铁路轨距尺检定器及其自动化测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种铁路轨距尺检定器及其自动化测量装置，包括轨距检测装置和超高检测装置，该轨距检测装置具有轨距数显标尺和轨距传动主轴，该超高检测装置具有超高传动主轴和超高数显标尺，还包括与轨距传动主轴相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴相连接的超高驱动装置、控制装置、对轨距尺轨距显示表盘进行读数的第一传感器和对轨距尺超高示值表盘进行读数的第二传感器，所述轨距数显标尺、超高数显标尺、轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置电连接。本实用新型铁路轨距尺检定器及其自动化测量装置检定效率高、检定准确，有效降低工人劳动强度，能够实现自动化检定。
【专利说明】铁路轨距尺检定器及其自动化测量装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及检定器【技术领域】，特别是涉及一种铁路轨距尺检定器及其自动化
测量装置。
【背景技术】
[0002]随着我国高速铁路和城市轨道交通迅猛发展，轨道路线的检测维护需求大量增加。轨道计量对及时反映轨道状态，预警列车运行安全发挥着重要作用。铁路轨距尺是用于测量铁路线两股钢轨间的轨距和超高的专用计量器具。铁路轨距尺检定器则是用来检定标准轨距铁路轨距尺的轨距、超高示值准确性的铁路专用检具。JJG219-2008《标准轨距铁路轨距尺检定规程》明确规定铁路轨距尺的轨距及超高的示值误差和重复性需采用轨距尺检定器进行检定，检定周期不超过3个月。
[0003]目前广泛使用的铁路轨距尺检定器在测量轨距尺时均采用手动操作机械结构进行多点定位及人工读数，检定过程繁琐耗时，目视瞄准易于疲劳误读，测量效率低下。
实用新型内容
[0004]基于此，有必要针对现有技术缺陷，提供一种检定效率高、有效降低工人劳动强度，能够实现自动化检定的铁路轨距尺检定器及其自动化测量装置。
[0005]其技术方案如 下。
[0006]一种铁路轨距尺检定器，包括轨距检测装置和超高检测装置，该轨距检测装置具有轨距数显标尺和轨距传动主轴，该超高检测装置具有超高传动主轴和超高数显标尺，还包括与轨距传动主轴相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴相连接的超高驱动装置、控制装置、对轨距尺轨距显示表盘进行读数的第一传感器和对轨距尺超高示值表盘进行读数的第二传感器，所述轨距数显标尺、超高数显标尺、轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置电连接。
[0007]在对铁路轨距尺进行轨距检定时，通过轨距数显标尺将轨距位置标准值实时反馈回控制装置，控制装置控制轨距驱动装置的转角及转向，实现轨距参数测量点的闭环运动控制定位，由第一传感器采集轨距尺轨距示值表盘图像，经由机器视觉图像处理技术提取识别各类有效示值特征，实现轨距示值的自动读数，从而完成轨距尺轨距参数的自动检定过程。
[0008]在对铁路轨距尺进行超高检定时，通过超高数显标尺将超高位置标准值实时反馈回控制装置，由控制装置控制超高驱动装置的转角及转向，实现超高参数测量点的闭环运动控制定位，由第二传感器采集超高示值表盘图像，经由机器视觉图像处理技术提取识别并拟合各类有效示值特征，实现超高示值的自动读数，从而完成轨距尺超高参数的自动检定过程。
[0009]在其中一个实施例中，所述控制装置包括计算机、电机运动控制器、第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述轨距数显标尺、超高数显标尺、第一传感器、第二传感器和电机运动控制器均与所述计算机电连接，所述轨距驱动装置通过第一电机驱动器连接至电机运动控制器，所述超高驱动装置通过第二电机驱动器连接至电机运动控制器。计算机与电机运动控制器进行串口通讯，电机运动控制器分两路输出脉冲信号经第一电机驱动器、第二电机驱动器细分后分别控制轨距驱动装置和超高驱动装置的转角大小、速率及方向。
[0010]在其中一个实施例中，所述轨距驱动装置、超高驱动装置均为步进电机，所述第一传感器、第二传感器均为工业摄像机。采用步进电机作为轨距驱动装置和超高驱动装置，可实现正转、反转和调速。同时采用工业摄像机作为第一传感器和第二传感器。第一传感器工业摄像机采集轨距尺轨距示值表盘的图像，依据明暗、边缘、分割区域的几何及结构特征识别出刻线、指示线、标尺数字及数学符号等示值特征，依据它们之间的相对位置关系实现轨距自动读数。第二传感器工业摄像机采集轨距尺超高示值表盘的图像，该示值表盘为一狭长状的水准器，在数字图像中基于明暗、边缘分割区域，依据目标像素集合的几何形状及结构特征识别刻线、示值符号等特征，并进行水准泡轮廓曲线拟合，最终根据特征间的相互位置关系实现超高示值自动读数。
[0011]在其中一个实施例中，铁路轨距检定器还包括第一联轴器和第二联轴器，所述轨距驱动装置通过第一联轴器与轨距传动主轴相连接，所述超高驱动装置通过第二联轴器与超高转动主轴相连接。
[0012]在其中一个实施例中，还包括第一安装支架和第二安装支架，所述第一传感器设置于第一安装支架上，所述第二传感器设置于第二安装支架上。
[0013]本技术方案还提供了一种铁路轨距尺检定器自动化测量装置，包括与轨距传动主轴相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴相连接的超高驱动装置、控制装置、对轨距尺轨距显示表盘进行读数的第一传感器和对轨距尺超高示值表盘进行读数的第二传感器，所述轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置电连接，所述控制装置连接至铁路轨距尺检定器的轨距数显标尺和超高数显标尺。本技术方案铁路轨距尺检定器自动化测量装置可对典型的铁路轨距尺检定器进行自动化改装，使其实现自动化读数。
[0014]在其中一个实施例中，所述控制装置包括计算机、电机运动控制器、第一电机驱动器和第二电机驱动器，轨距数显标尺、超高数显标尺、第一传感器、第二传感器和电机运动控制器均与所述计算机电连接，所述轨距驱动装置通过第一电机驱动器连接至电机运动控制器，所述超高驱动装置通过第二电机驱动器连接至电机运动控制器。
[0015]在其中一个实施例中，所述轨距驱动装置、超高驱动装置均为步进电机，所述第一传感器、第二传感器均为工业摄像机。
[0016]在其中一个实施例中，铁路轨距尺检定器自动化测量装置还包括第一联轴器和第二联轴器，所述轨距驱动装置通过第一联轴器与轨距传动主轴相连接，所述超高驱动装置通过第二联轴器与超高转动主轴相连接。
[0017]在其中一个实施例中，铁路轨距尺检定器自动化测量装置还包括第一安装支架和第二安装支架，所述第一传感器设置于第一安装支架上，所述第二传感器设置于第二安装支架上。
[0018]下面对本技术方案的优点或原理进行说明。
[0019]本技术方案铁路轨距检定器在对铁路轨距尺进行轨距检定时，通过轨距数显标尺将轨距位置标准值实时反馈回控制装置，控制装置控制轨距驱动装置的转角及转向，实现轨距参数测量点的闭环运动控制定位，由第一传感器采集轨距尺轨距示值表盘图像，经由机器视觉图像处理技术提取识别各类有效示值特征，实现轨距示值的自动读数，从而完成轨距尺轨距参数的自动检定过程。在对铁路轨距尺进行超高检定时，通过超高数显标尺将超高位置标准值实时反馈回控制装置，由控制装置控制超高驱动装置的转角及转向，实现超高参数测量点的闭环运动控制定位，由第二传感器采集超高示值表盘图像，经由机器视觉图像处理技术提取识别并拟合各类有效示值特征，实现超高示值的自动读数，从而完成轨距尺超高参数的自动检定过程。同时本技术方案铁路轨距尺检定器自动化测量装置可对典型的铁路轨距尺检定器进行自动化改装，使其实现自动化读数。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例所述铁路轨距尺检定器的结构示意图；
[0021]附图标记说明:
[0022]110、轨距数显标尺，120、轨距传动主轴，130、活动测量块，140、超高数显标尺，150、超高传动主轴，160、超高测量刃口，20、轨距尺，210、轨距显示表盘，220、超高示值表盘，30、控制装置，310、计算机，320、电机运动控制器，331、第一电机驱动器，332、第二电机驱动器，410、第一步进电机，420、第二步进电机，510、第一工业摄像机，520、第二工业摄像机,610、第一安装支架,620、第二安装支架,70、第一联轴器,80、第二联轴器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本用新型实施例进行详细的说明。
[0024]请参详图1。铁路轨距尺检定器包括轨距检测装置和超高检测装置，该轨距检测装置具有轨距数显标尺110和轨距传动主轴120，该超高检测装置具有超高传动主轴150和超高数显标尺140。轨距尺20自身具有轨距显示表盘210和超高示值表盘220，将轨距尺20放置于铁路轨距尺检定器上即可对轨距尺20进行检定测量。
[0025]铁路轨距尺检定器还包括与轨距传动主轴120相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴150相连接的超高驱动装置、控制装置30、对轨距尺20轨距显示表盘210进行读数的第一传感器和对轨距尺20超高示值表盘220进行读数的第二传感器，所述轨距数显标尺110、超高数显标尺140、轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置30电连接。
[0026]在本实施例中，控制装置30包括计算机310、电机运动控制器320、第一电机驱动器331和第二电机驱动器332。轨距数显标尺110、超高数显标尺140、第一传感器、第二传感器和电机运动控制器320均与计算机310电连接，所述轨距驱动装置通过第一电机驱动器331连接至电机运动控制器320，所述超高驱动装置通过第二电机驱动器332连接至电机运动控制器320。在本实施例中，轨距驱动装置、超高驱动装置均为步进电机；其中轨距驱动装置为第一步进电机410,超高驱动装置为第二步进电机420,第一步进电机410通过第一联轴器70与轨距传动主轴120相连，第二步进电机420通过第二联轴器80与超高传动主轴150相连接。所述第一传感器、第二传感器均为工业摄像机，其中第一传感器为第一工业摄像机510，第二传感器为第二工业摄像机520，第一工业摄像机510设置在第一安装支架610上，第一安装支架610是可移动的，在工作时只需通过移动第一安装支架610使得第一工业摄像机510放置在轨距尺20轨距显示表盘210上方的相对应位置即可；同样，第二工业摄像机520设置在第二安装支架620上，第二安装支架620是可移动的，在工作时只需通过移动第二安装支架620使得第二工业摄像机520放置在轨距尺20超高示值表盘220上方的相对应位置即可。
[0027]本实施例还提供铁路轨距尺检定器自动化测量装置，该铁路轨距尺检定器自动化测量装置包括上述的计算机310、电机运动控制器320、第一电机驱动器331、第二电机驱动器332、第一步进电机410、第二步进电机420、第一工业摄像机510、第二工业摄像机520、第一安装支架610和第二安装支架620，只要将其按照上述连接方式安装在铁路轨距尺检定器上即可对其进行自动化改造，使其具有自动检定功能。
[0028]本实施例铁路轨距尺检定器轨距参数自动化检定技术实现过程:
[0029]通过计算机310输入启动指令，采集轨距数显标尺110的当前读数，与目标轨距位置读数比较，计算机310根据差值大小及符号改变电机运动控制器320的脉冲输出信号特性，经由第一电机驱动器331带动第一步进电机410旋转实现特定的转角大小和转向。第一步进电机410的主轴经由第一联轴器70带动轨距传动主轴120旋转，带动活动测量块130移动至目标位置。第一工业摄像机510采集此刻的轨距尺20轨距示值表盘210的图像，依据明暗、边缘、分割区域的几何及结构特征识别出刻线、指示线、标尺数字及数学符号等示值特征，依据它们之间的相对位置关系实现轨距示值自动判读，将自动读数结果减去轨距数显标尺110的标准读数即得到被检轨距尺20在该测量点的示值误差。第一步进电机410带动活动测量块130移动到下个位置，重复上述测量过程。重复性测量时从选定的轨距测量点自动向前或向后移动一定距离后再返回原测量点，重复上述测量过程，共计测量5次，求最大与最小值之差为重复性。
[0030]本实施例铁路轨距尺检定器超高参数自动化检定技术实现过程:
[0031]通过计算机310输入启动指令，采集超高数显标尺140的当前读数，与目标超高位置读数比较，根据差值大小及符号改变电机运动控制器320的脉冲输出信号特性，经由第二电机驱动器332带动第二步进电机420旋转实现特定的转角大小和转向。第二步进电机420的主轴经由第二联轴器80带动超高传动主轴150旋转，实现超高测量刃口 160的升降将轨距尺20带动至目标超高位置。第二工业摄像机520采集此刻的轨距尺20超高示值表盘220的图像，该示值表盘为一狭长状的水准器，在数字图像中基于明暗、边缘分割区域，依据目标像素集合的几何形状及结构特征识别刻线、示值符号等特征，并进行水准泡轮廓曲线拟合，最终根据特征间的相互位置关系实现轨距尺20超高示值的正确自动判读，将自动读数结果减去超高数显标尺140的标准读数即得到被检轨距尺20在该测量点的超高示值误差。第二步进电机420带动超高测量刃口 160升降至下一个超高测量点，重复上述测量过程。重复性测量时从选定的超高测量点自动向上或向下移动一定距离后再返回原测量点，重复上述测量过程，共计测量5次，求最大与最小值之差为重复性。
[0032]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种铁路轨距尺检定器，包括轨距检测装置和超高检测装置，该轨距检测装置具有轨距数显标尺和轨距传动主轴，该超高检测装置具有超高传动主轴和超高数显标尺，其特征在于，还包括与轨距传动主轴相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴相连接的超高驱动装置、控制装置、对轨距尺轨距显示表盘进行读数的第一传感器和对轨距尺超高示值表盘进行读数的第二传感器，所述轨距数显标尺、超高数显标尺、轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置电连接。
2.根据权利要求1所述的铁路轨距尺检定器，其特征在于，所述控制装置包括计算机、电机运动控制器、第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述轨距数显标尺、超高数显标尺、第一传感器、第二传感器和电机运动控制器均与所述计算机电连接，所述轨距驱动装置通过第一电机驱动器连接至电机运动控制器，所述超高驱动装置通过第二电机驱动器连接至电机运动控制器。
3.根据权利要求1或2所述的铁路轨距尺检定器，其特征在于，所述轨距驱动装置、超高驱动装置均为步进电机，所述第一传感器、第二传感器均为工业摄像机。
4.根据权利要求3所述的铁路轨距尺检定器，其特征在于，还包括第一联轴器和第二联轴器，所述轨距驱动装置通过第一联轴器与轨距传动主轴相连接，所述超高驱动装置通过第二联轴器与超高转动主轴相连接。
5.根据权利要求3所述的铁路轨距尺检定器，其特征在于，还包括第一安装支架和第二安装支架，所述第一传感器设置于第一安装支架上，所述第二传感器设置于第二安装支架上。
6.一种铁路轨距尺检定器自动化测量装置，其特征在于，包括与轨距传动主轴相连接的轨距驱动装置、与超高传动主轴相连接的超高驱动装置、控制装置、对轨距尺轨距显示表盘进行读数的第一传感器和对轨距尺超高示值表盘进行读数的第二传感器，所述轨距驱动装置、超高驱动装置、第一传感器和第二传感器均与控制装置电连接，所述控制装置连接至铁路轨距尺检定器的轨距数显标尺和超高数显标尺。
7.根据权利要求6所述的铁路轨距尺检定器自动化测量装置，其特征在于，所述控制装置包括计算机、电机运动控制器、第一电机驱动器和第二电机驱动器，轨距数显标尺、超高数显标尺、第一传感器、第二传感器和电机运动控制器均与所述计算机电连接，所述轨距驱动装置通过第一电机驱动器连接至电机运动控制器，所述超高驱动装置通过第二电机驱动器连接至电机运动控制器。
8.根据权利要求6或7所述的铁路轨距尺检定器自动化测量装置，其特征在于，所述轨距驱动装置、超高驱动装置均为步进电机，所述第一传感器、第二传感器均为工业摄像机。
9.根据权利要求8所述的铁路轨距尺检定器自动化测量装置，其特征在于，还包括第一联轴器和第二联轴器，所述轨距驱动装置通过第一联轴器与轨距传动主轴相连接，所述超高驱动装置通过第二联轴器与超高转动主轴相连接。
10.根据权利要求8所述的铁路轨距尺检定器自动化测量装置，其特征在于，还包括第一安装支架和第二安装支架，所述第一传感器设置于第一安装支架上，所述第二传感器设置于第二安装支架上。
【文档编号】G01B21/16GK203615919SQ201320783312
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】韦争亮, 黄志斌, 林冬青, 古耀达, 吴菁, 李想堂, 严杰文 申请人:广州计量检测技术研究院