自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法。所述檢測裝置包括電源模塊、機械傳動模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊和顯示報警模塊，機械傳動模塊包括機架、導軌、同步帶和用于控制鋼軌運動的光電開關，鋼軌在檢測期間設置在機架上。檢測裝置還包括多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器，多個可移動激光輪廓傳感器環(huán)繞鋼軌設置以測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，位移傳感器沿著平行于鋼軌的長度方向的方向設置在機架上以測量可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置和檢測方法通過結合可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器能夠實現(xiàn)鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度的全面測量。
【專利說明】自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化檢測領域，更具體地，涉及一種自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著鐵路技術的發(fā)展以及無縫鋼軌的普及，長鋼軌的質量越來越受重視。鋼軌的外形尺寸、平直度和扭曲度等是否符合標準影響到鐵路運行的安全性、平穩(wěn)性和速度。鋼軌焊接基地在對鋼軌進行焊接前需要對鋼軌外形進行檢測，避免不合格的鋼軌投入生產(chǎn)，從而造成不必要的損失。
[0003]目前，鋼軌焊接生產(chǎn)線上主要采用樣板尺對鋼軌的軌高、軌頭寬、軌底寬、斷面不對稱度、軌腰厚度、軌腳高度等指標進行測量，采用塞尺、扭曲尺等對鋼軌端部的平直度、扭曲度進行檢測，排除不符合標準的鋼軌。這種機械式手動測量存在下面幾個問題:1、由于采用人工手動操作，操作人員的作業(yè)水平對測量精度影響較大，導致測量結果的精確度不易把握；2、鋼軌外形檢測是長鋼軌焊接的第一道工序，機械測量效率低，勞動強度大，直接影響鋼軌焊接生產(chǎn)的整體效率；3、鋼軌外形檢測數(shù)據(jù)采用人工方式進行錄入，數(shù)據(jù)可靠性和完整性較差。因此，為了滿足鋼軌焊接基地的生產(chǎn)要求，需要研發(fā)一種自動、精準、高效且可靠的鋼軌外形檢測裝置。
[0004]隨著鋼軌檢測技術的發(fā)展，利用激光測距傳感器、圖像處理等技術檢測鋼軌的方法應運而生。由于激光測距傳感器不能還原整個鋼軌斷面，圖像處理易受燈光、銹斑等環(huán)境干擾，這些測量系統(tǒng)在數(shù)據(jù)可靠性、測量精度上有待改進。為了適應生產(chǎn)效率和自動化程度日益增長的高要求，需要一種能夠自動檢測鋼軌輪廓且同時計算斷面尺寸、平直度和扭曲度等的裝置和方法。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法。該檢測裝置和檢測方法通過結合可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器能夠實現(xiàn)鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度的全面測量。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置包括電源模塊、機械傳動模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊和顯示報警模塊，機械傳動模塊包括機架、導軌、同步帶和用于控制鋼軌運動的光電開關，鋼軌在檢測期間設置在機架上。檢測裝置還包括多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器，多個可移動激光輪廓傳感器環(huán)繞鋼軌設置以測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，位移傳感器沿著平行于鋼軌的長度方向的方向設置在機架上以測量可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)。多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器以通信方式與數(shù)據(jù)采集存儲模塊連接，從而數(shù)據(jù)采集存儲模塊將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)相結合以檢測鋼軌的輪廓。
[0007]可選地，根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置還包括傳感器安裝板，所述傳感器安裝板連接到導軌并設有中央通孔，中央通孔被設置成使得鋼軌穿過所述中央通孔，其中多個可移動激光輪廓傳感器設置在傳感器安裝板的周邊。
[0008]傳感器安裝板設置在連接支架上，所述連接支架的兩端分別設置在導軌上，并且連接支架連接到同步帶。
[0009]可選地，多個可移動激光輪廓傳感器包括四個可移動激光輪廓傳感器。
[0010]優(yōu)選地，四個可移動激光輪廓傳感器中的兩個相對于鋼軌對稱地設置在傳感器安裝板的一側，并且定位成分別相對于鋼軌成30°角，而所述四個可移動激光輪廓傳感器中的其余兩個相對于鋼軌對稱地設置在傳感器安裝板的另一側，并且定位成分別相對于鋼軌成50。角。
[0011]數(shù)據(jù)采集存儲模塊可以包括多個數(shù)據(jù)采集卡和計算機，數(shù)據(jù)采集卡分別設置在多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器上，并且多個數(shù)據(jù)采集卡以通信方式與計算機連接。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種自動測量鋼軌輪廓的檢測方法包括以下步驟:步驟AOl:通過機械傳動模塊將待檢測鋼軌傳送到軌端檢測范圍內并停止以等待測量；步驟A02:通過環(huán)繞鋼軌設置的多個可移動激光輪廓傳感器測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，并且通過沿著平行于鋼軌的長度方向的方向設置的位移傳感器測量多個可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)；步驟A03:以通信方式將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集存儲模塊；步驟A04:數(shù)據(jù)采集存儲模塊對斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理以獲得鋼軌的完整斷面，并且顯示鋼軌的斷面圖像；步驟A05:數(shù)據(jù)采集存儲模塊根據(jù)斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)計算鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度；和步驟A06:通過顯示報警模塊顯示鋼軌檢測結果并對不合格鋼軌進行報警提醒。
[0013]步驟A04中的數(shù)據(jù)處理包括以下步驟:對斷面二維坐標數(shù)據(jù)進行攝像坐標系與世界坐標系的轉換，以將零散的鋼軌曲線拼接成完整的斷面輪廓；和對斷面輪廓進行角度矯正。
[0014]步驟A05中的平直度的計算包括:通過所述多個可移動激光輪廓傳感器獲取軌頭的最高點或軌頭側面點；采集平直度計算所需的鋼軌測量長度；采用弦測法進行平直度計算；形成并顯示平直度曲線；計算鋼軌的垂直平直度和水平平直度；和顯示平直度計算結果O
[0015]步驟A05中的扭曲度的計算包括:根據(jù)鋼軌的斷面輪廓獲取軌底面的四個點；采用共面法計算鋼軌的扭曲度；和顯示扭曲度計算結果。所述采用共面法計算扭曲度的步驟包括:獲取四個點中的任意三點所位于的平面；和計算四個點中剩余一個點至所述平面的距離以獲得扭曲度。
[0016]所述獲取軌底面的四個點的步驟包括:在鋼軌端部斷面的下表面上取兩個點；和在距離鋼軌端部斷面Im以內的范圍內在軌底下表面上取另外的兩個點。
[0017]進一步地，四個點中的每一個點的中心與軌底邊緣之間的距離為10mm，并且四個點中的每一個點的表面積在150mm2?250mm2的范圍內。
[0018]可選地，在步驟A03中，多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器通過各自設有的數(shù)據(jù)采集卡將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集存儲模塊的計算機?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的上述及其它方面和特征將從以下結合附圖對實施例的說明清楚呈現(xiàn)，其中:
[0020]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置的組成模塊的示意圖；
[0021]圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的檢測裝置的立體圖，其中方框C部分以放大形式顯示安裝有可移動激光輪廓傳感器的傳感器安裝板；
[0022]圖3是示意性地顯示可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器相對于鋼軌的位置的視圖；
[0023]圖4是圖2中的C部分的傳感器安裝板的正視圖，所述傳感器安裝板上安裝有四個可移動激光輪廓傳感器；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的自動測量鋼軌輪廓的檢測方法的流程圖；
[0025]圖6是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的自動測量鋼軌輪廓的檢測方法的流程圖；
[0026]圖7是鋼軌曲線拼接前的圖像視圖；
[0027]圖8是鋼軌曲線拼接后的圖像視圖，顯示了鋼軌斷面的完整輪廓；
[0028]圖9是采用弦測法計算平直度的曲線圖；以及
[0029]圖10是采用共面法計算扭曲度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的說明性、非限制性實施例，對根據(jù)本發(fā)明的鋼軌檢測裝置和檢測方法進行進一步說明。
[0031]具體地，參照圖1-3說明根據(jù)本發(fā)明的自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置，該檢測裝置是一種能夠實現(xiàn)鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度的全面測量的自動檢測裝置。根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置包括電源模塊1、機械傳動模塊2、數(shù)據(jù)采集存儲模塊3和顯示報警模塊4。電源模塊為檢測裝置提供穩(wěn)定可靠的電能，以供測量、控制和記錄操作過程使用。機械傳動模塊2包括機架10、導軌11、同步帶12和光電開關，待檢測鋼軌5在檢測期間設置在機架10上。所述檢測裝置還包括多個可移動激光輪廓傳感器6和位移傳感器7。參見圖3，可移動激光輪廓傳感器6環(huán)繞鋼軌5設置以測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，并且通過機械傳動模塊I可沿著平行于鋼軌長度方向的方向移動。位移傳感器7沿著平行于鋼軌5的長度方向的方向設置在機架上以測量可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)?？梢苿蛹す廨喞獋鞲衅?和位移傳感器7以通信方式與數(shù)據(jù)采集存儲模塊3連接，以將可移動激光輪廓傳感器檢測到的斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移傳感器檢測到的位移數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集存儲模塊。數(shù)據(jù)采集存儲模塊3進而將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)相結合，以檢測鋼軌的輪廓?？梢苿蛹す廨喞獋鞲衅骱臀灰苽鞲衅骺梢砸员绢I域公知的任何無線或有限通信方式與數(shù)據(jù)采集存儲模塊連接。
[0032]圖3示意性地顯示可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器相對于鋼軌的位置。多個可移動激光輪廓傳感器6環(huán)繞待測鋼軌5設置，例如，檢測裝置可以包括四個可移動激光輪廓傳感器，其中兩個傳感器位于鋼軌的一側，而其余兩個傳感器位于鋼軌的另一側。位移傳感器7沿著平行于鋼軌長度方向的方向設置以檢測可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)。要注意的是，雖然在此僅示例性地說明具有四個可移動激光輪廓傳感器的檢測裝置，但本領域的技術人員能夠想到，可移動激光輪廓傳感器不限于四個，而可以采用任何數(shù)量的激光輪廓傳感器，只要能夠檢測鋼軌斷面二維坐標數(shù)據(jù)即可。在機械傳動模塊中，機架對可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器起到支撐、保護和固定作用，導軌和同步帶用于平穩(wěn)且勻速地傳送鋼軌和可移動激光輪廓傳感器。光電開關用于控制鋼軌的運動，使得鋼軌在運動到軌端測量范圍時停止運動以等待測量。所述軌端測量范圍是指鋼軌的斷面落入多個可移動激光輪廓傳感器的測量范圍內。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，多個可移動激光輪廓傳感器安裝在傳感器安裝板上。具體地，參見圖3和圖4，傳感器安裝板20連接到導軌11且設有中央通孔21。中央通孔21被設置成使得待測鋼軌穿過該中央通孔?？梢苿蛹す廨喞獋鞲衅?設置在傳感器安裝板20的周邊。根據(jù)本發(fā)明的一個示例，傳感器安裝板設置在連接支架22上。連接支架22的兩端分別設置在導軌11上，并且連接支架22連接到同步帶12。在檢測期間，連接支架22在同步帶12的帶動下能夠沿著導軌11移動，從而帶動可移動激光輪廓傳感器沿著鋼軌的長度方向移動。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施例，檢測裝置可以包括四個可移動激光輪廓傳感器。優(yōu)選地，四個可移動激光輪廓傳感器中的兩個相對于鋼軌對稱地設置在傳感器安裝板20的一側，并且定位成分別相對于鋼軌成30°角。其余兩個激光輪廓傳感器相對于鋼軌對稱地設置在傳感器安裝板20的另一側，并且定位成分別相對于鋼軌成50°角，如圖4所示。如上所述布置的可移動激光輪廓傳感器能夠通過檢測鋼軌的外形形成一個完整的測量斷面。
[0035]下面，將參照圖5-8說明采用上述檢測裝置自動測量鋼軌輪廓的檢測方法。
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明的自動測量鋼軌輪廓的檢測方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的檢測方法包括:
[0037]步驟AOl:通過機械傳動模塊2將待檢測鋼軌5傳送到軌端檢測范圍內并停止以
等待測量；
[0038]步驟A02:通過環(huán)繞鋼軌5設置的多個可移動激光輪廓傳感器6測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，并且通過沿著平行于鋼軌的長度方向的方向設置的位移傳感器7測量可移動激光輪廓傳感器6的位移數(shù)據(jù)；
[0039]步驟A03:以通信方式將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集存儲模塊3 ；
[0040]步驟A04:數(shù)據(jù)采集存儲模塊3對斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理以獲得鋼軌的完整斷面，并且顯示鋼軌的斷面圖像；
[0041]步驟A05:數(shù)據(jù)采集存儲模塊3根據(jù)斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)計算鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度；和
[0042]步驟A06:通過顯示報警模塊4顯示鋼軌檢測結果并對不合格鋼軌進行報警提醒。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的檢測方法通過機械傳動模塊自動地將待檢測鋼軌傳送到軌端檢測范圍內并停止，以等待檢測?？梢苿蛹す廨喞獋鞲衅鲗︿撥夁M行掃描，投射的激光組成了一個完整的鋼軌斷面，利用本領域常用的光學三角法將鋼軌輪廓轉換成二維坐標數(shù)據(jù)，精度能夠達到0.019_。由此，可移動激光輪廓傳感器可以直接獲得鋼軌完整斷面的二維坐標數(shù)據(jù)，從而根據(jù)該二維坐標數(shù)據(jù)計算斷面尺寸。位移傳感器實時地記錄激光輪廓傳感器的運動位移數(shù)據(jù)，從而獲得鋼軌長度方向的坐標數(shù)據(jù)。激光輪廓傳感器檢測到的二維坐標數(shù)據(jù)和位移傳感器檢測到的位移數(shù)據(jù)相結合，計算出平直度和扭曲度。因此，根據(jù)本發(fā)明的鋼軌輪廓檢測方法與現(xiàn)有的檢測方法相比，可以同時實現(xiàn)斷面尺寸、平直度和扭曲度的全面測量，進而顯著提高鋼軌質量的檢測效率。
[0044]接下來，參照圖6進一步詳細說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的鋼軌輪廓檢測方法。
[0045]進一步地，數(shù)據(jù)采集存儲模塊在啟動后將激光輪廓傳感器采集的鋼軌輪廓數(shù)據(jù)拼接成一個完整的斷面，并在界面上顯示圖像。在完成對鋼軌斷面的角度矯正后就可以實行鋼軌斷面的尺寸計算、平直度計算和扭曲度計算。同時，在界面顯示計算結果，繪制平直度曲線并自動將測量結果存入數(shù)據(jù)庫，以備操作人員查詢和管理歷史數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)采集存儲模塊可以包括分別設置在激光輪廓傳感器和位移傳感器上的數(shù)據(jù)采集卡以及與數(shù)據(jù)采集卡通信連接的計算機。激光輪廓傳感器和位移傳感器通過各自設有的數(shù)據(jù)采集卡將斷面二維坐標數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)傳輸給計算機。例如，整個控制可以由兩臺計算機實行，一臺作為客戶端，連接一部分激光輪廓傳感器；另一臺計算機連接其余激光輪廓傳感器和位移傳感器，并且作為服務器進行結果計算、存儲等操作。
[0046]具體地，步驟A04中的數(shù)據(jù)處理包括:對斷面二維坐標數(shù)據(jù)進行攝像坐標系與世界坐標系的轉換，以將零散的鋼軌曲線拼接成完整的斷面輪廓；接著，對斷面輪廓進行角度矯正。圖7和圖8分別顯示了鋼軌曲線拼接前和拼接后的圖像，其中圖8顯示了檢測到的鋼軌斷面的完整輪廓。數(shù)據(jù)采集存儲模塊在獲得完整斷面輪廓后，可以計算鋼軌的斷面尺寸。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，數(shù)據(jù)采集存儲模塊除了計算鋼軌的斷面尺寸之外還可以計算鋼軌的平直度和扭曲度。鋼軌平直度的計算包括:通過可移動激光輪廓傳感器獲取軌頭的最高點或軌頭側面點；采集平直度計算所需的鋼軌測量長度；采用弦測法進行平直度計算；形成并顯示平直度曲線；計算鋼軌的垂直平直度和水平平直度；和顯示平直度計算結果。在計算平直度時所選取的鋼軌測量長度根據(jù)不同軌型而不同，并且采用本領域常用的弦測法進行平直度計算。圖9是采用弦測法計算平直度的曲線圖。曲線P1P2為被測鋼軌長度方向的表面輪廓，將首尾測量點用直線連接作為基準平面，其余測量點到該曲線的最大距離為獲得的平直度。
[0048]鋼軌扭曲度的計算包括:根據(jù)鋼軌的斷面輪廓獲取軌底面的四個點；采用共面法計算鋼軌的扭曲度；和顯示扭曲度計算結果。
[0049]接下來，將參照圖10說明采用共面法計算扭曲度。鋼軌扭曲度是指鋼軌縱向的扭曲程度。首先，獲取軌底面的四個點中的任意三點所位于的平面。然后，計算四個點中剩余一個點至所述平面的距離，該距離即為鋼軌的扭曲度。根據(jù)一個實施例，如圖10所示，在鋼軌端部斷面的下表面上取兩個點Q1Q2，在距離鋼軌端部斷面Im以內的范圍內在軌底下表面上取另外的兩個點Q3Q4。采用共面法計算鋼軌扭曲度時，先求出Q1Q2Q3所位于的平面M，Q4到平面M的距離即為鋼軌的扭曲度。軌底面的四個點中的每一個點的中心與軌底邊緣之間的距離為10mm，并且每一個點的表面積在150mm2?250mm2的范圍內。如果計算所得的扭曲度不超過0.45mm，則表示待測鋼軌的扭曲度符合要求。
[0050]由以上所述可知，根據(jù)本發(fā)明的自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置和檢測方法通過兩種傳感器的結合可以實現(xiàn)整根鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度的全面測量，并且對不合格鋼軌進行報警提示，操作方便且自動化程度高。在本發(fā)明的檢測過程中，無需人工干預，對鋼軌輪廓自動采集、測量和存儲，因此提高了工作效率。此外，測量過程操作簡單，對不合格鋼軌進行報警提示，有效地降低了勞動強度，并且可自動記錄鋼軌輪廓數(shù)據(jù)，以為管理人員提供真實、可靠、可追溯性強的數(shù)據(jù)記錄。同時，根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置和檢測方法采用激光輪傳感器進行測量，測量精度高，解決了人工測量精度不易把握的問題。
[0051]盡管對本發(fā)明的典型實施例進行了說明，但是顯然本領域技術人員可以理解，在不背離本發(fā)明的精神和原理的情況下可以進行改變，其范圍在權利要求書以及其等同物中進行了限定。
【權利要求】
1.一種自動測量鋼軌輪廓的檢測裝置，包括電源模塊、機械傳動模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊和顯示報警模塊，所述機械傳動模塊包括機架、導軌、同步帶和用于控制鋼軌運動的光電開關，鋼軌在檢測期間設置在所述機架上，其中: 所述檢測裝置還包括多個可移動激光輪廓傳感器和位移傳感器，所述多個可移動激光輪廓傳感器環(huán)繞所述鋼軌設置以測量所述鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，所述位移傳感器沿著平行于所述鋼軌的長度方向的方向設置在所述機架上以測量所述可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)；以及 所述多個可移動激光輪廓傳感器和所述位移傳感器以通信方式與所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊連接，從而所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊將所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)和所述位移數(shù)據(jù)相結合以檢測所述鋼軌的輪廓。
2.根據(jù)權利要求1所述的檢測裝置，還包括: 傳感器安裝板，所述傳感器安裝板連接到所述導軌并設有中央通孔，所述中央通孔被設置成使得所述鋼軌穿過所述中央通孔， 其中，所述多個可移動激光輪廓傳感器設置在所述傳感器安裝板的周邊。
3.根據(jù)權利要求2所述的檢測裝置，其中，所述傳感器安裝板設置在連接支架上，所述連接支架的兩端分別設置在所述導軌上，并且所述連接支架連接到所述同步帶。
4.根據(jù)權利要求2所述的檢測裝置，其中，所述多個可移動激光輪廓傳感器包括四個可移動激光輪廓傳感器。
5.根據(jù)權利要求4所述的檢測裝置，其中: 所述四個可移動激光輪廓傳感器中的兩個相對于所述鋼軌對稱地設置在所述傳感器安裝板的一側，并且定位成分別相對于所述鋼軌成30°角；以及 所述四個可移動激光輪廓傳感器中的其余兩個相對于所述鋼軌對稱地設置在所述傳感器安裝板的另一側，并且定位成分別相對于所述鋼軌成50°角。
6.根據(jù)權利要求1所述的檢測裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊包括多個數(shù)據(jù)采集卡和計算機，所述數(shù)據(jù)采集卡分別設置在所述多個可移動激光輪廓傳感器和所述位移傳感器上，并且所述多個數(shù)據(jù)采集卡以通信方式與所述計算機連接。
7.一種自動測量鋼軌輪廓的檢測方法，包括以下步驟: 步驟AOl:通過機械傳動模塊將待檢測鋼軌傳送到軌端檢測范圍內并停止以等待測量; 步驟A02:通過環(huán)繞鋼軌設置的多個可移動激光輪廓傳感器測量鋼軌的斷面二維坐標數(shù)據(jù)，并且通過沿著平行于所述鋼軌的長度方向的方向設置的位移傳感器測量所述多個可移動激光輪廓傳感器的位移數(shù)據(jù)； 步驟A03:以通信方式將所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)和所述位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集存儲模塊； 步驟A04:所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊對所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)和所述位移數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理以獲得鋼軌的完整斷面，并且顯示鋼軌的斷面圖像； 步驟A05:所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊根據(jù)所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)和所述位移數(shù)據(jù)計算鋼軌的斷面尺寸、平直度和扭曲度；和 步驟A06:通過顯示報警模塊顯示鋼軌檢測結果并對不合格鋼軌進行報警提醒。
8.根據(jù)權利要求7所述的檢測方法，其中，所述步驟A04中的數(shù)據(jù)處理包括以下步驟: 對所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)進行攝像坐標系與世界坐標系的轉換，以將零散的鋼軌曲線拼接成完整的斷面輪廊；和 對所述斷面輪廓進行角度矯正。
9.根據(jù)權利要求7所述的檢測方法，其中，所述步驟A05中的平直度的計算包括: 通過所述多個可移動激光輪廓傳感器獲取軌頭的最高點或軌頭側面點； 采集平直度計算所需的鋼軌測量長度； 采用弦測法進行平直度計算； 形成并顯示平直度曲線； 計算鋼軌的垂直平直度和水平平直度；和 顯示平直度計算結果。
10.根據(jù)權利要求7所述的檢測方法，其中，所述步驟A05中的扭曲度的計算包括: 根據(jù)鋼軌的斷面輪廓獲取軌底面的四個點； 采用共面法計算鋼軌的扭曲度；和 顯示扭曲度計算結果。
11.根據(jù)權利要求10所述的檢測方法，其中，所述采用共面法計算扭曲度的步驟包括: 獲取所述四個點中的任意三點所位于的平面；和 計算所述四個點中剩余一個點至所述平面的距離以獲得所述扭曲度。
12.根據(jù)權利要求11所述的檢測方法，其中，所述獲取軌底面的四個點的步驟包括: 在鋼軌端部斷面的下表面上取兩個點；和 在距離所述鋼軌端部斷面Im以內的范圍內在軌底下表面上取另外的兩個點。
13.根據(jù)權利要求12所述的檢測方法，其中: 所述四個點中的每一個點的中心與軌底邊緣之間的距離為IOmm ;以及 所述四個點中的每一個點的表面積在150mm2~250mm2的范圍內。
14.根據(jù)權利要求7所述的檢測方法，其中，在所述步驟A03中，所述多個可移動激光輪廓傳感器和所述位移傳感器通過各自設有的數(shù)據(jù)采集卡將所述斷面二維坐標數(shù)據(jù)和所述位移數(shù)據(jù)傳輸給所述數(shù)據(jù)采集存儲模塊的計算機。
【文檔編號】G01B21/32GK103759695SQ201310741503
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】李力, 丁韋, 高振坤, 宋宏圖, 李雯, 彭鵬 申請人:中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所