一种便携式多功能接触线检查仪的制作方法

本发明涉及一种铁路轨道系统检测装置，特别是应用于钢轨及接触线的检查仪。

背景技术：

目前，我国电气化铁路发展十分迅速。电气化铁路是以电力作为牵引动力，其特点是高速度、高效率，相应地对检测装置也有更高的要求。电力机车是通过车顶的受电弓与供电网中的接触线摩擦接触的方式获取电能，受电弓与接触线的接触状况直接影响电机机车的电能供应，因此，需要对接触线的几何参数即接触线的高度、拉出值和磨损量定期进行检测，确认其是否在技术要求范围内，以便及时进行调整、维修或更换，杜绝安全隐患。

此外，两条钢轨的轨距和内外轨高度差对列车运行安全尤其重要，也需要经常检测，以便及时进行调整、维修。特别指出，轨距和内外轨高度差也会影响车顶上方受电弓的位置，进而影响受电弓与接触线的接触状况。因此，需要用一台仪器同时检测接触线的几何参数、轨距和内外轨高度差，这样测得的数据才能更全面的反映接触线与轨道的位置关系，确保列车安全运行。

目前，实际应用的接触线和轨距检测仪有多种，但均存在不足。一是功能单一，例如，接触线检查仪只能检测接触线的几何参数，轨距尺只能检测轨距和内外轨高度差；二是能同时检测接触线几何参数、轨距与内外轨高度差的仪器一般组成和操作复杂，测量效率低，不便于携带和现场操作。因此，有必要设计一种可同时检测接触线的几何参数、轨距和内外轨高度差的仪器，同时应具有结构紧凑便携，操作方便，测量效率和精度高的特点。

技术实现要素：

本发明专利的目的：提供一种便携式多功能接触线检查仪，克服现有接触线检测仪和轨距尺存在的功能单一，不便于综合检测及操作不便的问题。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：在一个长条形底座上，两端分别安装有二次反射棱镜，在底座的中间部位“背对背”安装有两台相机，组成双目视觉测量系统。同时，底座上安装有直线位移传感器和倾角传感器。测量时，将仪器横枕在两条钢轨上，底座上的固定挡块和T型活动挡块分别靠紧两条钢轨的内侧面，其中，竖直测量基准选定为与底座下表面紧紧贴合的钢轨上表面，水平基准选定为与固定挡块紧密接触的钢轨内侧面。打开电源、辅助照明光源和微型计算机，并调整辅助照明光源的光束照射在接触线上。启动测量程序，微型计算机开始采集两台相机输出的图像数据、直线位移传感器及倾角传感器的数据，再经分析处理，便可以得到接触线接触线几何参数、轨距和内外轨高度差。

进一步的，双目视觉测量原理同人体双眼观察物体的原理。两个相机模拟人的双眼，微型计算机好比人的大脑，通过对相机输出的图像数据进行采集和处理，便可以得到被测物体的位置和形状。

进一步的，所述的二次反射棱镜有两个反射面，作用相当于一个双面镜，其特点如下：一是反射光线与入射光线的夹角取决于两反射面的夹角；二是像与物一致，不存在镜像。

进一步的，采用二次反射棱镜折转光路的优点：一是只需加工好两反射面的夹角，对安置精度要求不高；二是反射面在棱镜内，环境影响小，光能反射率高。

进一步的，所述的二次反射棱镜是通过二次反射棱镜安装架与底座连接，二次反射棱镜与二次反射棱镜安装架、二次反射棱镜安装架与底座之间通过螺钉固紧。

进一步的，所述的两台相机“背对背”安装在底座的中间部位，两台相机光轴重合，且光轴平行于底座上表面。相机通过相机安装架与底座连接。相机与相机安装架、相机安装架与底座之间通过螺钉固紧。

进一步的，在底座下表面靠近两端的部位分别安装有固定挡块和T型活动挡块。固定挡块和底座之间通过螺钉固定；T型活动挡块的竖直部分穿过底座上加工的长条孔，并且伸出底座下表面一截，T型活动挡块可沿长条孔平滑移动。不测量时，T型活动挡块被弹簧顶在长条孔的一端。测量时，将固定挡块外侧面紧靠在一条钢轨内侧面，拉动扳手，牵引钢丝绳拉动T型活动挡块向固定挡块方向移动，同时弹簧被压缩。当固定挡块外侧面和T型活动挡块外侧面之间的距离小于轨距时，将底座横枕在两钢轨上；松开扳手，T型活动挡块在弹簧的作用下顶在另一条钢轨的内侧面上。因为直线位移传感器的测量杆与T型活动挡块相连接，因此，微型计算机可采集直线位移传感器的输出，即采集T型活动挡块的位移变化，再经处理，求得轨距。

进一步的，为保证T型活动挡块沿直线运动，采用三根导向杆确保T型活动挡块运动的方向性和平稳性。

进一步的，所述的导向杆安装在导向杆安装架上，导向杆安装架通过螺钉固紧在底座上。

进一步的，所述的弹簧套在导向杆上，弹簧一端顶在T型活动挡块上，另一端顶在导向杆安装架上。

进一步的，所述的牵引钢丝绳一端与T型活动挡块连接，另一端与扳手连接。

进一步的，为了平稳地拉动T型活动挡块，采用两根牵引钢丝绳拉动T型活动挡块，两根牵引钢丝绳相对于T型活动挡块对称布置。

进一步的，为了限制牵引钢丝绳运动轨迹，底座上装有牵引钢丝绳导向轮，牵引钢丝绳导向轮与底座之间用螺钉连接固定。

进一步的，底座上装有倾角传感器，所述的倾角传感器是通过螺钉固定在底座上，安装时需要水平校准。当仪器横枕在两钢轨上时，倾角传感器可以检测出此时两钢轨上表面确定的平面相对于水平面的倾角，通过传输线缆传入微型计算机，再经分析获得内外轨高度差。

进一步的，底座中间位置装有扳手和方便携带仪器的提手。提手通过螺钉和底座连接固定。扳手通过转动销连接在提手上。

进一步的，所述的扳手可以相对于提手转动。拉动扳手时，连接在扳手上的牵引钢丝绳被拉动，进而牵引钢丝绳拉动T型活动挡块运动。

进一步的，为了提高接触线几何参数检测的准确度，底座上安装有辅助照明光源，用于测量时照射接触线，形成一个标记点，以便在后期处理时准确得到接触线几何参数。

进一步的，所述的辅助照明光源发出的光束经过一个平面镜反射后照射接触线。平面镜安装在一个旋转机构上，旋转机构通过螺钉固定在底座上。调节旋转机构，使光束做扇面扫描，直至照射到接触线上。

进一步的，为了保护安装在底座上的器件，底座上装有外壳。在外壳上与二次反射棱镜和辅助照明光源相对应的位置，设有玻璃窗口，以使光线通过。

进一步的，所述的外壳通过螺钉和底座连接固定，玻璃装在玻璃窗口上。

与现有技术相比，本发明专利的有益效果是：

（1）可同时检测接触线几何参数、轨距和内外轨高度差，检测结果可全面、客观地反映两条钢轨与接触线相互位置关系，不仅提高了检测效率和精度，而且便于携带和现场操作。

（2）双目视觉测量部分采用二次反射棱镜折转光路，两台相机“背对背”安装的结构型式，不仅使得结构紧凑、安装调试方便，有效减小了二次反射棱镜和相机安装调试误差对测量精度的影响，而且不存在镜像、光能反射率高、受环境影响小。

（3）采用辅助照明光源照射接触线，形成标记点，提高了后期图像处理获得接触线几何参数的效率和准确度。

（4）由“弹簧、导向杆、牵引钢丝绳、牵引钢丝绳导向轮和扳手”组成的操作机构，使得仪器的测量定位操作方便、平稳可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为仪器整体内部器件装配关系示意图。

图2为采用二次反射棱镜折转光路的双目视觉系统原理图。

图3示意了外观结构图。

图4示意了仪器底面外观结构图。

图5示意了左半部分器件装配关系图。

图6示意了中间部分器件装配关系图。

图7示意了提手和扳手装配关系图。

图中，1：底座；2.1：左侧二次反射棱镜；2.2：左侧相机；3.1：右侧二次反射棱镜；3.2：右侧相机；4：直线位移传感器；5倾角传感器；6.1：T型活动挡块；6.2：固定挡板；7：弹簧；8：导向杆；9：牵引钢丝绳；10：牵引钢丝绳导向轮；11：扳手；12：提手； 13：传输线缆；14：外壳；15：光线；16：螺钉；17：玻璃窗；18：辅助照明光源；19：平面镜及其旋转机构；12-1：牵引钢丝绳用通孔；12-2：转动销。

具体实施方式

使用时，握住提手（12），用手指拉动扳手（11）向提手（12）靠拢，同时扳手（11）拉动牵引钢丝绳（9）运动，牵引钢丝绳（9）的另一端和T型活动挡块（6.1）固连，这样牵引钢丝绳（9）拖动T型活动挡块（6.1）向固定挡块（6.2）方向运动，弹簧（7）被压缩。

当T型活动挡块（6.1）的外侧面和固定挡块（6.2）的外侧面之间的距离小于轨距时，将底座（1）横枕放在两条钢轨上，使固定挡块（6.2）的外侧面靠紧其中一条钢轨的内侧面，松开扳手（11），T型活动挡块（6.1）在弹簧（7）弹力的作用下往回运动。因为导向杆（8）的限制，T型活动挡块（6.1）不会发生运动倾斜。当T型活动挡块（6.1）的外侧面顶紧在另一条钢轨内侧面上，运动停止。至此，仪器的测量基准定位操作完成，与固定挡块接触的钢轨内侧面为水平测量基准，两钢轨的上表面为竖直测量基准。

直线位移传感器（4）固紧安装在底座（1）上，直线位移传感器测量杆和T型活动挡块（6.1）相连接，T型活动挡块（6.1）带动直线位移传感器测量杆相对于直线位移传感器（4）本体发生位移变化，因此直线位移传感器（4）将T型活动挡块的位移转换为电参量，通过传输线缆（13）传输到微型计算机。

倾角传感器（5）安装在底座（1）上，底座（1）和两条钢轨的上表面接触，当两条钢轨上表面确定的平面相对于水平面有一定角度，即内外轨有高度差时，倾角传感器（5）便可输出反应倾角大小的数据，通过传输线缆（13）传输到微型计算机。

本发明调整好后，接通电源，打开左侧相机（2.2）、右侧相机（3.2）和辅助照明光源（18），调节平面镜及其旋转机构（19），使辅助照明光束照射到接触线上，形成一个亮的光斑。

如图2，接触线表面反射光（15）经左侧二次反射棱镜（2.1）反射进入左侧照相（2.2），经过右侧二次反射棱镜（3.1）反射进入右侧相机（3.2）。两个相机输出的接触线图像经通过传输线缆（13）传输到微型计算机。

微型计算机通过传输线缆（13）采集相机输出图像、直线位移传感器（4）的输出信号和倾角传感器（5）的输出信号。然后，通过图像处理和数据计算，得到接触线几何参数、轨距和内外轨高度差，并显示、保存。

测量完成后，关闭电源，握住提手（12），用手指拉动扳手（11）向提手（12）靠拢，T型活动挡块（6.1）在牵引钢丝绳（9）的作用下与钢轨内轨面分开，然后提起检查仪，完成测量工作。