一种基于位置的钢轨长度测量系统及测量方法与流程

本发明涉及一种基于位置的钢轨长度测量系统及测量方法，属于钢轨长度测量技术领域。

背景技术：

钢轨长度的允许偏差在各国的钢轨标准中都有明确的要求，满足相应标准的钢轨长度偏差要求是钢轨产品合格的重要条件之一。实际生产过程中，通常是由装有编码器的测量轮、光栅、伺服电机对钢轨的长度进行测量，并通过相应程序对测量过程中产生的偏差进行修正，当测量长度与设定的锯切长度一致时进行钢轨的锯切，以生产出长度合格的钢轨；锯切采用包含圆盘锯片的锯切设备，锯切设备安装于钢轨运送辊道旁。但是，在实际使用过程中，受测量轮磨损变形，伺服电机驱动辊磨损，光栅和编码器故障等因素的影响，导致钢轨长度测量出现偏差，超出允许的偏差范围，使生产的钢轨不合格，并且难以及时发现。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于位置的钢轨长度测量系统及测量方法，通过钢轨长度的实时测量和数据显示，便于在锯切钢轨之前及时调整锯切后长度，保证钢轨的长度在标准规定的偏差范围之内。

解决上述技术问题的技术方案为：

一种基于位置的钢轨长度测量系统，包括锯切设备，其改进之处为：它还包括轨端检测装置、信号传输线路和数据显示装置，轨端检测装置安装于钢轨运送辊道两侧或单侧的固定支架上，其检测区间中心线至锯切设备靠近钢轨准备锯切端的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同；轨端检测装置通过信号传输线路与数据显示装置连接。

上述一种基于位置的钢轨长度测量系统，所述轨端检测装置包括检测元件和数据处理电路；所述数据显示装置包括数据显示模块和数据处理模块；数据处理电路通过信号传输线路与数据处理模块连接。

上述一种基于位置的钢轨长度测量系统，所述检测元件为对称布置于钢轨运送辊道两侧的一组红外发射二极管和一组红外接收二极管，红外发射二极管和红外接收二极管形成的红外线构成一个水平平面的检测区间，该检测区间的中心线垂直于钢轨长度方向的中心线，其与锯切设备靠近钢轨准备锯切端的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同。

一种基于位置的钢轨长度测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：安装轨端检测装置，使其检测区间中心线至锯切设备靠近钢轨准备锯切端的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同，将此距离数据输入数据显示装置中作为标准值a；

步骤2：轨端检测装置实时测量钢轨已经锯切端端面的位置数值x，并将x通过信号传输线路传递至数据显示装置；

步骤3：数据显示装置将x与标准值a和校准参数b相加，得钢轨长度数值y=x+a+b，并将y值处理后在数据显示装置实时显示；其中校准参数b的初始值为0；

步骤4： 当数值y处于钢轨定尺长度偏差范围之内时直接启动锯切设备进行锯切；当数值y超出钢轨定尺长度偏差范围时实时调整钢轨位置，使钢轨准备锯切端至已经锯切端的长度在标准定尺长度要求的范围之内，然后启动锯切设备进行钢轨锯切；

步骤5：当锯切后钢轨的实际定尺长度L与数据显示装置显示的计算结果y不相同时，操作人员在数据显示装置上设定校准参数b，参数b的计算方法为b=L-y；

步骤6：重复步骤4和步骤5，完成每支钢轨的定尺锯切。

上述一种基于位置的钢轨长度测量系统的测量方法，所述步骤1和步骤2中轨端检测装置包括对称布置于钢轨运送辊道两侧的一组红外发射二极管和一组红外接收二极管，红外发射二极管和红外接收二极管形成的红外线构成一个水平平面的检测区间，该检测区间中心线垂直于钢轨长度方向的中心线，其与锯切设备靠近钢轨准备锯切端的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同。

本发明基于以下原理：

钢轨生产中，钢轨成品两端都需要锯切，成品的定尺长度有100m、25m、12.5m等不同长度要求，钢轨被锯切第一刀后，由辊道和夹送辊带动钢轨运动，至下一刀需要锯切的位置停下来，进行第二刀锯切，以完成定尺长度的钢轨锯切。为便于描述，定义锯切过程中钢轨已经锯切的一端为已经锯切端，另一端为准备锯切端，准备锯切端的位置是否准确直接影响钢轨长度是否满足标准要求。对于不同定尺长度的钢轨，其已经锯切端至准备锯切端的标准定尺长度是已知的，锯切设备的位置是固定不动的，所以检测已经锯切端的位置就可以准确检测出锯切后钢轨的定尺长度。

在基于上述原理的基础上，本发明在钢轨运送辊道两侧的固定支架上安装轨端检测装置，使其检测区间中心线(Measuring field)至锯切设备靠近钢轨准备锯切端的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同；轨端检测装置可实现钢轨已经锯切端的实际位置的精确测量，并将测量数据通过有线或无线信号传输线路发送给安装在操作台的数据显示装置；数据显示装置通过数据处理模块对测量数据处理后将处理后数据实时显示于数据显示模块上，操作人员根据该处理后数据与定尺长度偏差范围进行对比，根据对比结果在锯切钢轨之前调整钢轨的位置，从而实现即将锯切的钢轨定尺长度在标准定尺长度允许的偏差之内，确保钢轨长度满足相关标准要求。

本发明数据显示装置的数据处理模块中内置程序可以对其显示的钢轨长度数值进行校准，当轨端检测装置受安装、温度变化等因素影响致使显示的钢轨长度数值出现偏差时，操作人员能够通过内置程序对其输出的数据进行校准，同时也便于使用过程中定期对轨端检测装置进行校准。

本发明的有益效果是：

本发明测量原理简单巧妙，测量系统容易实现；本发明中的钢轨长度测量系统中的硬件均为常用电气器件，成本低廉，其信号传输和显示的程序控制可由单片机实现，简单易行；本发明的实际应用不影响生产线的原有钢轨长度测量系统，自成一体，实现了钢轨长度的精确检测，数据实时显示、稳定可靠，可有效防止因钢轨长度引起的产品质量问题，提高了产品的合格率，可为企业创造良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明钢轨长度测量系统一个实施例示意图；

图2是图1实施例钢轨长度测量系统的测量流程图；

图3为轨端检测装置和数据显示装置连接通讯示意图；

图中标记如下：轨端检测装置1、信号传输线路2、数据显示装置3、固定支架4、钢轨运送辊道5、锯切设备6、钢轨7。

具体实施方式

图1和图3显示，本发明一种基于位置的钢轨长度测量系统包括锯切设备6、轨端检测装置1、信号传输线路2和数据显示装置3；锯切设备6安装钢轨运送辊道5旁，包括的圆盘锯片；轨端检测装置1安装于钢轨运送辊道5两侧的固定支架4上，包括数据处理电路和检测元件，检测元件为对称布置于钢轨运送辊道5两侧的一组红外发射二极管和一组红外接收二极管；红外发射二极管和红外接收二极管形成的红外线构成一个水平平面的检测区间，该检测区间中心线垂直于钢轨长度方向的中心线，其与锯切设备靠近钢轨准备锯切端的圆盘锯的锯面之间的垂直距离与钢轨的标准定尺长度相同；数据显示装置3包括数据处理模块和数据显示模块，轨端检测装置1的数据处理电路通过信号传输线路2与数据显示装置3的数据处理模块连接，以实现轨端检测装置1和数据显示装置3之间的数据通讯。

本发明轨端检测装置1中的检测元件还可以为应用超声波或激光测距原理的单反射式检测设备，例如：超声波位置传感器、CCD位置检测传感器；信号传输线路2可以为有线线路，也可以为无线线路。

参照图2，本发明一种基于位置的钢轨长度测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：在钢轨运送辊道5两侧的固定支架4上安装轨端检测装置1，使检测元件一组红外发射二极管和一组红外接收二极管对称布置于钢轨运送辊道5的两侧，并使轨端检测装置1检测区间中心线至锯切设备6的圆盘锯片靠近钢轨7准备锯切端的一面之间的垂直距离与钢轨7的标准定尺长度相同，将此距离数据输入数据显示装置3中作为标准值a；

步骤2：轨端检测装置1中的红外发射二极管和红外接收二极管实时测量钢轨7已经锯切端端面的位置数值x，并将x通过数据处理电路处理后通过信号传输线路2传递至数据显示装置3；

步骤3：数据显示装置3接收数值x，通过其数据处理模块将x与标准值a和校准参数b相加，得钢轨7的长度数值y=x+a+b，并将y值处理后在数据显示装置3的数据显示模块上实时显示；其中校准参数b的初始值为0；

步骤4：当数值y处于钢轨7定尺长度偏差范围之内时直接启动锯切设备6进行锯切；当数值y超出钢轨7定尺长度偏差范围时实时调整钢轨7的位置，使钢轨7准备锯切端至已经锯切端的长度在标准定尺长度要求的范围之内，然后启动锯切设备6进行钢轨7的锯切；

步骤5：用卷尺测量锯切后钢轨7的实际定尺长度L，当L与数据显示装置3显示的计算结果y不相同时，操作人员通过数据显示装置3中的数据处理模块中内置程序设定校准参数b，参数b的计算方法为b=L-y；

步骤6：重复步骤4和步骤5，完成每支钢轨7的定尺锯切。

铁标TB/T3276-2011中规定：100m钢轨的允许偏差为±30mm，以下以标准定尺长度为100m（a=100m）的钢轨为例，采用本发明钢轨长度测量系统进行长度测量，以进一步理解本发明：

步骤1：将轨端检测装置1安装于钢轨运送辊道5两侧的固定支架4上，使检测元件一组红外发射二极管和一组红外接收二极管对称布置于钢轨运送辊道5的两侧，并使轨端检测装置1检测区间中心线至锯切设备6的圆盘锯片靠近钢轨7准备锯切端的一面之间的垂直距离为100m，将此距离数据100.000输入数据显示装置3中作为标准值a，即a=100.000；

步骤2：将数据显示装置3安装在锯切设备6的操作台面上；

步骤3：轨端检测装置1中的红外发射二极管和红外接收二极管实时测量钢轨7已经锯切端端面的位置数值x为0.021m，通过数据处理电路处理后将此数值x通过信号传输线路2传递至数据显示装置3；

步骤4：数据显示装置3接收数值x，通过其数据处理模块将x与标准值a和校准参数b（初始值为0）相加，得钢轨7的长度数值y=x+a+b=0.021+100.000+0=100.021m，并将y值处理后在数据显示装置3的数据显示模块上实时显示出来；

步骤5：由于数值y=100.021m，在允许偏差（99.970mm～100.030mm）之内，操作人员可以直接操作锯切设备6进行锯切；

步骤6：用卷尺测量钢轨7锯切后的实际定尺长度L=100.011m，与y值100.021m不同，需要校准；此时操作人员通过数据显示装置3的数据处理模块中内置程序设定校准参数b，参数b的计算方法为b=L-y=100.011-100.021=-0.010；

步骤7：操作人员重复步骤5和步骤6，完成整根钢轨7的定尺锯切。