專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式鐵道線路高低檢查工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光機(jī)電一體應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及一種便攜式光機(jī)電測(cè)量裝置，即便攜式 鐵道線路高低檢查工具。
技術(shù)背景隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩嗵崴?，?duì)鐵道線路平順度的要求越來(lái)越高，而施工現(xiàn)場(chǎng)仍然使用懸 繩測(cè)量和機(jī)具測(cè)量后的復(fù)核，此方法存在測(cè)量效率低，測(cè)量精度差等缺點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外各種各樣的激光準(zhǔn)直方法和裝置，存在如下問(wèn)題 一是儀器價(jià)格昂貴；二是 測(cè)量靶鏡帶有跟隨光電接受器的電纜；三是某些裝置在使用時(shí)需要調(diào)水平、垂直等，對(duì)工況 要求較苛刻，對(duì)鐵道線路施工現(xiàn)場(chǎng)不方便、不實(shí)用。專(zhuān)利97250676.4 "激光準(zhǔn)直測(cè)量?jī)x"提出釆用激光器和位置探測(cè)器構(gòu)成的激光準(zhǔn)直裝置，探測(cè)器固定在測(cè)量靶鏡上，靶鏡與計(jì)算機(jī)由電纜連接，造成移動(dòng)靶鏡時(shí)電纜和計(jì)算機(jī)也 需要一起移動(dòng)，給測(cè)量帶來(lái)不便。專(zhuān)利02285917.9 "—種便攜式激光準(zhǔn)直儀"提出一種半導(dǎo)體激光器和位置探測(cè)器安裝 在一起的激光準(zhǔn)直裝置，通過(guò)靶鏡(角錐棱鏡)反射光測(cè)量，對(duì)鏡過(guò)程較復(fù)雜，在鐵道線路 的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中不方便。專(zhuān)利200520101804.7 "—種水平測(cè)量?jī)x器"提出由激光器和測(cè)量板、標(biāo)尺組成的激光 測(cè)量?jī)x器，測(cè)量裝置仍采用標(biāo)尺，由于視覺(jué)產(chǎn)生的誤差不可預(yù)計(jì)，所以測(cè)量精度不高，誤差 較大。專(zhuān)利200610088886.5 "—種提高直線度測(cè)量靈敏度的方法與裝置"提出由半導(dǎo)體激光 器和位置探測(cè)器安裝在一起的激光測(cè)量裝置，通過(guò)靶鏡(角錐棱鏡)反射光測(cè)量，對(duì)鏡過(guò)程 較復(fù)雜，在鐵道線路的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中不方便。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問(wèn)題，提供一種利用光學(xué)原理，逐點(diǎn)采集線路(軌道) 頂部的高度差，指導(dǎo)施工，直接測(cè)量、精度高、操作方便、效率高；功耗小、抗千擾、易維 護(hù)、體積小，便于攜帶的便攜式鐵道線路高低檢査工具。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案-一種便攜式鐵道線路高低檢查工具，它包括發(fā)射裝置和測(cè)量裝置，所述發(fā)射裝置包括半 導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件，它安裝在殼體中并與激光驅(qū)動(dòng)電路A擋和激光驅(qū)動(dòng)電路B 擋連接，激光驅(qū)動(dòng)電路分別與電池A連接，半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件下部則與兩維 旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架連接，兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架通過(guò)減震阻尼A與殼體連接，同時(shí)該組件還與微 調(diào)旋鈕A和微調(diào)旋鈕B連接，在殼體后部為磁性座A、由螺絲連接；所述測(cè)量裝置包括位置 敏感探測(cè)器，它與濾光片、窄縫擋板連接，兩者均安裝在內(nèi)殼前端，內(nèi)殼通過(guò)減震阻尼B安 裝在外殼之上，在外殼的側(cè)面設(shè)有USB通訊接口，頂部為L(zhǎng)CD數(shù)顯電路和按鍵，其后部為 磁性座B、與外殼之間由螺絲連接，位置敏感探測(cè)器、USB通訊接口、 LCD數(shù)顯電路和按鍵 均與外殼內(nèi)的測(cè)量電路連接，測(cè)量電路與電池B連接。所述測(cè)量電路包括MCU控制電路，它的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接，該電路輸出端與位置 敏感探測(cè)器連接，位置敏感探測(cè)器的輸出端通過(guò)采集電路與MCU控制電路輸入端連接;MCU 控制電路輸出端還分別與記錄模塊、聲光報(bào)警和LCD數(shù)顯電路連接；按鍵則與MCU控制電 路輸入端連接；USB通訊接口與MCU控制電路雙向通訊連接；測(cè)距模塊與LCD數(shù)顯電路連 接。所述外殼前端、位置敏感探測(cè)器與濾光片上方設(shè)有遮陽(yáng)罩。本實(shí)用新型由發(fā)射裝置和測(cè)量裝置(目標(biāo)靶)組成發(fā)射裝置包括半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件、激光驅(qū)動(dòng)i乜路A擋、激光驅(qū)動(dòng)電路B擋、兩維(旋轉(zhuǎn))可調(diào)整支架、磁性座A、微調(diào)旋鈕.A、微調(diào)旋鈕B、電源開(kāi)關(guān)A、電池A、殼體、減震阻尼A等組成；測(cè)量裝置 (目標(biāo)耙)包括位置敏感探測(cè)器(線陣CCD或PSD)、驅(qū)動(dòng)電路、采集電路、MCU控制電 路、LCD數(shù)顯電路、測(cè)距模塊、記錄模塊、USB通訊接口、聲光報(bào)警、按鍵、電源開(kāi)關(guān)B、 電池B、濾光片、窄縫擋板、遮陽(yáng)罩、磁性座B、內(nèi)殼、外殼、減震阻尼B、數(shù)據(jù)處理軟件等 組成。半導(dǎo)體激光發(fā)生器與光學(xué)準(zhǔn)直組件、作為光源，安裝于兩維(旋轉(zhuǎn))可調(diào)整支架之上， 支架上有微調(diào)旋鈕A、微調(diào)旋鈕B,通過(guò)調(diào)整兩微調(diào)旋鈕可使支架沿與發(fā)射光線垂直的兩個(gè) 方向旋轉(zhuǎn)，即用來(lái)調(diào)整發(fā)射光線的角度，激光驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線與半導(dǎo)體激光發(fā)生器連接， 提供A、 B兩擋電壓，A擋電壓適用于激光發(fā)生器喵準(zhǔn)、B擋電壓適用于激光發(fā)生器測(cè)量；減 震阻尼A安裝于殼體和兩維(旋轉(zhuǎn))可調(diào)整支架之間、減輕震動(dòng)產(chǎn)生的干擾；磁性座A負(fù)責(zé) 提供發(fā)射裝置與鋼軌之間的吸力；電池A負(fù)責(zé)發(fā)射裝置的供電。驅(qū)動(dòng)電路提供測(cè)量裝置所需的驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)序邏輯，通過(guò)導(dǎo)線與位置敏感探測(cè)器連接， 驅(qū)動(dòng)位置敏感探測(cè)器正常工作，位置敏感探測(cè)器上安裝有濾光片、窄縫擋板、遮陽(yáng)革，負(fù)賽 接收測(cè)量光線，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)導(dǎo)線與采集電路連接，采集電路通過(guò)導(dǎo)線與 MCU控制電路連接，MCU控制電路通過(guò)導(dǎo)線與LCD數(shù)顯電路、記錄模塊、USB通訊接口 、 聲光報(bào)警、按鍵連接；測(cè)距模塊負(fù)責(zé)測(cè)量與發(fā)射裝置的距離，通過(guò)導(dǎo)線與LCD數(shù)顯電路連接， 共同安裝于內(nèi)殼；減震阻尼B安裝于外殼和內(nèi)殼之間、減輕震動(dòng)產(chǎn)生的干擾；磁性座B負(fù)責(zé) 提供測(cè)量裝置與鋼軌之間的吸力；電池B負(fù)責(zé)測(cè)量裝置的供電。本實(shí)用新型的有益效果是 一、因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)線路(軌道)面非常復(fù)雜，有的路段、20米內(nèi) 線路高低差超過(guò)10mm，起伏、上坡、下坡等變化較大，而反射式耙鏡的入射面需要與光軸 垂直，如不垂直將產(chǎn)生測(cè)量誤差，本實(shí)用新型采用激光發(fā)生器與位置敏感探測(cè)器分別安裝于 發(fā)射裝置和測(cè)量裝置，直接測(cè)量，不論線路(軌道)面如何變化，測(cè)量裝置測(cè)量的數(shù)值均是 光線中心與線路(軌道)頂部的垂直距離hK hn，基本反映線路(軌道)面的變化，進(jìn)一步 提高了其方便性、實(shí)用性；二、發(fā)射裝置和測(cè)量裝置均采用減震阻尼，進(jìn)一步提高了其精確度和實(shí)用性；三、發(fā)射裝置和測(cè)量裝置是兩個(gè)完全獨(dú)立的裝置，與外界沒(méi)有任何電纜連接。


圖測(cè)量示意圖；圖2a為發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2b為發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2C為發(fā)射裝置電路框圖；圖3a為測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)主視圖； 圖3b為測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖3c為測(cè)量裝置電路框圖。其中，l半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件、2激光驅(qū)動(dòng)電路A擋、3激光驅(qū)動(dòng)電路B 擋、4可調(diào)整支架、5磁性座A、 6微調(diào)旋鈕A、 7微調(diào)旋鈕B、 8電源開(kāi)關(guān)A、 9電池A、 IO殼體、ll減震阻尼A、 12位置敏感探測(cè)器、13驅(qū)動(dòng)電路、"采集電路、15MCU控制電 路、16LCD數(shù)顯電路、17測(cè)距模塊、18記錄模塊、19USB通訊接口、 20聲光報(bào)警、21按 鍵、22電源開(kāi)關(guān)B、 23電池B、 24濾光片、25窄縫擋板、26遮陽(yáng)罩、27磁性座B、 28內(nèi) 殼、29外殼、30減震阻尼B。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1為本實(shí)用新型的測(cè)量示意圖；圖2a、圖2b、圖2c中發(fā)射裝置包括半導(dǎo)體激光發(fā)生 器和光學(xué)準(zhǔn)直組件1 ，它安裝在兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4之上并與激光驅(qū)動(dòng)電路A擋2、激光 驅(qū)動(dòng)電路B擋3連接，激光驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)電源開(kāi)關(guān)A8與電池A9連接，半導(dǎo)體激光發(fā)生器 和光學(xué)準(zhǔn)直組件1下部與兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4連接，兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4通過(guò)減震阻尼All與殼體10連接，同時(shí)該組件還與微調(diào)旋鈕A6和微調(diào)旋鈕B7連接，在殼體10后部為磁性座A 5。其使用過(guò)程為發(fā)射裝置利用半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件1作為光源，安裝于兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4之上，兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4通過(guò)減震阻尼A 11與殼體10連 接，殼體10與磁性座A5由螺絲連接，利用磁性座A5固定于鋼軌之上，發(fā)射一束光線，沿 鋼軌照射到20米內(nèi)各處固定于鋼軌之上測(cè)量裝置的位置敏感探測(cè)器12，通過(guò)光學(xué)準(zhǔn)直使光 線細(xì)長(zhǎng)，光斑園順，光線中心穩(wěn)定，通過(guò)兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架4上的微調(diào)旋鈕A6、微調(diào)旋組 B7,可使支架沿與發(fā)射光線垂直的兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，用來(lái)調(diào)整發(fā)射光線的角度，使發(fā)射jt^對(duì) 準(zhǔn)測(cè)量裝置上的位置敏感探測(cè)器12;激光驅(qū)動(dòng)電路與電池A9連接，提供A、 B兩擋電壓， A擋電壓適用于激光發(fā)生器瞄準(zhǔn)、B擋電壓適用于激光發(fā)生器測(cè)量。圖3a、函3b、圖3c中測(cè)量裝置包括位置敏感探測(cè)器12，它與濾光片24、窄縫擋板 25連接，兩者均安裝在內(nèi)殼28前端，內(nèi)殼28通過(guò)減震阻尼B30安裝在外殼29之上，在外 殼29的側(cè)面設(shè)有USB通訊接口 19，頂部為L(zhǎng)CD數(shù)顯電路16和按鍵21 ，其后部為磁性座 B27、與外殼29之間由螺絲連接，位置敏感探測(cè)器12、 USB通訊接口 19、 LCD數(shù)顯電路16 和按鍵21均與內(nèi)殼28內(nèi)的測(cè)量電路連接，測(cè)量電路與電池B23和電源開(kāi)關(guān)B22連接。測(cè)量電路包括MCU控制電路15，它的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路13連接，該電路輸出端與位 置敏感探測(cè)器12連接，位置敏感探測(cè)器12的輸出端通過(guò)采集電路H與MCU控制電路15 輸入端連接；MCU控制電路15輸出端還分別與記錄模塊18、聲光報(bào)警20和LCD數(shù)顯電 路16連接；按鍵21則與MCU控制電路15輸入端連接；USB通訊接口 19與MCU控制電 路15雙向通訊連接；測(cè)距模塊17與LCD數(shù)顯電路16連接。外殼29前端、位置敏感探測(cè)器12與濾光片24、窄縫擋板25上方設(shè)有遮陽(yáng)罩26。其使用過(guò)程為測(cè)量裝置(目標(biāo)靶)采用位置敏感探測(cè)器(線陣CCD或PSD) 12，用 來(lái)接收半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件1發(fā)射的光線，將激光驅(qū)動(dòng)電路置于A擋2、用于 激光發(fā)生器瞄準(zhǔn)，將激光驅(qū)動(dòng)電路置于B擋3、用于激光發(fā)生器測(cè)量，通過(guò)調(diào)節(jié)兩維旋轉(zhuǎn)可 調(diào)整支架4上的微調(diào)旋鈕A6、微調(diào)旋鈕B7、使光線中心與線路(軌道)頂部平行，即半導(dǎo) 體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件1出瞳處的光線中心與線路(軌道)頂部的垂直距離h、等于 照射到位置敏感探測(cè)器12上的光線中心與線路(軌道)頂部的垂直距離hl，然后，由工作 人員將測(cè)量裝置向發(fā)射裝置移動(dòng)，測(cè)量20米內(nèi)線路(軌道)頂部與光線中心的垂直距離hn; 測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)距模塊17可同步測(cè)出距發(fā)射裝置的距離；通過(guò)LCD數(shù)顯電路16可顯示垂 直和水平距離；驅(qū)動(dòng)電路13提供系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)序邏輯；通過(guò)采集電路M采集位 置敏感探測(cè)器12發(fā)出的有關(guān)信息、送MCU控制電路15進(jìn)行處理和控制、然后送記錄校塊18記錄；通過(guò)USB通訊接口 19與外部設(shè)備通信；通過(guò)聲光報(bào)警20提示報(bào)警信息；通過(guò)按鍵21進(jìn)行人機(jī)對(duì)話；濾光片24、窄縫擋板25負(fù)責(zé)濾除干擾光線；遮陽(yáng)罩26負(fù)責(zé)遮擋太陽(yáng) 光；磁性座B27、與外殼29之間由螺絲連接，利用磁性座B27將測(cè)量裝置固定于鋼軌之上； 內(nèi)殼28與外殼29之間通過(guò)減震阻尼B30連接，負(fù)責(zé)消除震動(dòng)干擾；利用數(shù)據(jù)處理軟件處理 測(cè)量裝置的全部信息。
權(quán)利要求1、一種便攜式鐵道線路高低檢查工具，它包括發(fā)射裝置和測(cè)量裝置，其特征是所述發(fā)射裝置包括半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件(1)，它安裝在殼體(10)中并與激光驅(qū)動(dòng)電路A擋(2)和激光驅(qū)動(dòng)電路B擋(3)連接，激光驅(qū)動(dòng)電路分別與電池A(9)連接，半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件(1)下部則與兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架(4)連接，兩維旋轉(zhuǎn)可調(diào)整支架(4)通過(guò)減震阻尼A(11)與殼體(10)連接，同時(shí)該組件還與微調(diào)旋鈕A(6)和微調(diào)旋鈕B(7)連接，在殼體(10)后部為磁性座A(5)、由螺絲連接；所述測(cè)量裝置包括位置敏感探測(cè)器(線陣CCD或PSD)(12)，它與濾光片(24)、窄縫擋板(25)連接，兩者均安裝在內(nèi)殼(28)前端，內(nèi)殼(28)通過(guò)減震阻尼B(30)安裝在外殼(29)之上，在外殼(29)的側(cè)面設(shè)有USB通訊接口(19)，頂部為L(zhǎng)CD數(shù)顯電路(16)和按鍵(21)，其后部為磁性座B(27)、與外殼(29)之間由螺絲連接，位置敏感探測(cè)器(12)、USB通訊接口(19)、LCD數(shù)顯電路(16)和按鍵(21)均與外殼(29)內(nèi)的測(cè)量電路連接，測(cè)量電路與電池B(23)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的便攜式鐵道線路高低檢查工具，其特征是所述測(cè)量電路包括 MCU控制電路(15)，它的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(13)連接，該電路輸出端與位置敏感探測(cè)器(12)連接，位置敏感探測(cè)器線陣CCD或PSD (12)的輸出端通過(guò)采集電路(14)與MCU控 制電路(15)輸入端連接；MCU控制電路(15)輸出端還分別與記錄模塊(18)、聲光報(bào)警(20)和LCD數(shù)顯電路(16)連接；按鍵(21)則與MCU控制電路(15)輸入端連接；USB 通訊接口 (19)與MCU控制電路(15)雙向通訊連接；測(cè)距模塊(17)與LCD數(shù)顯電路(16) 連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的便攜式鐵道線路高低檢查工具，其特征是所述外殼(29)前 端、位置敏感探測(cè)器(12)與濾光片(24)、窄縫擋板(25)上方設(shè)有遮陽(yáng)罩(26)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式鐵道線路高低檢查工具，它解決了鐵道線路高低檢查精度不高，夜間使用不便、不適應(yīng)拱度橋梁軌面高低檢查等問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)為它有發(fā)射和測(cè)量裝置，發(fā)射裝置有半導(dǎo)體激光發(fā)生器和光學(xué)準(zhǔn)直組件，它與激光驅(qū)動(dòng)電路A擋、B擋連接，激光驅(qū)動(dòng)電路與電池A連接，組件下部與可調(diào)整支架連接，支架通過(guò)減震阻尼A與殼體連接，并與微調(diào)旋鈕A、B連接，在殼體后部為磁性座A、由螺絲連接；測(cè)量裝置有位置敏感探測(cè)器與濾光片、窄縫擋板連接，安裝在內(nèi)殼前端，內(nèi)殼通過(guò)減震阻尼B安裝在外殼之上，外殼側(cè)面有USB通訊接口，頂部為L(zhǎng)CD數(shù)顯電路和按鍵，它們均與外殼內(nèi)的測(cè)量電路連接，測(cè)量電路與電池B連接。
文檔編號(hào)B61K9/00GK201126354SQ200720030850
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者孫貴存, 范曉征 申請(qǐng)人:范曉征;孫貴存