本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域，具體而言，涉及一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置與方法。

背景技術(shù)：

鋼軌、直尖軌是鐵路軌道的主要組成部件。它的功用在于引導(dǎo)機車車輛的車輪前進，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動表面。在電氣化鐵道或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼做軌道電路之用。由于鋼軌在工作過程中，需要與車輪直接接觸，因此，鋼軌或直尖軌對于車輪的磨損程度以及鋼軌或直尖軌自身的磨損程度尤為重要，因此需要在定時對鋼軌或直尖軌的表面平順性進行檢測。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要是基于加速度傳感器、角速度傳感器、磁傳感器采用待測量面相應(yīng)數(shù)據(jù)，進而判斷軌道平整性；然后通過加速度傳感器、角速度傳感器、磁傳感器的測量方式的傳感器造價高，導(dǎo)致測量成本高；并且該方式只能測量一個平面，如軌道板面的平整性，但是對于長直類構(gòu)件如直尖軌等，其無法在測量構(gòu)件上直接布置傳感器，并且測量得到的軌道平順性的數(shù)據(jù)不夠精確，可靠性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置與方法。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置，所述待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置包括：

至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器，每個所述距離傳感器均用于檢測在一測量基準(zhǔn)面移動的載動設(shè)備與一待測量構(gòu)件的各個部位之間的相對距離參數(shù)；

位移傳感器，用于檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器的載動設(shè)備在不同時間段的位置信息；

處理器，分別與每個所述距離傳感器、所述位移傳感器電連接或通信連接，用于依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量方法，所述待測量構(gòu)件平直度曲線測量方法包括：

利用至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器檢測在一測量基準(zhǔn)面移動的載動設(shè)備與一待測量構(gòu)件的各個部位之間的相對距離參數(shù)；

利用位移傳感器檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器的載動設(shè)備在不同時間段的位置信息；

利用處理器依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置與方法，通過利用至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器檢測在一測量基準(zhǔn)面移動的載動設(shè)備與一待測量構(gòu)件的各個部位之間的相對距離參數(shù)；再利用位移傳感器檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器的載動設(shè)備在不同時間段的位置信息；最后利用處理器依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出，該待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置的造價成本低，并且可以對直尖軌等構(gòu)件進行測量，且測量精確度高，測試結(jié)果的可靠性高。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明實施例提供的測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置的電路連接框圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的測量構(gòu)件平直度曲線測量的流程圖。

圖標(biāo)：101-距離傳感器；102-位移傳感器；103-處理器；104-載動設(shè)備；105-待測量構(gòu)件；106-待測量基準(zhǔn)面；107-顯示屏。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1、圖2，本發(fā)明實施例提供的一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置，所述待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置包括：

至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器101，每個所述距離傳感器101均用于檢測一測量基準(zhǔn)面106與一待測量構(gòu)件105的各個部位之間的相對距離參數(shù)。

本實施例中，如圖2所示，測量基準(zhǔn)面106位于待測量構(gòu)件105的下方，以測量基準(zhǔn)面106的一側(cè)為x軸，以與豎直方向與x軸垂直的直線為y軸建立有坐標(biāo)系。每個距離傳感器101均設(shè)置于一載動設(shè)備104的表面，本實施例中，載動設(shè)備104為一小車。較佳地，所述至少三個距離傳感器101之間等間距設(shè)置，每個所述距離傳感器101每隔預(yù)設(shè)定的時間采集一次所述相對距離參數(shù)，且所述載動設(shè)備104在所述預(yù)設(shè)定的時間內(nèi)移動的距離等于每相鄰的兩個所述距離傳感器101之間的間距，這樣設(shè)置可使得最終得出的待測量構(gòu)件平直度曲線的可靠性更高。本實施例中，距離傳感器101可采用激光距離傳感器101或紅外線距離傳感器101，在此不做限制。

位移傳感器102，用于檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器101的載動設(shè)備104在不同時間段的位置信息。

本實施例中，載動設(shè)備104在不同時間段的位置信息可以上述建立的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

處理器103，分別與每個所述距離傳感器101、所述位移傳感器102電連接或通信連接，用于依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備104處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器101的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器101的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出。

本實施例中，處理器103采用單片機，該單片機可以采用但不限于pic16f877a型8位增強型flash微控制器(時鐘輸入20mhz，指令周期200ns)。該單片機具有體積小、功能強、高速度、低工作電壓、低功耗，具有較大的直接驅(qū)動能力，并且該單片機采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，程序計數(shù)器是13為寬，最大可尋址8k×14的flash程序存儲空間，可以保存較復(fù)雜的程序，368k的數(shù)據(jù)存儲器，256k的eeprom，程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器采用不同的總線，因此可以同時對程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器進行存取提高了系統(tǒng)的速度，此外，為pic16f877a型單片機有14個工作源，包括了外圍功能的中斷，定時器的中斷以及外部中斷等，8級硬件堆棧；5v單電壓供電，編程方便，只需用兩個引腳在線調(diào)試；可以在比較寬的電壓范圍工作(2.0v-5.5v)。

具體地，所述處理器103用于依據(jù)算式

計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，其中，n1表示預(yù)設(shè)的距離傳感器101的數(shù)量，h1～hn3表示多個相對距離參數(shù)，n2表示所述距離傳感器101的順序標(biāo)記，k表示所述載動設(shè)備104的位置信息，f表示待測量構(gòu)件平直度曲線，g表示測量基準(zhǔn)面106的平直度曲線。

需要說明的是，

可以寫成矩陣的形式ak*[xk]＝hk，hk＝[h1，h2，h3，......hn3)。需要說明的是，如果待測量區(qū)段長度測量總長度共為t，且則ak的表達如下：

其中，i是單位矩陣；hk表示k位置處的n個距離傳感器101測量值，fk表示k位置處第n個傳感器所對應(yīng)的各個待測量面不平順值；gk表示k位置處的校正基準(zhǔn)面測量值所組成的一個向量，gk-[g(k)g(k)…g(k)…g(k)]，xk由fk與gk組成的列向量。

進一步地，當(dāng)k位置從測量起始點1到終止點時，并將方程聯(lián)立可整理得到一個大型方程組，其表達如下：

由于其方程個數(shù)大于未知數(shù)個數(shù)，因此可采用最小二乘法對上述方程進行求解，可得到x^*＝(a^ta)\(a^th)，即f^＊為待測量構(gòu)件平直度曲線，g^＊為測量基準(zhǔn)面106的平直度曲線。

另外，所述處理器103還用于依據(jù)所述待測量構(gòu)件平直度曲線計算出待測量構(gòu)件105的平均高度，并依據(jù)算式計算出每個位置信息對應(yīng)的待測量構(gòu)件105的部位的平直度，其中，f^*為待測量構(gòu)件平直度曲線包含的待測量構(gòu)件105在不同位置信息下的高度，即待測量構(gòu)件的絕對不平順幅值，mean(f^*)為待測量構(gòu)件105的平均高度，為每個位置信息對應(yīng)的待測量構(gòu)件105的部位的平直度。例如，測量得到的不同位置信息下的高度為50.001，50.002，50，49.999，49.998，則mean(f^*)為50，平直度為0.001，0.002，0，-0.001，-0.002。

另外，所述待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置還包括顯示屏107，所述顯示屏107與所述處理器103電連接，所述處理器103還用于若其中一個或多個待測量構(gòu)件105的平直度大于預(yù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)閾值時生成報警提示信息，并將報警提示信息、待測量構(gòu)件105的平直度以及與待測量構(gòu)件105的平直度關(guān)聯(lián)的位置信息發(fā)送至所述顯示屏107顯示。

例如，預(yù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)閾值為0.001，則將上述的平直度的絕對值為0.002關(guān)聯(lián)的位置信息發(fā)送至顯示屏107顯示。

本發(fā)明實施例的工作原理為：載動設(shè)備104被驅(qū)動從測量基準(zhǔn)面106的起點移動，在移動的過程中，位于載動設(shè)備104表面的多個距離傳感器101采集與待測量構(gòu)件105之間的相對距離參數(shù)傳輸至處理器103處理，處理器103執(zhí)行上述的功能得到待測量構(gòu)件平直度曲線，從而得到待測量構(gòu)件105的平順性情況。較佳地，處理器103還可以得出待測量構(gòu)件105的每個部位的平直度，工作人員即可在顯示屏107觀察到待測量構(gòu)件105具體那個部位不平順，從而進行精確的維修。

請參閱圖3，本發(fā)明實施例還提供了一種待測量構(gòu)件平直度曲線測量方法，需要說明的是，本實施例所提供的待測量構(gòu)件平直度曲線測量方法，其基本原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和上述實施例相同，為簡要描述，本發(fā)明實施例部分未提及之處，可參考上述的實施例中相應(yīng)內(nèi)容。所述待測量構(gòu)件平直度曲線測量方法包括：

步驟s301：利用至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器101檢測一測量基準(zhǔn)面106與一待測量構(gòu)件105的各個部位之間的相對距離參數(shù)。

步驟s302：利用位移傳感器102檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器101的載動設(shè)備104在不同時間段的位置信息。

本實施例中，所述至少三個距離傳感器101之間等間距設(shè)置，每個所述距離傳感器101每隔預(yù)設(shè)定的時間采集一次所述相對距離參數(shù)，且所述載動設(shè)備104在所述預(yù)設(shè)定的時間內(nèi)移動的距離等于每相鄰的兩個所述距離傳感器101之間的間距。

步驟s303：利用處理器103依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備104處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器101的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器101的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出。

具體地，步驟s303可以包括：利用所述處理器103依據(jù)算式

計算出待測量構(gòu)件平直度曲線。

其中，n1表示預(yù)設(shè)的距離傳感器101的數(shù)量，h1～hn3表示多個相對距離參數(shù)，n2表示所述距離傳感器101的順序標(biāo)記，k表示所述載動設(shè)備104的位置信息，f表示待測量構(gòu)件平直度曲線，g表示測量基準(zhǔn)面106的平直度曲線。

步驟s304：依據(jù)所述待測量構(gòu)件平直度曲線計算出待測量構(gòu)件105的平均高度，并依據(jù)算式計算出每個位置信息對應(yīng)的待測量構(gòu)件105的部位的平直度。

其中，f^*為待測量構(gòu)件平直度曲線包含的待測量構(gòu)件105在不同位置信息下的高度，mean(f^*)為待測量構(gòu)件105的平均高度，為每個位置信息對應(yīng)的待測量構(gòu)件105的部位的平直度。

步驟s305：判斷其中一個或多個待測量構(gòu)件105的平直度是否大于預(yù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)閾值，如果是，則執(zhí)行步驟s306。

步驟s306：生成報警提示信息。

步驟s307：將報警提示信息、待測量構(gòu)件105的平直度以及與待測量構(gòu)件105的平直度關(guān)聯(lián)的位置信息發(fā)送至一顯示屏107顯示。

綜上所述，本發(fā)明提供的待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置與方法，通過利用至少三個位于同一直線上分布的距離傳感器檢測在一測量基準(zhǔn)面移動的載動設(shè)備與一待測量構(gòu)件的各個部位之間的相對距離參數(shù)；再利用位移傳感器檢測一安裝有所述至少三個距離傳感器的載動設(shè)備在不同時間段的位置信息；最后利用處理器依據(jù)獲得的多個相對距離參數(shù)、載動設(shè)備處于不同時間段的多個位置信息、每個所述距離傳感器的順序標(biāo)記以及預(yù)設(shè)的距離傳感器的數(shù)量計算出待測量構(gòu)件平直度曲線，并將所述待測量構(gòu)件平直度曲線輸出，該待測量構(gòu)件平直度曲線測量裝置的造價成本低，并且可以對直尖軌等構(gòu)件進行測量，且測量精確度高，測試結(jié)果的可靠性高。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。