一种基于光波线扫和图像分析的道轨轮廓检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种道轨轮廓检测装置，尤其是涉及一种基于光波线扫和图像分析的道轨轮廓检测装置。

背景技术：

目前，轨道线上的钢轨的平直度等主要是采用人工目视的方法进行测量，如采用1米扭转尺对钢轨端头1m扭转进行测量，百米钢轨扭转为全检，25米钢轨扭转为抽检，抽检比例为10％。采用人工肉眼检查钢轨轨顶面、两个侧面和底面的表面质量，其中轨底面采用镜面检查，检查表面质量时应进行分工，确保钢轨表面质量检查覆盖钢轨全断面。在生产信息管理系统中录入钢轨生产厂、钢轨轨型、钢轨钢牌号、钢轨交货状态、钢轨炉号、外型尺寸是否合格等信息，生成打印条形码。目前这种方式生产效率偏低，人工成本很高。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光波线扫和图像分析的道轨轮廓检测装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于光波线扫和图像分析的道轨轮廓检测装置，包括：

固定支架：其中间位置的支撑柱上设有供待测试道轨滑动的导轮，所述的导轮之间形成供道轨移动的测试轨道；

两套端部光学影像测量模组：分别设置在固定支架两端，并用于对准测量道轨的端部轮廓，每套端部光学影像测量模组均包括光学反光镜和内置CCD成像模块的远心镜头；

中间随动激光扫描模组：包括设置在固定支架上并可沿测试轨道方向移动的龙门架，在龙门架内侧设有上下左右四个激光测头，所述的四个激光测头分别面对道轨的上下左右四个侧面，其中，所述的四个激光测头还可以沿龙门架内侧分别上下左右移动；

传动模组：包括主轴传动单元，所述的龙门架设置在主轴传动单元上，并由主轴传动单元带动沿测试轨道方向移动。

在光学反光镜下方还连接设置一个升降单元，并由升降单元调节光学反光镜的高度，使其能完整的将道轨的端部影像反射至CCD成像模块上。

所述的光学反光镜为90°光学反光镜。

所述的主轴传动单元包括主轴马达、主轴丝杆和主轴导轨，所述的龙门架设置在主轴导轨上，所述的主轴丝杆的两端分别连接主轴马达的动力端和龙门架。

所述的传动模组还包括分别设置在固定支架两端的两个横梁传动单元，每个横梁传动单元均由一个横梁导轨，一个横梁马达和一个横梁丝杆组成，所述的端部光学影像测量模组置于横梁导轨上，并由横梁马达和横梁丝杆带动沿横梁导轨移动。

所述的道轨轮廓检测装置还包括自动控制系统，所述的端部光学影像测量模组、中间随动激光扫描模组和传动模组均由自动控制系统设计的程序控制工作。自动控制系统起控制整个测量装置的进程控制、数据采集、分析、显示等作用。

本实用新型中，端部光学影像测量模组主要用来测量钢轨两端面的尺寸，包括钢轨轨头宽度、钢轨轨底宽度、钢轨轨腰厚度、断面不对称度。测量时，钢轨的A端传动进入到检测装置内，经调整后停止到目标测量位置。此时，设置在靠近A端的端部光学影像测量模组通过横梁传动单元移动到位，在没有移动到位时，光学反光镜是在钢轨的下面的，钢轨A端和光学影像组合位置调整好之后，光学反光镜上升到目标高度的位置上，通过远心镜头和内置的CCD成像模块进行对钢轨端面进行影像测量，此步骤可实现对钢轨A端面尺寸的测量：包括A端钢轨轨头宽度、A端钢轨轨底宽度、A端钢轨轨腰厚度、A端断面不对称度；测量结束后，移开靠近A端的端部光学影响测量模组。继续移动钢轨，使得钢轨的B端距离位于另一端的端部光学影像测量模组适当距离后停止。B端光学影像测量模组通过移动调整镜头的位置到精确的目标位置上，在没有进入到精确位置时光学反光镜是在钢轨的下面的，钢轨B端和光学影像组合位置调整好之后，光学反光镜上升到目标高度的位置上。通过远心镜头和内置的CCD成像模块进行对钢轨B端进行影像测量，此步骤可实现对钢轨B端面尺寸的测量：包括B端钢轨轨头宽度、B端钢轨轨底宽度、B端钢轨轨腰厚度、B端断面不对称度。这样即可实现对钢轨两个端面的尺寸测量。

中间随动激光扫描模组则可以测量钢轨两端端面的斜度和钢轨的平直度、扭曲度、抬头、低头和表面缺陷等情况。当钢轨运动到制动位置时停止，中间随动光学影像测量模组中可以先是左右两个侧面的激光测头分别对轨端从上往下扫描，这样根据激光测头所得到的距离变化可以得出钢轨端面的斜度。测好钢轨的端面斜度后，四个激光测头移动到指定的位置，然后整个龙门架沿钢轨方向移动，并对钢轨的上下左右四个面进行距离扫描，通过采集的数据就可以得出钢轨的平直度、扭曲度、抬头、低头以及表面缺陷的情况。而通过左右两个激光测头的数据也可以得到钢轨的腰厚。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)采用自动控制系统控制整个测量设备的数据采集、录入等，可以大幅度减少人力，降低产品生产成本。

(2)利用光波线扫和图像分析的方式测量钢轨的表面质量等星狂，相比于人工肉眼测试等一般测量方式，效率更高，便于管理，进而可以大大增加产能，同时，针对铁路焊轨基地，填补焊前检查工业自动化的空白。

附图说明

图1为本实用新型的检测装置的主视结构示意图；

图2为本实用新型的检测装置的俯视结构示意图；

图中，1-固定支架，2-支撑柱，3-导轮，4-钢轨，5-光学反光镜，6-远心镜头，7-中间随动激光扫描模组，71-龙门架，8-主轴传动单元，81-主轴马达，82-主轴丝杆，83-主轴导轨，9-横梁传动单元，91-横梁马达，92-横梁丝杆，93-横梁导轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种基于光波线扫和图像分析的道轨轮廓检测装置，其结构如图1和图2所示，包括：

固定支架1：其中间位置的支撑柱2上设有供待测试道轨滑动的导轮3，所述的导轮3之间形成供道轨移动的测试轨道；

两套端部光学影像测量模组：分别设置在固定支架1两端，并用于对准测量道轨的端部轮廓，每套端部光学影像测量模组均包括光学反光镜5和内置CCD成像模块的远心镜头6，光学反光镜5为90°光学反光镜，其底部设有一个升降单元(本实施例为一个升降气缸)，并由升降单元调节光学反光镜5的高度，使其能完整的将道轨的端部影像反射至CCD成像模块上；

中间随动激光扫描模组7：包括设置在固定支架1上并可沿测试轨道方向移动的龙门架71，在龙门架71内侧设有上下左右四个激光测头，所述的四个激光测头分别面对道轨的上下左右四个侧面，其中，所述的四个激光测头还可以沿龙门架71内侧分别上下左右移动；

传动模组：包括主轴传动单元8，所述的龙门架71设置在主轴传动单元8上，并由主轴传动单元8带动沿测试轨道方向移动，所述的主轴传动单元8包括主轴马达81、主轴丝杆82和主轴导轨83，所述的龙门架71设置在主轴导轨83上，所述的主轴丝杆82的两端分别连接主轴马达81的动力端和龙门架71；还包括分别设置在固定支架1两端的两个横梁传动单元9，每个横梁传动单元9均由一个横梁导轨93，一个横梁马达91和一个横梁丝杆92组成，所述的端部光学影像测量模组置于横梁导轨93上，并由横梁马达91和横梁丝杆92带动沿横梁导轨93移动。

所述的道轨轮廓检测装置还包括自动控制系统，所述的端部光学影像测量模组、中间随动激光扫描模组7和传动模组均由自动控制系统设计的程序控制工作。自动控制系统起控制整个测量装置的进程控制、数据采集、分析、显示等作用。

本实施例中，待测量道轨即为图1和图2所示的钢轨4，端部光学影像测量模组主要用来测量钢轨4两端面的尺寸，包括钢轨4轨头宽度、钢轨4轨底宽度、钢轨4轨腰厚度、断面不对称度。测量时，钢轨4的A端传动进入到检测装置内，经调整后停止到目标测量位置。此时，设置在靠近A端的端部光学影像测量模组通过横梁传动单元9移动到位，在没有移动到位时，光学反光镜5是在钢轨4的下面的，钢轨4A端和光学影像组合位置调整好之后，光学反光镜5上升到目标高度的位置上，通过远心镜头6和内置的CCD成像模块进行对钢轨4端面进行影像测量，此步骤可实现对钢轨4A端面尺寸的测量：包括A端钢轨4轨头宽度、A端钢轨4轨底宽度、A端钢轨4轨腰厚度、A端断面不对称度；测量结束后，移开靠近A端的端部光学影响测量模组。继续移动钢轨4，使得钢轨4的B端距离位于另一端的端部光学影像测量模组适当距离后停止。B端光学影像测量模组通过移动调整镜头的位置到精确的目标位置上，在没有进入到精确位置时光学反光镜5是在钢轨4的下面的，钢轨4B端和光学影像组合位置调整好之后，光学反光镜5上升到目标高度的位置上。通过远心镜头6和内置的CCD成像模块进行对钢轨4B端进行影像测量，此步骤可实现对钢轨4B端面尺寸的测量：包括B端钢轨4轨头宽度、B端钢轨4轨底宽度、B端钢轨4轨腰厚度、B端断面不对称度。这样即可实现对钢轨4两个端面的尺寸测量。

中间随动激光扫描模组7则可以测量钢轨4两端端面的斜度和钢轨4的平直度、扭曲度、抬头、低头和表面缺陷等情况。当钢轨4运动到制动位置时停止，中间随动光学影像测量模组中可以先是左右两个侧面的激光测头分别对轨端从上往下扫描，这样根据激光测头所得到的距离变化可以得出钢轨4端面的斜度。测好钢轨4的端面斜度后，四个激光测头移动到指定的位置，然后整个龙门架71沿钢轨4方向移动，并对钢轨4的上下左右四个面进行距离扫描，通过采集的数据就可以得出钢轨4的平直度、扭曲度、抬头、低头以及表面缺陷的情况。而通过左右两个激光测头的数据也可以得到钢轨4的腰厚。

在自动控制系统中的显示屏上会显示出各项要检测的数据，超差则会红色显示，测完时会显示在哪个位置哪一项超差。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。