CN206944934U - 一种用于轨道探伤的自动对中传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道探伤和位移传感器技术领域，具体来说是一种用于轨道探伤的自动对中传感器，包括控制模块和与控制模块相连的激光探测模块，激光探测模块包括在探轮上等间距横向排布的多个激光开关，每一激光开关分别向轨道照射相互平行并垂直于轨道的激光光束，照射到轨道上的激光开关和未照射到轨道上的激光开关分别向所述控制模块发送不同的电平信号，控制模块根据各个激光开关的电平信号转换为所述激光探测模块相对于轨道边缘的横向偏移量。本实用新型利用间隔布置的激光开关对轨道进行检测以得到探轮相对于轨道边缘的横向偏移量，检测数值精确，可靠性高，稳定性高，实时性好。

Description

一种用于轨道探伤的自动对中传感器

技术领域

本实用新型涉及轨道探伤和位移传感器技术领域，具体来说是一种专用于检测轮式探伤车的探轮中心线与轨道中心线偏差的自动对中传感器。

背景技术

超声波轮式探伤车在对轨道进行探伤的过程中会产生蛇形运动，蛇形运动影响了超声波探轮的工作，使得高速探伤难以实现。由于探轮位置的横向偏移，探伤车采集的数据并不精准，因此，需要把探轮的横向偏移限定在一定的范围内。目前，检测探轮位置横向偏移的所用的设备主要是电磁式位移传感器，但电磁式位移传感器由于在检测磨损量大的轨道时会产生较大的误差，无法满足轨道探伤中横向偏移检测的实际需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于轨道探伤的自动对中传感器，以便能精确、可靠地检测探轮位置的横向偏移量。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型提供一种用于轨道探伤的自动对中传感器，包括控制模块和与控制模块相连的激光探测模块，所述的激光探测模块包括在探轮上等间距横向排布的多个激光开关，每一激光开关分别向轨道照射相互平行并垂直于轨道的激光光束，照射到轨道上的激光开关和未照射到轨道上的激光开关分别向所述控制模块发送不同的电平信号，所述的控制模块根据各个激光开关的电平信号转换为所述激光探测模块相对于轨道边缘的横向偏移量。

在本实用新型的一些具体实施例中，当激光开关照射到轨道上时，所述的激光开关向控制模块发送高电平信号；当激光开关未照射到轨道上时，所述的激光开关向控制模块发送低电平信号。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述的激光开关等间距横向排布。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述的激光开关等间距斜向排布。

在本实用新型的一些具体实施例中，相邻的激光开关之间以激光光束直径为横向间距等间距排布。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述的激光探测模块包括斜向并排布置的多个激光开关组。

在本实用新型的一些具体实施例中，每一激光开关组中的激光开关的个数相等，激光开关组中相邻的激光开关之间以激光光束直径为横向间距等间距斜向排布。

在本实用新型的一些具体实施例中，多个激光开关组之间以激光光束直径乘以每个激光开关组中的激光开关个数为横向间距等间距排布。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述的控制模块还包括执行机构，所述的执行机构根据横向偏移量校正探轮的横向偏移量。

在本实用新型的一些具体实施例中，所述的控制模块为单片机。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本实用新型利用间隔布置的激光开关对轨道进行检测，通过不同激光开关是否照射到轨道上，向控制模块发送的不同的电平信号，控制模块将不同的电平信号转换为探轮相对于轨道边缘的横向偏移量，从而进一步得到探轮中心线与轨道中心线的偏差，结构简单，检测数值精确，检测精度可调，可靠性高，稳定性高，实时性好。

附图说明

图1是探轮的位置示意图；

图2是本实用新型中自动对中传感器的框图；

图3是本实用新型的第一工作原理示意图；

图4是本实用新型的第二工作原理示意图；

图5是本实用新型中等间距横向排布的激光开关的排布示意图；

图6是本实用新型中等间距斜向排布的激光开关的排布示意图；

图7是本实用新型中多个激光开关组的排布示意图；

图8是实施例3中激光光束照射的位置示意图；

符号说明：

1.轨道中心线 2.探轮 3.探轮中心线 4.激光开关。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型提供一种用于轨道探伤的自动对中传感器，本传感器是基于激光测量原理，利用激光开关4对轨道进行检测，通过不同激光开关4是否照射到轨道上，向控制模块发送的不同的电平信号，控制模块将不同的电平信号转换为探轮2相对于轨道边缘的横向偏移量，从而进一步得出探轮中心线3与轨道中心线1的偏差，如图1所示。本实用新型中的对中传感器在检测大磨损量的轨道时也可以正常使用，可靠性高，实时性好。现结合实施例对本实用新型的组成和工作原理进行详细说明。

实施例1

本实用新型提供一种用于轨道探伤的自动对中传感器，如图2所示，自动对中系统主要包括控制模块和设置在探轮2上的激光探测模块。激光探测模块包括等间距排布的多个激光开关4,激光探测模块与控制模块相连，控制模块则主要是接受激光探测模块发出的电平信号，将电平信号转换为横线偏移量。

具体地，由于激光开关4能发射激光光束检测照射处是否存在物体，所以将本实用新型激光探测模块中的激光开关4等间距排布，每一激光开关4能分别向轨道照射相互平行并垂直于轨道的激光光束，即激光开关4发射的激光光束同为等间距排布，用等间距的平行激光光束照射轨道边缘，照射到轨道上的激光开关4和未照射到轨道上的激光开关4分别向控制模块发送不同的电平信号。例如，当激光开关4照射到轨道上时，照射到轨道上的激光开关4向控制模块发送高电平信号；当激光开关4未照射到轨道上时，未照射到轨道上的激光开关4向控制模块发送低电平信号。

此外，根据激光光束直径、激光开关4间距和激光开关4个数，激光探测模块还可以一定的探测量程对轨道进行照射，一般来说，探测量程为激光开关4的横向间距与激光开关个数的乘积，其中，激光开关4的横向间距中的横向是指探轮2的横向偏移方向，激光开关4的排布将在下文中详述。

由于不同的激光开关4所发射出的激光光束的直径不同，考虑到测量精度要求，由于轮式探轮可以接受的最大误差是4mm，因此，本实用新型中的激光光束的直径优选为1mm，1mm的激光光束完全可以满足偏移值的测量要求。当然，也可根据检测精度要求选择其他的激光光束直径的激光开关4，例如精度要求0.5mm，则选择激光光束直径为0.5mm的激光开关4；精度要求1mm，则选择激光光束直径为1mm的激光开关4。激光探测模块中激光开关4的个数不做具体限定，可根据所需的探测量程和激光光束的直径决定。此外，由于激光开关4的具有一定的测量距离(测量距离是指激光开关4到激光光束所形成的光斑的距离)，所以激光开关4需布置在轨道上方至少20mm处，选择的激光开关4的测量距离必须大于50mm小于150mm,若大于150mm，激光光束照射到地面上也会返回状态值，从而对测量精度造成影响。

当激光开关4在探测量程内照射到轨道上时，该激光开关4向控制模块发送高电平信号1；当激光开关4在探测量程内未照射到轨道上时，该激光开关4向控制模块发送低电平信号0；而当激光开关4在探测量程外照射轨道时，无论激光开关4是否照射到轨道上，该激光开关4都向控制模块发送低电平信号0。

控制模块根据各个激光开关4发送的不同电平信号的次数，并结合激光开关4的位置布置情况，从而得出激光探测模块相对于轨道边缘的横向偏移量。其中，控制模块可以采用单片机，单片机的型号在此不做具体限定。

由于轨道的外侧和内侧边缘距离轨道的中心在一定时期内为定值，因此，得知激光探测模块相对于轨道边缘的偏移量和偏移方向，就可进一步得到探轮2的中心线与轨道中心线的横向偏移量和偏移方向。

此外，还可根据发送高电平信号的次数和发送低电平信号的次数来判断探轮2的偏移方向，当发送低电平信号的次数大于发送高电平信号的次数时，此时探轮2偏向于轨道外侧，当发送低电平信号的次数小于发送低电平信号的次数时，此时探轮2偏向于轨道内侧。

如图3和图4中所示，将20个激光开关4组成20个平行的激光光束。每个激光开关4发射的激光光束的直径为1mm，激光开关4以1mm为横向间距排布，照射到轨道上的激光开关4向控制模块发送高电平信号1，未照射到轨道上的激光开关4向控制模块发送低电平信号0，这样，控制模块通过读取20个激光开关4中每个激光开关4发送的不同电平信号的次数，就可以得到相对于轨道中心线1的横向偏移量。图3中，有10条激光光束照射到轨道上，10条激光光束照射在轨道外，发送高电平信号和低电平信号的次数相同，此时没有产生横向偏移；图4中，有7条激光光束照射到轨道上，发送高电平信号的次数为7次，13条激光光束照射到轨道外，发送低电平信号的次数为13次，此时就产生了偏向于轨道外侧的3mm的横向偏移量。

控制模块还包括执行机构，执行机构根据横向偏移量校正探轮2的横向偏移量，使执行机构对探轮2进行自动校正对中。其中，执行机构为直线电机、电推杆等可以校正探轮2位置的机构，在此不做具体限定。

此外，横向偏移量还可通过网口、串口或是模拟量输出口的有线通讯方式向外部输出横向偏移量，或者可通过蓝牙、无线W I F I等无线通讯方式将横向片偏移值输出。

在本实用新型的一些具体实施例中，激光开关4可按一定间距以阵列的形式排布，例如以横向或斜向排布，还可将激光开关4按照组列的形式排列成激光开关组。现通过不同实施例对本实用新型中激光开关4的排布形式进行说明。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了激光开关4的排布形式，激光开关4在可按一定间隔以横向或斜向排布，但需注意的是，为方便计算横向偏移量，无论激光开关4以横向或斜向间隔排布，都须保证相邻的激光开关4之间在横向上的间隔距离为激光光束的直径。

如图5所示，相邻的激光开关4之间以激光光束的直径为横向间距在激光探测模块上等间距横向排布。由于激光开关4的本身具有一定大小，且相距较近的激光开关4会产生信号干扰，考虑到实际应用情况，如图6所示，在实际应用时，为避免相邻激光开关4产生信号干扰，激光开关4的排布情况优选为：相邻的激光开关4之间以激光光束的直径为横向间距在激光探测模块上等间距斜向排布，换句话说，相邻的激光开关4在以激光光束的直径为横向间距进行排布的基础上，相邻的激光开关4在纵向上也相隔一定间距，以免相邻激光开关4产生信号干扰，其中，横向是指探轮2的横向偏移方向，纵向是指探轮2的运行方向。一般地，激光开关4之间的间距要大于8mm。

实施例3

在上述实施例1和实施例2的基础上，本实施例另外提供了激光开关4的排布形式。当探测量程较大时，按照实施例1和实施例2中激光开关4排布的方式排布的激光开关4横向宽度较宽，为节省激光开关4所占用的空间，在本实施例中，激光探测模块包括斜向并排布置的多个激光开关组，激光开关组的个数可根据探测量程的需要选择。

每一激光开关组中的激光开关4的个数相等，多个激光开关组之间以激光光束直径乘以每个激光开关组中的激光开关个数为横向间距等间距排布，与此同时，每一激光开关组中相邻的激光开关4之间以激光光束直径为横向间距等间距斜向排布。此时，多个激光开关组所组成的激光探测模块的探测量程为激光开关个数乘以激光开关的横向间距乘以激光开关组的个数。因此，可根据探测量程选择激光开关组的个数。

参见图7，以两个激光开关组为例，图7中的两个激光开关组所形成的激光光束照射如图8所示，为便于说明，图8中以探轮2的横向偏移方向为X轴，以探轮2的运行方向为Y轴，每个激光开关组包括10个激光开关4，每个激光开关4发射的激光光束的直径为1mm，激光开关4以1mm为横向间距排布，在第一激光开关组中，相邻的激光开关4之间以激光光束直径为横向间距等间距斜向排布，即第一激光开关组中相邻激光开关之间在Y方向上的中心间距为1mm，第二激光开关组与第一激光开关组中相邻激光开关4的布置形式类似，相邻的激光开关4同样在Y方向上的以1mm为间距排布。由于第一激光开关组与第二激光开关组并排布置且每一激光开关组中的激光开关4的个数相等，都为10个，第一激光开关组与第二激光开关组横向间隔10mm，因此，每个激光开关组覆盖10mm的区域，20个激光开关4在Y方向上照射的激光光束覆盖20mm的区域，激光探测模块的探测量程为20mm。若激光开关4的照射的激光光束如图3和图4所示，当有10条激光光束照射到轨道上、10条激光光束照射到轨道外时，发送至控制模块的高电平的次数与发送低电平的次数应相等，此时没有产生Y向偏移，即没有产生横向偏移；当有7条激光光束照射到轨道上，发送至控制模块的高电平数为7，13条激光光束照射到轨道外，发送至控制模块的低电平次数为13，此时Y向产生了负向的3mm的横向偏移量，即产生了偏向于轨道外侧的3mm的横向偏移量。

此外，由于典型的方形激光开关4尺寸为长31mm，宽11mm，高20mm，激光开关4在X方向上的中心间距为32mm。

本技术领域的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神或范围，以上公开的仅为本实用新型优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，包括控制模块和与控制模块相连的激光探测模块，所述的激光探测模块包括在探轮上等间距横向排布的多个激光开关，每一激光开关分别向轨道照射相互平行并垂直于轨道的激光光束，照射到轨道上的激光开关和未照射到轨道上的激光开关分别向所述控制模块发送不同的电平信号，所述的控制模块根据各个激光开关的电平信号转换为所述激光探测模块相对于轨道边缘的横向偏移量。

2.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，当激光开关照射到轨道上时，所述的激光开关向控制模块发送高电平信号；当激光开关未照射到轨道上时，所述的激光开关向控制模块发送低电平信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，所述的激光开关等间距横向排布。

4.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，所述的激光开关在斜向等间距斜向排布。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，相邻的激光开关之间以激光光束直径为横向间距等间距排布。

6.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，所述的激光探测模块包括斜向并排布置的多个激光开关组。

7.根据权利要求6所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，每一激光开关组中的激光开关的个数相等，激光开关组中相邻的激光开关之间以激光光束直径为横向间距等间距斜向排布。

8.根据权利要求6所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，多个激光开关组之间以激光光束直径乘以每个激光开关组中的激光开关个数为横向间距等间距排布。

9.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，所述的控制模块还包括执行机构，所述的执行机构根据横向偏移量校正探轮的横向偏移量。

10.根据权利要求1所述的一种用于轨道探伤的自动对中传感器，其特征在于，所述的控制模块为单片机。