本發(fā)明專利涉及軌道結構檢測領域，特別涉及一種軌道板尺寸快速檢測方法和裝置。

背景技術：

近年來，隨著高速鐵路的大發(fā)展，無砟軌道結構得到了廣泛的應用。高速鐵路要求高平順性，無砟軌道結構中軌道板的關鍵尺寸是否滿足要求成為影響高速鐵路平順性的重要因素。

目前，對于軌道板尺寸的檢測方法有采用游標卡尺或萬能角度尺和配套工裝的人工檢測方法、基于全站儀的定點檢測方法和采用攝影測量方法等。其中，采用游標卡尺等人工方法檢測精度足夠高，但是檢測效率很低，且檢測的人為誤差難以控制；采用攝影測量方法，需要布置相當數(shù)量的標記點，測試準備工序多，效率難以提高，且精度的穩(wěn)定性難以保證。

以目前主流的利用全站儀檢測方式為例，熟練的操作人員每檢測一塊軌道板也需要30分鐘左右，其檢測速度遠遠低于生產速度，因此對生產效率有著很大制約。

提供一種新的高效的檢測檢測方法和裝置成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于檢測軌道板尺寸的檢測裝置，所述軌道板具有主體和設置于主體之上的承載臺，包括：

能夠容納軌道板的橋形的框架單元，所述軌道板布置在xy平面上；

設置于所述框架單元上且能夠沿所述框架單元在xy平面上同步運動的線激光光源和圖像拍攝單元，所述線激光光源能夠依次照射所述承載臺的不同位置以在其表面形成斷面輪廓，所述圖像拍攝單元能夠記錄每一個斷面輪廓；以及

能夠根據(jù)所述每一個斷面輪廓獲取整個承載臺三維形狀的控制單元。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述承載臺具有多個，所述控制單元獲取每一個所述承載臺的三維形狀后，控制所述線激光光源和圖像拍攝單元移動至下一承載臺位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述框架單元包括：

間隔地平行設置的第一架體和第二架體；

一端和所述第一架體連接，另一端和所述第二架體連接的第三架體，所述第一架體、第二架體和第三架體組成能夠容納所述軌道板的橋形，所述線激光光源和圖像拍攝單元設置于所述第三架體上；

用于驅動所述第三架體的兩端同步地沿著所述第一架體和所述第二架體運動的第一驅動單元；

用于驅動所述線激光光源和所述圖像拍攝單元同步地沿著所述第三架體運動的第二驅動單元。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述線激光光源保持垂直于所述軌道板設置；所述圖像拍攝單元設置于所述線激光光源下方，且和所述軌道板之間呈夾角α≤90°。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述圖像拍攝單元采用面陣相機。

此外，本發(fā)明還提供了一種軌道板的尺寸檢測方法，所述軌道板具有主體和設置于主體之上的承載臺，包括步驟：

搭建能夠容納軌道板的橋形的框架單元，使所述軌道板布置在xy平面上；

使線激光光源和圖像拍攝單元沿所述框架單元在xy平面上同步運動；

以所述線激光光源依次照射所述承載臺的不同位置以在其表面形成斷面輪廓；

以所述圖像拍攝單元記錄每一個斷面輪廓；

控制單元根據(jù)所述每一個斷面輪廓獲取整個承載臺三維形狀，并解算出所需部位的尺寸。

本發(fā)明提供的軌道板的尺寸檢測裝置和方法可以實現(xiàn)軌道板關鍵部位尺寸的快速、連續(xù)檢測，在此過程中相比于現(xiàn)有技術不需要人工干預，顯著提高了檢測速度和操作便利性，從而解決軌道板檢驗中的難題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面簡要說明實施例或現(xiàn)有技術描述中使用的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施方式中提供的軌道板的尺寸檢測裝置結構；

圖2為軌道板結構示意圖；

圖3為承載臺結構示意圖；

圖4為承載臺某一斷面的輪廓線；

圖5為承載臺的三維結構示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的軌道板的尺寸檢測裝置的線激光光源和圖像拍攝單元的位置示意圖；

圖7顯示了圖3中f-f斷面的輪廓線。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。在此說明，顯然，附圖所示僅是本發(fā)明的一些實施例，目的是使本領域技術人員能夠理解本發(fā)明的實質特征。本領域普通技術人員可以根據(jù)所公開的附圖及其說明，做出修改或其他等同的變型或替代方案。因此，本發(fā)明的范圍并不受這些附圖和說明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明一實施方式提供的用于檢測軌道板尺寸的檢測裝置，包括框架單元1、線激光光源2、圖像拍攝單元3和控制單元4。

結合圖2所示，軌道板5具有主體51和設置于主體51之上的承載臺52?？蚣軉卧?呈橋形，其能夠容納布置在xy平面上的軌道板5。線激光光源2和圖像拍攝單元3設置于所述框架單元1上，且能夠同步地沿框架單元1在xy平面上運動。線激光光源2能夠依次照射承載臺52的不同位置以在其表面形成斷面輪廓，例如，在圖3中的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e位置形成斷面輪廓。圖像拍攝單元3則在此過程中記錄下每一個斷面的輪廓，如圖4所示為某一個端面的輪廓線?？刂茊卧?則能夠根據(jù)每一個斷面輪廓獲取整個承載臺52三維形狀，如圖5所示。

具體而言，假設圖3中輪廓線a-a和b-b相鄰，圖像拍攝單元3獲取的輪廓線a-a為一直線，之后獲取的輪廓線b-b為折線，控制單元4判定a-a處為承載臺52的起始位置。假設圖2中輪廓線d-d和e-e相鄰，圖像拍攝單元3獲取的獲取的輪廓線d-d為折線，之后獲取的輪廓線e-e為一直線，控制單元4判定該e-e處為承載臺52的截止位置。控制單元4以輪廓線a-a至輪廓線e-e之間的所有輪廓線組成整個承載臺52三維形狀。

如圖2所示，軌道板5的主體51上具有兩排沿其y向分布的承載臺52，且承載臺之間相互間隔，控制單元4每獲取一個承載臺52的三維形狀后，控制線激光光源2和圖像拍攝單元3移動至下一承載臺52的位置，最終獲取所有承載臺52的三維形狀。

在本發(fā)明的一些實施方式中，框架單元1包括第一架體11、第二架體12和第三架體13。第一架體11和第二架體12間隔地平行設置，第三架體13的一端和第一架體11連接，另一端和第二架體12連接，三者組成能夠容納軌道板5的橋形框架。線激光光源2和圖像拍攝單元3設置于第三架體13上。第一驅動單元用于驅動第三架體13的兩端同步地沿著第一架體11和第二架體12運動(即沿y向運動)。第二驅動單元用于驅動線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運動(即沿x向運動)。第一驅動單元可以由伺服服電機、驅動器和運動控制卡組成，，該種傳動裝置安裝方便、傳動精度較高。

在本發(fā)明的一些實施方式中，第一架體11和第二架體12的底端用地腳螺栓與地面聯(lián)接。此外，參照圖1，框架單元1還可以包括連接于第一架體11和第二架體12端部的第四架體14和第五架體15，以用于增強整個框架單元1的剛性。第一架體11和第二架體12的底部可以設置底座，第四架體14和第五架體15的兩端可以焊接在第一架體11和第二架體12的底座上，其接合面再以螺釘聯(lián)接。

控制單元4和上述第一驅動單元、第二驅動單元電連接或者通信連接。當采用電連接時，第一架體11、第二架體12和第三架體13上設置有用于容納電纜的走線槽以及托鏈，以避免電纜暴露在外部或者發(fā)生纏繞。

第一架體11、第二架體12和第三架體13上均設置有行程開關和零位開關，以限制第三架體13沿著第一架體11和第二架體12的移動位置(y向移動位置)，以及線激光光源2和圖像拍攝單元3在第三架體13上的移動位置(x向移動位置)。

在本發(fā)明的一些實施方式中，如圖6所示，線激光光源保持垂直于軌道板5設置，圖像拍攝單元3設置于線激光光源2下方，且和軌道板5之間呈夾角α≤90°。所述圖像拍攝單元3采用面陣相機。

在本發(fā)明的一些實施方式中，用于檢測軌道板尺寸的檢測裝置還包括線陣相機，其和線激光光源2設置在一起，即垂直于軌道板5設置。線陣相機能夠獲取由上方拍攝承載臺51，進而獲得承載臺51的平面圖像，為下述的解算步驟作為參考。

本發(fā)明還提供了一種軌道板的尺寸檢測方法包括步驟：

搭建能夠容納軌道板5的橋形的框架單元1，使軌道板5布置在xy平面上；

使線激光光源2和圖像拍攝單元3沿框架單元1在xy平面上同步運動；

以線激光光源2依次照射承載臺52的不同位置以在其表面形成斷面輪廓；

以圖像拍攝單元3記錄每一個斷面輪廓；

控制單元4根據(jù)每一個斷面輪廓獲取整個承載臺52三維形狀，并解算出所需部位的尺寸。

具體而言，控制單元4獲取整個承載臺52三維形狀，然后以圖3中f-f斷面的輪廓線為準，參照圖7所示，該f-f輪廓線為承載臺52在y方向上的處于最中部的輪廓線，解算出承軌面坡度(150mm范圍內)、同一承軌槽兩相鄰套管中心距、單個承軌臺鉗口距離、承軌臺與鉗口面夾角、承軌臺外鉗口距外側套管中心距、預埋套管處承軌臺橫向位置偏差、預埋套管處承軌臺垂向位置偏差、承軌臺間外鉗口間距、扣件間距、單側承軌面中央翹曲量、套管凸起高度。

進一步地，可以將圖2中帶有“×”標記的四個承載臺52的承載面高度值進行平均計算，獲取軌道板四角的承軌面水平。將單側9個承軌臺52的承載面高度值進行平均計算，獲取承軌臺直線度。由于承載面具有坡度，因此承載面高度值以圖3所述的承載面的中間位置為準。

在本發(fā)明的一些實施方式中，框架單元1包括第一架體11、第二架體12和第三架體13。第一架體11和第二架體12間隔地平行設置，第三架體13的一端和第一架體11連接，另一端和第二架體12連接，三者組成能夠容納軌道板5的橋形。線激光光源2和圖像拍攝單元3設置于第三架體13上。第一驅動單元用于驅動第三架體13的兩端同步地沿著第一架體11和第二架體12運動(即沿y向運動)。第二驅動單元用于驅動線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運動(即沿x向運動)。

工作時，控制單元4控制第一驅動單元先使第三架體13沿著第一架體11和第二架體12運動(即沿y向運動)，此時控制單元4能夠獲知該處的y值，即可以獲得處于該位置的承載臺52在軌道板5上的y向坐標值。然后控制單元4控制第二驅動單元使線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運動(即沿x向運動)，進而獲取該處的承載臺52整體三維形狀。

在本發(fā)明的一些實施方式中，線激光光源保持垂直于軌道板5設置，圖像拍攝單元3設置于線激光光源2下方，且和軌道板5之間呈夾角α≤90°。所述圖像拍攝單元3采用面陣相機。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。