RU2333858C2 - Rail deflection control device - Google Patents

Rail deflection control device Download PDF

Info

Publication number
RU2333858C2
RU2333858C2 RU2005114041/11A RU2005114041A RU2333858C2 RU 2333858 C2 RU2333858 C2 RU 2333858C2 RU 2005114041/11 A RU2005114041/11 A RU 2005114041/11A RU 2005114041 A RU2005114041 A RU 2005114041A RU 2333858 C2 RU2333858 C2 RU 2333858C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
shadow
measuring
sensors
deflection
Prior art date
Application number
RU2005114041/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005114041A (en
Inventor
Владимир Максимович Ведерников (RU)
Владимир Максимович Ведерников
д Александр Григорьевич Верхогл (RU)
Александр Григорьевич Верхогляд
нов Валерий Павлович Кирь (RU)
Валерий Павлович Кирьянов
Сергей Николаевич Кратько (RU)
Сергей Николаевич Кратько
Борис Иванович Ладошин (RU)
Борис Иванович Ладошин
Сергей Геннадьевич Савков (RU)
Сергей Геннадьевич Савков
Александр Витальевич Целько (RU)
Александр Витальевич Целько
Юрий Васильевич Чугуй (RU)
Юрий Васильевич Чугуй
Original Assignee
Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН) filed Critical Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН)
Priority to RU2005114041/11A priority Critical patent/RU2333858C2/en
Publication of RU2005114041A publication Critical patent/RU2005114041A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2333858C2 publication Critical patent/RU2333858C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to metrology and can be used for automated control of the rail deflection, for example, in straightening the rail prior to welding the seamless rails. The device incorporates a measuring platform accommodating three optical pickups to keep its front and rear ends and centre, and a measuring device connected to the said pickups. The device comprises also the strips optically contrast relative to the rail surface, arranged on the platform beneath the rail, and a mechanism shifting the rail relative to the immovable measuring platform. The optical pickups are shadow column instruments to record the rail shadow projection against the background of the contrast strip.
EFFECT: possibility of measuring vertical and horizontal rail deflection in straightening.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для автоматизированного контроля прогиба рельса, например, при его рихтовке перед сваркой бесшовных рельсов.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used for automated control of rail deflection, for example, when it is straightened before welding seamless rails.

В настоящее время в связи с ростом скоростей движения рельсового транспорта актуальной становится задача использования длинномерных бесшовных рельсовых плетей. Поэтому при сварке рельсовых плетей остро встает вопрос по обеспечению величины вертикального и горизонтального прогиба рельса на базовой длине. Объективный технический контроль за указанными параметрами позволяет ускорить сборку бесшовных рельсовых плетей, снизить затраты на их изготовление и упростить технологию сборки рельсового пути из рельсовых плетей.Currently, in connection with the growth of rail transport speeds, the task of using long-length seamless rail lashes is becoming urgent. Therefore, when welding rail lashes, the question arises of ensuring the magnitude of the vertical and horizontal deflection of the rail at the base length. Objective technical control of these parameters allows you to speed up the assembly of seamless rail lashes, reduce the cost of their manufacture and simplify the technology of assembling a rail track from rail lashes.

Известно устройство для контроля геометрических параметров рельса (см. патент США №4288855, кл. G01B 7/28, 1981 г.), включающее установленные на базовой платформе контактные датчики, измеряющие величину вертикального и горизонтального прогиба рельса на заданной длине, а также высоту головки рельса и ширину ее поверхности катания.A device for monitoring the geometric parameters of the rail (see US patent No. 4288855, class G01B 7/28, 1981), including contact sensors mounted on the base platform, measuring the magnitude of the vertical and horizontal deflection of the rail at a given length, as well as the height of the head rail and the width of its surface.

Основным недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность измерения, связанная с использованием механических контактных датчиков при контроле вновь собираемых рельсовых плетей. Это связано с тем, что рельс в стадии поставки может иметь наружные загрязнения или локальные коррозийные отслоения металла, которые будут восприниматься механическими датчиками.The main disadvantage of the known device is the insufficiently high measurement accuracy associated with the use of mechanical contact sensors in the control of newly assembled rail lashes. This is due to the fact that the rail at the delivery stage may have external pollution or local corrosion exfoliation of the metal, which will be perceived by mechanical sensors.

Кроме того, известное устройство имеет малое быстродействие, необходимое для установления надежного контакта с поверхностью, что затрудняет его использование в автоматических комплексах сборки рельсовых плетей.In addition, the known device has a low speed required to establish reliable contact with the surface, which makes it difficult to use in automatic complexes for assembling rail lashes.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сути является устройство для контроля рельсового пути, взятое в качестве прототипа (см. патент США №4040738, кл. G01C 3/00, 1977 г.), включающее установку на базовой платформе трех оптических датчиков, контролирующих рельс в его начале, центре и конце, а также измерительное устройство, соединенное с датчиками. Устройство позволяет измерять величину вертикального и горизонтального прогиба рельса на заданной длине.Closest to the claimed device in technical essence is a device for monitoring the rail track, taken as a prototype (see US patent No. 4040738, CL G01C 3/00, 1977), including the installation on the base platform of three optical sensors that monitor the rail at its beginning, center and end, as well as a measuring device connected to sensors. The device allows you to measure the magnitude of the vertical and horizontal deflection of the rail at a given length.

Основным недостатком известного устройства является то, что измерение параметров рельса производится по отраженной составляющей падающего излучения. На эксплуатируемом участке рельсового пути поверхность рельса представляет собой зеркальную поверхность, которая хорошо отражает зеркальную составляющую падающего излучения. Рельсы, которые не были в эксплуатации, имеют низкую отражательную способность, а следовательно, известное устройство практически будет неработоспособным.The main disadvantage of the known device is that the measurement of the rail parameters is carried out on the reflected component of the incident radiation. On the exploited section of the rail track, the surface of the rail is a mirror surface that reflects well the mirror component of the incident radiation. Rails that were not in use have a low reflectivity, and therefore, the known device will be practically inoperative.

Кроме того, известное устройство измеряет параметры рельса путем передвижения на специальной технологической платформе и делает контрольные замеры относительно имеющегося рельсового пути, который был предварительно выставлен как по горизонтали, так и по вертикали. При контроле рельса, проходящего рихтовку, отсутствуют технологические базы, относительно которых можно измерять его основные параметры, т.е. без установки рельса на контрольный участок пути измерить его параметры при помощи известного устройства невозможно.In addition, the known device measures the parameters of the rail by moving on a special technological platform and makes control measurements with respect to the existing rail track, which was previously set both horizontally and vertically. When monitoring the rail passing straightening, there are no technological bases with respect to which its basic parameters can be measured, i.e. without installing the rail on the control section of the track to measure its parameters using a known device is impossible.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно измерение вертикального и горизонтального прогиба рельса в процессе его рихтовки.The aim of the present invention is to remedy these disadvantages, namely the measurement of vertical and horizontal deflection of the rail during its straightening.

Указанная цель в устройстве для контроля прогиба рельса, включающем базовую платформу, на которой установлены три оптических датчика, контролирующих рельс в его начале, центре и конце, а также измерительное устройство, соединенное с датчиками, достигается тем, что в устройство дополнительно введены оптически контрастные относительно поверхности рельса полосы, установленные на измерительной платформе под рельсом, а также механизм передвижения рельса относительно неподвижной измерительной платформы, при этом в качестве оптических датчиков используются теневые датчики для регистрации теневой проекции рельса на фоне контрастной полосы.The specified goal in the device for monitoring the deflection of the rail, including the base platform, on which there are three optical sensors that control the rail at its beginning, center and end, as well as a measuring device connected to the sensors, is achieved by the fact that optically contrasting relatively strip rail surfaces mounted on the measuring platform under the rail, as well as the mechanism for moving the rail relative to the stationary measuring platform, while being used as optical sensors The shadow sensors are used to register the shadow projection of the rail against the background of the contrasting strip.

Указанное выполнение устройства позволяет по трем теневым изображениям рельса, поступающего после рихтовки, определить его прогиб в измеряемой плоскости.The specified implementation of the device allows three shadow images of the rail coming after straightening to determine its deflection in the measured plane.

Для обеспечения перемещения рельса относительно неподвижной измерительной платформы использован механизм, выполненный в виде роликового конвейера, между роликами которого установлены контрастные полосы.To ensure the movement of the rail relative to the stationary measuring platform, a mechanism is used, made in the form of a roller conveyor, between which the contrasting strips are installed.

Целесообразно в качестве контрастной полосы использовать либо подсвечиваемое снизу матовое стекло, либо светоотражающую полосу, подсвечиваемую сверху рассеянным источником света, например люминесцентной лампой.It is advisable to use either a frosted bottom illuminated from below or a reflective strip illuminated from above by a diffused light source, such as a fluorescent lamp.

Для повышения точности измерения в качестве приемника теневого датчика использована линейная фотодиодная матрица или линейная ПЗС матрица (матрица на основе приборов с токовой зарядной связью).To increase the measurement accuracy, a linear photodiode array or a linear CCD array (a matrix based on devices with current charge coupling) was used as a shadow sensor receiver.

Заявляемое устройство, измеряющее прогиб рельса за счет теневых оптических датчиков, позволяет использовать в качестве измерительной платформы непосредственно основание пресса для рихтовки рельсов, совместив при этом зону измерений с зоной рихтовки рельса, что не имеет аналогов среди известных устройств, используемых для контроля геометрических параметров рельсов перед их сваркой в длинномерные плети, а значит, соответствует критерию "изобретательский уровень".The inventive device, measuring the deflection of the rail due to shadow optical sensors, allows you to use directly the base of the press for straightening the rails as a measuring platform, while combining the measurement zone with the rail straightening zone, which has no analogues among the known devices used to control the geometric parameters of the rails before welding them in long lashes, which means that it meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 представлен рисунок, поясняющий принцип работы заявляемого устройства.Figure 1 presents a figure explaining the principle of operation of the inventive device.

На фиг.2 представлены эпюры электрических сигналов с выхода оптических теневых датчиков, отстоящих от нулевой отметки на расстояниях L1 и L2.Figure 2 presents the plot of the electrical signals from the output of the optical shadow sensors spaced from the zero mark at distances L 1 and L 2 .

На фиг.3 представлена блок-схема измерительного устройства.Figure 3 presents a block diagram of a measuring device.

На фиг.1 показаны рельс 1, установленный на роликах конвейера 2; контрастные полосы 3; оптические теневые датчики 4 (Д1, Д2, Д3), установленные на опорной балке 5 и имеющие угол обзора 6.1 shows a rail 1 mounted on rollers of a conveyor 2; contrast stripes 3; optical shadow sensors 4 (D1, D2, D3) mounted on the support beam 5 and having a viewing angle of 6.

На фиг.3 приведена блок-схема микропроцессорного измерительного устройства 7, включающего микропроцессор 8; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10; расширитель ввода-вывода (РВВ) 11; информационную шину 12; преобразователь сигналов датчиков 13; клавиатуру 14, индикаторное устройство 15.Figure 3 shows a block diagram of a microprocessor measuring device 7, including a microprocessor 8; random access memory (RAM) 9; read only memory (ROM) 10; I / O expander (RVV) 11; information bus 12; a sensor signal converter 13; keyboard 14, indicator device 15.

Устройство работает следующим образом. На ролики конвейера 2 укладывают в зоне измерений эталонную заготовку (плоскую рейку) с нулевым отклонением и регистрируют полученную теневую картинку с датчиков 4 (Д1, Д2, Д3) в качестве эталона, который сохраняется в ПЗУ 10. После этого по роликам конвейера 2 перемещают рельс 1 через зону измерений датчиков 4. Оператор по индикаторному устройству 15 определяет участок рельса с наибольшей кривизной в горизонтальной плоскости и останавливает механизм передвижения 2. После остановки рельса датчики Д1-Д3 более точно измеряют координаты положения кромки рельса X1-Х3 относительно заданной базы сравнения (см. фиг.2) соответственно в начале, середине и конце зоны контроля.The device operates as follows. In the measurement zone, the reference blank (flat rail) with zero deviation is placed on the rollers of the conveyor 2 and the resulting shadow picture from the sensors 4 (D1, D2, D3) is recorded as a reference, which is stored in the ROM 10. After that, the rail is moved along the rollers of the conveyor 2 1 through the measurement zone of the sensors 4. The operator on the indicator device 15 determines the portion of the rail with the greatest curvature in the horizontal plane and stops the movement mechanism 2. After the rail stops, the sensors D1-D3 more accurately measure the position coordinates to fittin g rail X1-X3 predetermined relative comparison database (see FIG. 2) respectively at the beginning, middle and end of the control zone.

В измерительном устройстве 7 по результатам измерений X1-Х3 каждого датчика рассчитывается величина стрелки прогиба Δ в виде:In the measuring device 7 according to the measurement results X1-X3 of each sensor, the magnitude of the deflection arrow Δ is calculated in the form:

Figure 00000002
Figure 00000002

В случае превышения величины стрелки прогиба допустимого значения рельс рихтуется и снова измеряется стрелка прогиба. Процесс повторяется на всей длине рельса до получения допустимого значения стрелки прогиба. Для контроля стрелки прогиба в вертикальной плоскости рельс кантуется и описанная процедура повторяется.If the value of the deflection arrow exceeds the permissible value, the rail is straightened and the deflection arrow is measured again. The process is repeated along the entire length of the rail until an acceptable value of the deflection arrow is obtained. To control the arrow of the deflection in the vertical plane, the rail turns over and the described procedure is repeated.

Измеренные геометрические параметры рельса отображаются на индикаторном устройстве 15 (мониторе или графопостроителе).The measured geometric parameters of the rail are displayed on the indicator device 15 (monitor or plotter).

В качестве теневых датчиков использованы координатно-чувствительные проекционные датчики. Принцип работы датчиков основан на проекции теневого изображения рельса на фоне светоотражающей поверхности на фотодиодную линейку (или линейную ПЗС матрицу) с последующей регистрацией сигналов с линейки с помощью аналого-цифрового преобразователя и анализа полученных данных микропроцессорным измерительным устройством. В качестве контрастной полосы использовалось либо подсвечиваемое снизу матовое стекло, либо светоотражающая полоса, подсвечиваемая сверху источником света. В качестве светоотражающей полосы использовалась, например, самоклеющаяся лента, применяемая для оклейки общественного транспорта с целью предупреждения столкновений в темное время суток.As shadow sensors used coordinate-sensitive projection sensors. The principle of operation of the sensors is based on the projection of a shadow image of a rail against a reflective surface onto a photodiode array (or a linear CCD array) with subsequent registration of signals from the array using an analog-to-digital converter and analysis of the data by a microprocessor measuring device. As a contrasting strip, either frosted glass illuminated from below or a reflective strip illuminated from above by a light source was used. As a reflective strip, for example, a self-adhesive tape used for pasting public transport in order to prevent collisions in the dark was used.

Усредненная точность измерения прогиба рельса не хуже 0,5 мм, что удовлетворяет требуемым условиям при сборке рельсовых плетей.The average accuracy of measuring the deflection of the rail is not worse than 0.5 mm, which satisfies the required conditions when assembling rail lashes.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет надежно контролировать величину вертикального и горизонтального прогиба рельса на заданной длине.Thus, the claimed device allows you to reliably control the magnitude of the vertical and horizontal deflection of the rail at a given length.

Claims (6)

1. Устройство для контроля прогиба рельса, включающее измерительную платформу, на которой установлены три оптических датчика, контролирующих рельс в его начале, центре и конце, а также измерительное устройство, соединенное с датчиками, отличающееся тем, что содержит оптически контрастные относительно поверхности рельса полосы, установленные на измерительной платформе под рельсом, а также механизм передвижения рельса относительно неподвижной измерительной платформы, при этом в качестве оптических датчиков используются теневые датчики для регистрации теневой проекции рельса на фоне контрастной полосы.1. A device for monitoring rail deflection, comprising a measuring platform on which three optical sensors are installed, which monitor the rail at its beginning, center and end, as well as a measuring device connected to the sensors, characterized in that it contains strips that are optically contrasted relative to the rail surface, mounted on a measuring platform under the rail, as well as a mechanism for moving the rail relative to the stationary measuring platform, while shadow sensors are used as optical sensors for registering a shadow projection of a rail against a contrasting strip. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм передвижения рельса относительно неподвижной измерительной платформы выполнен в виде роликового конвейера, между роликами которого установлены контрастные полосы.2. The device according to claim 1, characterized in that the mechanism for moving the rail relative to the stationary measuring platform is made in the form of a roller conveyor, between the rollers of which contrast strips are installed. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве контрастной полосы используется подсвечиваемое снизу матовое стекло.3. The device according to claim 1, characterized in that the frosted bottom illuminated from below is used as a contrast strip. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве контрастной полосы используется светоотражающая полоса, подсвечиваемая сверху источником света.4. The device according to claim 1, characterized in that a reflective strip is used as a contrast band, illuminated from above by a light source. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве приемника теневого датчика использована линейная фотодиодная матрица.5. The device according to claim 1, characterized in that a linear photodiode array is used as a shadow sensor receiver. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве приемника теневого датчика использована линейная ПЗС-матрица.6. The device according to claim 1, characterized in that a linear CCD array is used as a shadow sensor receiver.
RU2005114041/11A 2005-05-06 2005-05-06 Rail deflection control device RU2333858C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114041/11A RU2333858C2 (en) 2005-05-06 2005-05-06 Rail deflection control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114041/11A RU2333858C2 (en) 2005-05-06 2005-05-06 Rail deflection control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005114041A RU2005114041A (en) 2006-11-20
RU2333858C2 true RU2333858C2 (en) 2008-09-20

Family

ID=37501656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114041/11A RU2333858C2 (en) 2005-05-06 2005-05-06 Rail deflection control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2333858C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107287996A (en) * 2017-08-08 2017-10-24 大连交通大学 A kind of seamless railway track absolute position and displacement wireless measurement apparatus and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107287996A (en) * 2017-08-08 2017-10-24 大连交通大学 A kind of seamless railway track absolute position and displacement wireless measurement apparatus and method
CN107287996B (en) * 2017-08-08 2019-03-05 大连交通大学 A kind of seamless railway track absolute position and displacement wireless measuring device and method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005114041A (en) 2006-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4700223A (en) Vehicle for evaluating properties of road surfaces
EP1285225B1 (en) Apparatus for monitoring the rails of a railway or tramway line
US4311392A (en) Thickness measuring apparatus for non-metallic sheet-shaped bodies
EP0007227A1 (en) Method and apparatus for measuring the profile of an elongate surface
CN107764213B (en) Laser track flatness detection device and method
US7360410B2 (en) Procedure and device for testing tires
JPS63298101A (en) Non-contact determination method and apparatus for position of linear feature of article
GB2348486A (en) Non-contact wheel alignment
EP1061329A3 (en) Method and system for automatic non-contact measurements of optical properties of optical objects
US20160267648A1 (en) Mask inspection apparatus and mask inspection method
EP0215948A1 (en) Vehicle for evaluating properties of road surfaces
JP2008224631A (en) Railroad rail fastening bolt slackness inspection apparatus
KR101764640B1 (en) image-based portable surface crack detecting apparatus
JP2000230807A (en) Method for distance measurement using parallel light and its instrument
EP2047210B1 (en) Optical profile scanning
CN110398199A (en) A kind of track clearance detection method
JP5481862B2 (en) Pantograph height measuring device and calibration method thereof
CN205909816U (en) Structure light belt concatenation system based on a word line laser instrument
WO2002010679A1 (en) Surface shape measuring system
RU2333858C2 (en) Rail deflection control device
CN108072325B (en) Object position determining method and device
JP2007091141A (en) Trolley wire position measuring device
CN108088374B (en) Light beam switching method and device
EP0614068B1 (en) Method of measuring orientation flat width of single crystal ingot
CN213748283U (en) Self-calibration type detection system for three-dimensional parameters of structural body cracks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080507