一种磁浮接触轨参数测量设备及方法与流程

1.本发明涉及精密测量工具技术领域，特别是涉及一种磁浮接触轨参数测量设备及方法。


背景技术：

2.在磁浮交通中，在磁浮接触轨建设过程中，只有在测量精度得到保障时，才能保证后续施工按照设计要求和国家规范进行，加快施工进度，减少返工，为列车安全运行奠定基础。此外，在磁浮交通中，列车在运行状态下处于悬浮状态，供电靴-轨的匹配性要求非常高，要满足靴-轨平滑取流，同样需要保证接触轨安装参数(包括导高、拉出值和俯仰角)的测量精度，参数如图1所示。
3.现有的测量方法采用机械式测量方法。如图2，通过将测量尺上部的磁铁吸附于f轨下方，分别滑动水平测量尺尺身、旋转角度测量尺尺身和调节垂直测量尺度的游标，将测量尺测量面与f轨轨面达到紧密贴合后，分别读取水平尺、垂直尺和角度尺的读数，并通过三角函数换算得到接触轨的安装参数值。
4.这种测量方法存在以下缺点：
5.(1)测量效率低：测量时需要对测量尺的三个测量部件分别进行多次调节，使测量尺与接触轨面精密贴合后进行读数。读数后需要进行大量运算得到接触轨的参数，测量计算工序繁杂，工效低。
6.(2)测量误差大：现有装置测量时将测量尺顶部吸附于f轨下方，在测量过程中受测量尺自重和人工调节影响，容易造成测量尺晃动，测量稳定性不够导致测量准确度性低，此外现有装置吸附于f轨下方进行接触轨参数测量，f轨下方油漆面不平整或f轨制造精度低使得测量尺不能完全与f轨贴合，造成接触轨参数测量误差大。
7.(4)受人为因素影响程度大：采用现有测量尺进行测量时，需要人工操作将测量尺上部与f轨下部紧密贴合对齐、调节测量尺与接触轨面精密贴合、分别读出三个部件的测量读数，不同人员进行测量时会存在视觉误差，测量时受人为因素影响，造成接触轨安装参数值误差大。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种磁浮接触轨参数测量设备及方法，能够自动测量磁浮接触轨的参数，具有高效率、高精度、受人为因素影响程度小的优点。
9.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
10.一种磁浮接触轨参数测量设备，包括：
11.测量仪和标注有基准点的辅助测量模块；
12.所述辅助测量模块可拆卸地设置于磁浮接触轨上；
13.所述测量仪，具体包括：
14.激光测量模块、水平杆和竖直杆；
15.所述水平杆的一端和所述竖直杆的一端垂直连接；
16.所述水平杆平行设置于f轨的上表面；
17.所述激光测量模块设置于所述竖直杆的另一端；所述激光测量模块用于测量激光测量模块到基准点的距离，并根据测量激光测量模块到基准点的距离确定磁浮接触轨的参数；所述参数包括导高值、拉出值和俯仰角。
18.可选的，所述水平杆的另一端设置有凸出部；所述凸出部的下表面设置有花纹。
19.可选的，所述测量仪，还包括：
20.限位装置和磁吸固定装置；
21.所述限位装置设置于所述竖直杆靠近所述水平杆的一端，所述限位装置用于固定所述竖直杆和所述f轨；
22.所述磁吸固定装置设置于所述水平杆下表面；用于固定所述水平杆和所述f轨。
23.可选的，所述辅助测量模块为长方形板；
24.所述辅助测量模块的长度与所述磁浮接触轨的宽度相等；
25.所述辅助测量模块的两条宽边上均设置有卡爪；所述卡爪用于将所述激光测量模块可拆卸地设置于磁浮接触轨上；
26.所述基准点包括第一基准点、中心基准点和第二基准点；
27.所述第一基准点、所述中心基准点和所述第二基准点沿所述辅助测量模块的同一条长边设置；所述中心基准点位于所述辅助测量模块的长边的中点处；所述第一基准点和所述第二基准点基于所述中心基准点对称设置。
28.可选的，所述激光测量模块，具体包括：
29.水平导轨、竖直导轨、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和处理单元；
30.所述竖直导轨平行于所述竖直杆设置；所述第一激光位移传感器与所述竖直导轨滑动连接；所述第一激光位移传感器用于测量第一距离、第二距离和第三距离；所述第一距离为所述竖直导轨到第一基准点的距离；所述第二距离为所述竖直导轨到第二基准点的距离；所述第三距离为所述竖直导轨到中心基准点的距离；
31.所述水平导轨平行于所述水平杆设置；所述第二激光位移传感器与所述水平导轨滑动连接；所述第二激光位移传感器用于测量第四距离；所述第四距离为所述水平导轨到所述磁浮接触轨的上表面的距离；
32.所述处理单元分别与所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器连接；所述处理单元用于根据所述第一距离和第二距离确定所述俯仰角；所述处理单元还用于根据所述第三距离确定所述拉出值；所述处理单元还用于根据所述第四距离确定所述导高值。
33.可选的，所述激光测量模块，还包括：
34.数据传输单元和显示单元；
35.所述数据传输单元和显示单元均与所述处理单元连接；
36.所述显示单元用于显示所述参数；
37.所述数据传输单元还与远程终端连接；所述数据传输单元用于将所述参数传输至所述远程终端。
38.可选的，所述激光测量模块，还包括：
39.电源单元；
40.所述电源单元分别与所述第一激光位移传感器、所述第二激光位移传感器和所述处理单元连接。
41.可选的，所述辅助测量模块和所述激光测量模块均还包括：把手。
42.一种磁浮接触轨参数测量方法，所述方法应用于如上述的磁浮接触轨参数测量设备，所述方法包括：
43.激光测量模块中的第一激光位移传感器测量第一距离、第二距离和第三距离；所述第一距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上第一基准点的距离；所述第二距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上第二基准点的距离；所述第三距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上中心基准点的距离；
44.激光测量模块中的处理单元根据所述第一距离和第二距离确定磁浮接触轨的俯仰角；
45.激光测量模块中的处理单元根据所述第三距离确定所述磁浮接触轨的拉出值；
46.激光测量模块中的第二激光位移传感器测量第四距离；所述第四距离为所述激光测量模块中水平导轨到所述磁浮接触轨的上表面的距离；
47.所述处理单元还根据所述第四距离确定磁浮接触轨的导高值。
48.可选的，
49.所述俯仰角的计算公式为：
50.所述拉出值的计算公式为：l2＝l1+(x2-x1)；
51.所述导高值的计算公式为：h2＝h1+(y2-y1)；
52.其中：a为俯仰角；a1为第一距离；a2为第二距离；l为第一基准点到第二基准点的距离；l2为拉出值；l1为轨道中心到标准安装的接触轨面间的距离；x1为第一激光位移传感器到标准安装的接触轨面的距离；x2为第三距离；h2为导高值；h1为f轨滑行面到标准安装的接触轨中心间的距离；y1为第二激光位移传感器到标准安装的接触轨上边缘的距离；y2为第四距离。
53.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
54.本发明提供了一种磁浮接触轨参数测量设备及方法，通过设置激光测量模块和标注有基准点的辅助测量模块，测量激光测量模块到基准点的距离，进而确定磁浮接触轨的参数，实现了磁浮接触轨的参数自动测量，提高了磁浮接触轨的效率和精度，受人为因素影响程度小。水平杆位于测量尺的上方，测量仪自重不但不会降低测量结果，而且使得水平杆与f轨贴合更紧密，减小了的f轨自身结构设计误差和f轨下方油漆面不平整造成的测量误差。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1为现有技术中磁浮接触轨参数示意图；
57.图2为现有技术中测量磁浮接触轨参数的装置原理示意图；
58.图3为本发明实施例一中测量仪的结构示意图；图3(a)为本发明实施例一中测量仪的正视图；图3(b)为本发明实施例一中测量仪的斜视图；图3(c)为本发明实施例一中测量仪的结构右视图；图3(d)为本发明实施例一中测量仪的仰视图；
59.图4为本发明实施例一中辅助测量模块的结构示意图；
60.图5为本发明实施例一中辅助测量模块的安装示意图；
61.图6为本发明实施例二中确定俯仰角的原理图；
62.图7为本发明实施例二中确定磁浮接触轨参数的原理图；
63.图8为本发明实施例二中远程终端控制页面图；
64.图9为本发明实施例二中磁浮接触轨参数测量设备的操作流程图；
65.图10为本发明实施例二中标定测量仪时显示模块页面图；
66.图11为本发明总体结构示意图。
具体实施方式
67.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
68.本发明的目的是提供一种磁浮接触轨参数测量设备及方法，能够自动测量磁浮接触轨的参数，具有高效率、高精度、受人为因素影响程度小的优点。
69.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
70.实施例一
71.本发明提供了一种磁浮接触轨参数测量设备，包括：
72.测量仪和标注有基准点的辅助测量模块；
73.辅助测量模块可拆卸地设置于磁浮接触轨上；
74.如图3，,测量仪，具体包括：
75.激光测量模块、水平杆和竖直杆；
76.水平杆的一端和竖直杆的一端垂直连接(即图3中的测量仪支架)；
77.水平杆平行设置于f轨的上表面；
78.激光测量模块设置于竖直杆的另一端；激光测量模块用于测量激光测量模块到基准点的距离，并根据测量激光测量模块到基准点的距离确定磁浮接触轨的参数；参数包括导高值、拉出值和俯仰角。
79.其中，水平杆的另一端设置有凸出部；凸出部的下表面设置有花纹。
80.此外，本发明提供的磁浮接触轨参数测量设备中，测量仪还包括：
81.限位装置(即图3中的限位接触点)和磁吸固定装置；
82.限位装置设置于竖直杆靠近水平杆的一端，限位装置用于固定竖直杆和f轨；
83.磁吸固定装置设置于水平杆下表面；用于固定水平杆和f轨。磁吸固定装置为强力
磁条；
84.如图4-5，辅助测量模块为长方形板；
85.辅助测量模块的长度与磁浮接触轨的宽度相等；
86.辅助测量模块的两条宽边上均设置有卡爪(包括上卡爪和下卡爪)；卡爪用于将激光测量模块可拆卸地设置于磁浮接触轨上；
87.基准点包括第一基准点、中心基准点和第二基准点；
88.第一基准点、中心基准点和第二基准点沿辅助测量模块的同一条长边设置；中心基准点位于辅助测量模块的长边的中点处；第一基准点和第二基准点基于中心基准点对称设置。
89.具体的，如图3，激光测量模块，具体包括：
90.水平导轨、竖直导轨、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和处理单元；
91.竖直导轨平行于竖直杆设置；第一激光位移传感器(即拉出值激光位移传感器)与竖直导轨滑动连接；第一激光位移传感器用于测量第一距离、第二距离和第三距离；第一距离为竖直导轨到第一基准点的距离；第二距离为竖直导轨到第二基准点的距离；第三距离为竖直导轨到中心基准点的距离；
92.水平导轨平行于水平杆设置；第二激光位移传感器(即导高激光位移传感器)与水平导轨滑动连接；第二激光位移传感器用于测量第四距离；第四距离为水平导轨到磁浮接触轨的上表面的距离；
93.处理单元分别与第一激光位移传感器和第二激光位移传感器连接；处理单元用于根据第一距离和第二距离确定俯仰角；处理单元还用于根据第三距离确定拉出值；处理单元还用于根据第四距离确定导高值。
94.此外，激光测量模块，还包括：
95.数据传输单元和显示单元；
96.数据传输单元和显示单元均与处理单元连接；
97.显示单元用于显示参数；
98.数据传输单元还与远程终端连接；数据传输单元用于将参数传输至远程终端。
99.此外，激光测量模块，还包括：
100.电源单元；
101.电源单元分别与第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和处理单元连接。
102.此外，辅助测量模块和激光测量模块均还包括：把手。
103.本发明利用点激光位置传感器测距原理设计的数测量的手持式测量仪，通过把测量仪放置于磁浮轨道，分别调整水平和垂直方向的2各激光位移传感器，分别获得接触轨相对于测量支架的在水平与垂直方向偏移量，再结合设定的固定参数值，通过内置程序计算得到接触轨拉出值、导高值及角度等参数。也可通过在检测仪内置的wifi热点控制程序与手机wifi互联，在手机浏览器中打开程序进行测量，不需要在测量过程触碰检测仪。测量全过程数字化指示器，无人为读数，结果更加快、稳、准。
104.1、具体方案
105.(1)测量工具结构组成
106.测量工具由测量仪和辅助测量模块2部分构成。其中：
107.测量仪：由导高激光位移传感器、拉出值激光位移传感器、传感器导轨、控制电路模块(即处理单元)、电源单元、操控及显示面板(显示单元)、测量仪支架、限位触点和强力磁条组成。导高激光位移传感器和拉出值激光位移传感器固定于传感器导轨上，可通过导轨进行滑动。利用激光技术进行测量，并将测流量数据反馈至控制电路模块，通过模块内置程序的计算，实现对接触轨导高、拉出值、角度的测量计算；传感器导轨固定于测量支架上，通过激光测量模块的滑动，实现对标定点位的激光测量；控制电路模块主要用于实现对激光测量模块、操控面板的电路控制；电源单元内置于测量仪支架内，由一块可充电电池、电池座等组成，提供对激光测量仪部件的电源；操控及显示面板内置于测量仪支架上，通过按键实现对测量仪需要测的参数进行选择和测量数值的显示；限位触点设置于测量仪支架的内侧，通过在悬挂测量仪时使限位触点与磁浮轨道侧面紧密贴合，可以实现每次测量时测量仪支架与磁浮轨道相对位置的一致性，以及测量仪的稳定性；强力磁条内置于测量仪支架中在悬挂测量仪支架进行测量时，可保证测量仪吸附于磁浮轨道上，保证测量仪的稳定性。
108.辅助测量模块是一种与接触轨面尺寸完全贴合测量点定位基准块，通过上、下卡爪与接触轨面达到贴合。在模块上部分别设置了接触轨轨面中心定位基准点和以轨面中心线为轴线分别在上下两侧设置了对称孔点，用于标定激光测量仪的测量点位。
109.实施例二
110.本发明还提供了一种磁浮接触轨参数测量方法，方法应用于如实施例一所述的磁浮接触轨参数测量设备，方法包括：
111.激光测量模块中的第一激光位移传感器测量第一距离、第二距离和第三距离；第一距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上第一基准点的距离；第二距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上第二基准点的距离；第三距离为激光测量模块中竖直导轨到辅助测量模块上中心基准点的距离；
112.激光测量模块中的处理单元根据第一距离和第二距离确定磁浮接触轨的俯仰角；
113.激光测量模块中的处理单元根据第三距离确定磁浮接触轨的拉出值；
114.激光测量模块中的第二激光位移传感器测量第四距离；第四距离为激光测量模块中水平导轨到磁浮接触轨的上表面的距离；
115.处理单元还根据第四距离确定磁浮接触轨的导高值。
116.具体的，
117.俯仰角的计算公式为：
118.拉出值的计算公式为：l2＝l1+(x2-x1)；
119.导高值的计算公式为：h2＝h1+(y2-y1)；
120.其中：a为俯仰角；a1为第一距离；a2为第二距离；l为第一基准点到第二基准点的距离；l2为拉出值；l1为轨道中心到标准安装的接触轨面间的距离；x1为第一激光位移传感器到标准安装的接触轨面的距离；x2为第三距离；h2为导高值；h1为f轨滑行面到标准安装的接触轨中心间的距离；y1为第二激光位移传感器到标准安装的接触轨上边缘的距离；y2为第四距离。
121.基于f轨的测量方法具体如下：
122.①
俯仰角测量
123.如图6-7，图6中δx＝a2-a1，图7中，a1表示角度测量点1；h4表示测量a1点时激光位移传感器的移动位置；a2表示角度测量点2；h5表示测量a2点时激光位移传感器的移动位置；h2表示激光模块距轨面中心高度；h3表示接触轨上边缘高度(距轨面中心距离＝轨面高度/2)；l2表示测量导高时激光位移传感器的移动位置；h1表示轨面中心距f轨滑行面的标准高度。通过拉出激光位移传感器在滑轨上下移动，借助辅助测量模块，分别测量第一基准点和第二基准点两个点分别距拉出值激光模块的距离，再结合2个测量点间垂直距离，得到俯仰角：
[0124][0125]
②
拉出值测量
[0126]
根据设计图纸和标准文件，借助辅助测量模块拉出值激光位移传感器到实际安装的接触轨轨面中心间的距离，获取标准安装的接触轨轨面距轨道中心的距离l1和拉出值激光位移传感器到标准安装的接触轨面间的距离x1，计算拉出值：
[0127]
l2＝l1+(x2-x1)
[0128]
③
导高值测量
[0129]
同样地，在设计时需要先确定接触轨侧部基准面的位置，其确定方法是根据f轨与接触轨在标准安装条件下，获得轨道侧面(上表面)的位置，依据导高激光位移传感器的测量范围，使得位移传感器的测量中心点在基准面上(允许正负一定偏差，此偏差可通过标定消除)，从而确定激光位移传感器的安装位置。
[0130]
导高值测量公式如下：
[0131]
h2＝h1+(y2-y1)
[0132]
④
手机终端测量
[0133]
检测仪内置了wifi热点控制程序，可以通过手机(远程终端)wifi连接检测仪的热点，之后在手机浏览器中打开程序进行测量。
[0134]
如图8，显示信息与操作面板中显示的基本一致，相对信息更丰富一些，其中“选择”和“确定”按钮与操作面板中的相应按钮功能一致，操作过程均使用这两个按钮进行。
[0135]
如图10，远程终端与操作面板控制不同的是，需要在主窗口中，点击“启动”按钮后，数据才进行刷新，其他操作与使用操作面板相同。
[0136]
如图9，本发明操作流程如下：
[0137]
测量仪在首次使用时需要进行标定工作。测量仪的标定过程需要通过手机进行操作。标定操作是在对测量结果不准确时或是长时间不使用时进行。主要标定水平(导高值)和垂直(拉出值)激光位移传感器的中心以及测量距离的准确性。具体标定工作不进行详细描述。
[0138]
①
测量仪放置及开机
[0139]
第1步：将需要测量处的f轨滑行面清理干净；
[0140]
第2步：将检测仪上的强力磁条吸附在f轨滑行面；
[0141]
第3步：向磁浮轨内侧移动，使得限位接触点密贴于f轨外斜面。
[0142]
第4步：长按开机键开机。
[0143]
②
拉出值测量
[0144]
第1步：在操控面板中，按“选择/电源”键，使得选择指示在第1行；
[0145]
第2步：将辅助测量工具吸附于需要测量的接触轨上；
[0146]
第3步：将拉出值激光模块在滑轨上下移动，直至激光点打到接触轨轨面中心位置(中心基准点)，此时，按下面板的“确定/切换”按钮，完成拉出值测量。
[0147]
③
导高值测量
[0148]
第1步：在操控面板中，按“选择/电源”键，使得选择指示在第2行；
[0149]
第2步：将水平激光位移传感器在接滑轨上左右移动，直至激光点打到接触轨侧面上表面)最高处，此时，按下“确定/切换”按钮，完成导高测量。
[0150]
④
角度值测量
[0151]
第1步：在操控面板中，按“选择/电源”键，使得选择指示在第3行，即测量点1(第一基准点)；
[0152]
第2步：将垂直方向的激光位移传感器在滑轨上下移动，直至激光点打到辅助测量模块测量点1位置，此时，按下“确定/切换”按钮，完成测量点1值的测量；
[0153]
第3步：将按“选择/电源”键，使得选择指示在第4行，即测量点2(第二基准点)；
[0154]
第4步：将垂直方向的激光位移传感器在滑轨上下移动，直至激光点打到辅助测量模块测量点2位置，此时，按下“确定/切换”按钮，完成测量点2值的测量，同时完成角度的计算，并输出在第5行显示。
[0155]
⑤
关机
[0156]
本设计的测量仪在使用过程中，如果长时间不操作，默认为5分钟，检测仪自动关机。如果需要手动关机，长按操控面板中的“电源”键约5秒即可关机，此时操控面板显示“bye”字样，检测仪进入关机状态。
[0157]
本发明总体结构如图11所示，本发明提供的磁浮接触轨参数测量设备及方法，只需通过移动激光模块和按键就可完成操作，实现了人工化到智能化的转变，既规避了人为读数计算的误差，又节约了施工时间，提高了施工效率。本发明中水平杆位于测量尺的上方，测量仪自重不但不会降低测量结果，而且测量仪自重实使得水平杆与f轨贴合更紧密，有效规避了的f轨自身结构设计误差和f轨下方油漆面不平整等因素的影响，反而减小了测量的误差；同时限位装置和强力磁条减小了测量时造成的尺身晃动的影响，进一步减少了测量误差的影响因素，提高了施工质量。此外，本发明可通过操作面板实现测量读数，也可通过手机实现测量读数功能，解决了在部分操作不便的地段通过手机实现测量读数功能，操作方便，适用性强。
[0158]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0159]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。