轮223的转轴连接的旋转编码器25，旋转编码器25与控制箱21电性连接，通过旋转编码器25能够计算巡航机器人20的移动速度及行驶距离；本实施例中，旋转编码器25将采集的数据传输给控制箱21。

控制箱21包括外壳211及设在外壳211内的第二控制器212和第二电源模块213，第二电源模块213用于给第二控制器212、驱动器23及旋转编码器25供能，本实施例中，外壳211的上端面设有显示面板214，用于显示数据；本实施例中，第二控制器212选用机载电脑，第二电源模块213为电池模组；控制箱21的前后侧壁上设有激光测距传感器，激光测距传感器用于检测其自身到无砟轨道底座板侧端挡板的距离，第二控制器212根据激光测距传感器检测的数据来判断巡航机器人20是否偏航，若激光测距传感器检测的数据与预设的数据不一致，则判定巡航机器人20偏航，第二控制器212及时控制驱动器23驱动履带组件22调整方向，直至激光测距传感器检测的数据与预设的数据一致。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，其特征在于，所述设备包括巡航机器人和设在所述巡航机器人上的检测机构，所述巡航机器人用于沿着无砟轨道底座板的中轴线行走，所述检测机构包括水平设置的安装座及设在所述安装座上的倾角传感器和若干测距传感器，所述倾角传感器用于检测安装座的倾角，各所述测距传感器位于无砟轨道底座板的正上方并沿着垂直于无砟轨道底座板的方向排列，且其检测端均朝向无砟轨道底座板的上端面，各所述测距传感器与无砟轨道底座板对应的检测点均匀分布，所述检测机构还包括第一控制器，所述第一控制器用于根据所述倾角传感器及所述测距传感器的数据与预设数据对比；

所述巡航机器人包括控制箱、履带组件和驱动器，所述履带组件设在所述控制箱的两侧，所述履带组件包括履带、主动轮及从动轮，所述驱动器与所述主动轮的转轴连接，所述检测机构与所述控制箱的后端连接，所述控制箱用于控制所述驱动器驱动所述履带组件运动，以使所述巡航机器人沿着无砟轨道底座板的中轴线行走；

所述履带组件的侧壁上设有与所述从动轮的转轴连接的旋转编码器，所述旋转编码器与所述控制箱电性连接；

所述控制箱包括外壳及设在所述外壳内的第二控制器和第二电源模块，所述第二电源模块用于给所述第二控制器、所述驱动器及所述旋转编码器供能；

所述控制箱的前后侧壁上设有激光测距传感器，激光测距传感器用于检测其自身到无砟轨道底座板侧端挡板的距离，所述第二控制器根据激光测距传感器检测的数据来判断巡航机器人是否偏航，若激光测距传感器检测的数据与预设的数据不一致，则判定巡航机器人偏航，所述第二控制器及时控制所述驱动器驱动所述履带组件调整方向，直至激光测距传感器检测的数据与预设的数据一致；

所述安装座的下端面设有若干定位槽，各所述测距传感器分别倾斜嵌设在各所述定位槽内，各所述测距传感器以所述安装座的中轴线对称分布，且各所述测距传感器检测朝向的逆向延伸线与所述安装座的竖向中轴线相交；

所述控制箱的前后两端设有左右贯穿的通槽，所述履带组件的内侧设有与所述通槽适配的支撑柱，所述支撑柱嵌入所述通槽并与其滑动连接，所述通槽的侧端设有用于限制所述支撑柱移动的卡扣组件。

2.根据权利要求1所述的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，其特征在于，所述检测机构还包括支撑杆，所述支撑杆与所述巡航机器人的后端连接，所述支撑杆上设有支撑板，所述第一控制器设在所述支撑板上，所述安装座设在所述支撑板的后端。

3.根据权利要求2所述的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，其特征在于，所述支撑板上还设有总线模块，各所述测距传感器均通过所述总线模块与所述第一控制器连接。

4.根据权利要求3所述的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，其特征在于，所述支撑杆上设有第一电源模块，所述第一电源模块用于给所述倾角传感器、所述测距传感器、所述第一控制器及所述总线模块供能。

5.根据权利要求1所述的基于全站仪的无砟轨道底座板检测设备，其特征在于，所述设备还包括全站仪，所述安装座的上端中部设有与所述全站仪适配的棱镜，所述全站仪与所述第一控制器无线连接，所述全站仪用于自动锁定所述棱镜，以测量所述棱镜的位置信息，并发送所述棱镜的位置信息至所述第一控制器，所述第一控制器用于根据所述棱镜的位置信息、所述倾角传感器及所述测距传感器的数据确定检测点的高程，并与预设数据对比。