用于检测轨道板尺寸的检测装置和方法与流程

本发明专利涉及轨道结构检测领域，特别涉及一种轨道板尺寸快速检测方法和装置。

背景技术：

近年来，随着高速铁路的大发展，无砟轨道结构得到了广泛的应用。高速铁路要求高平顺性，无砟轨道结构中轨道板的关键尺寸是否满足要求成为影响高速铁路平顺性的重要因素。

目前，对于轨道板尺寸的检测方法有采用游标卡尺或万能角度尺和配套工装的人工检测方法、基于全站仪的定点检测方法和采用摄影测量方法等。其中，采用游标卡尺等人工方法检测精度足够高，但是检测效率很低，且检测的人为误差难以控制；采用摄影测量方法，需要布置相当数量的标记点，测试准备工序多，效率难以提高，且精度的稳定性难以保证。

以目前主流的利用全站仪检测方式为例，熟练的操作人员每检测一块轨道板也需要30分钟左右，其检测速度远远低于生产速度，因此对生产效率有着很大制约。

提供一种新的高效的检测检测方法和装置成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于检测轨道板尺寸的检测装置，所述轨道板具有主体和设置于主体之上的承载台，包括：

能够容纳轨道板的桥形的框架单元，所述轨道板布置在xy平面上；

设置于所述框架单元上且能够沿所述框架单元在xy平面上同步运动的线激光光源和图像拍摄单元，所述线激光光源能够依次照射所述承载台的不同位置以在其表面形成断面轮廓，所述图像拍摄单元能够记录每一个断面轮廓；以及

能够根据所述每一个断面轮廓获取整个承载台三维形状的控制单元。

在本发明的一些实施方式中，所述承载台具有多个，所述控制单元获取每一个所述承载台的三维形状后，控制所述线激光光源和图像拍摄单元移动至下一承载台位置。

在本发明的一些实施方式中，所述框架单元包括：

间隔地平行设置的第一架体和第二架体；

一端和所述第一架体连接，另一端和所述第二架体连接的第三架体，所述第一架体、第二架体和第三架体组成能够容纳所述轨道板的桥形，所述线激光光源和图像拍摄单元设置于所述第三架体上；

用于驱动所述第三架体的两端同步地沿着所述第一架体和所述第二架体运动的第一驱动单元；

用于驱动所述线激光光源和所述图像拍摄单元同步地沿着所述第三架体运动的第二驱动单元。

在本发明的一些实施方式中，所述线激光光源保持垂直于所述轨道板设置；所述图像拍摄单元设置于所述线激光光源下方，且和所述轨道板之间呈夹角α≤90°。

在本发明的一些实施方式中，所述图像拍摄单元采用面阵相机。

此外，本发明还提供了一种轨道板的尺寸检测方法，所述轨道板具有主体和设置于主体之上的承载台，包括步骤：

搭建能够容纳轨道板的桥形的框架单元，使所述轨道板布置在xy平面上；

使线激光光源和图像拍摄单元沿所述框架单元在xy平面上同步运动；

以所述线激光光源依次照射所述承载台的不同位置以在其表面形成断面轮廓；

以所述图像拍摄单元记录每一个断面轮廓；

控制单元根据所述每一个断面轮廓获取整个承载台三维形状，并解算出所需部位的尺寸。

本发明提供的轨道板的尺寸检测装置和方法可以实现轨道板关键部位尺寸的快速、连续检测，在此过程中相比于现有技术不需要人工干预，显著提高了检测速度和操作便利性，从而解决轨道板检验中的难题。

附图说明

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，下面简要说明实施例或现有技术描述中使用的附图。

图1为本发明一实施方式中提供的轨道板的尺寸检测装置结构；

图2为轨道板结构示意图；

图3为承载台结构示意图；

图4为承载台某一断面的轮廓线；

图5为承载台的三维结构示意图；

图6为本发明提供的轨道板的尺寸检测装置的线激光光源和图像拍摄单元的位置示意图；

图7显示了图3中f-f断面的轮廓线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。在此说明，显然，附图所示仅是本发明的一些实施例，目的是使本领域技术人员能够理解本发明的实质特征。本领域普通技术人员可以根据所公开的附图及其说明，做出修改或其他等同的变型或替代方案。因此，本发明的范围并不受这些附图和说明的限制。

如图1所示，本发明一实施方式提供的用于检测轨道板尺寸的检测装置，包括框架单元1、线激光光源2、图像拍摄单元3和控制单元4。

结合图2所示，轨道板5具有主体51和设置于主体51之上的承载台52。框架单元1呈桥形，其能够容纳布置在xy平面上的轨道板5。线激光光源2和图像拍摄单元3设置于所述框架单元1上，且能够同步地沿框架单元1在xy平面上运动。线激光光源2能够依次照射承载台52的不同位置以在其表面形成断面轮廓，例如，在图3中的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e位置形成断面轮廓。图像拍摄单元3则在此过程中记录下每一个断面的轮廓，如图4所示为某一个端面的轮廓线。控制单元4则能够根据每一个断面轮廓获取整个承载台52三维形状，如图5所示。

具体而言，假设图3中轮廓线a-a和b-b相邻，图像拍摄单元3获取的轮廓线a-a为一直线，之后获取的轮廓线b-b为折线，控制单元4判定a-a处为承载台52的起始位置。假设图2中轮廓线d-d和e-e相邻，图像拍摄单元3获取的获取的轮廓线d-d为折线，之后获取的轮廓线e-e为一直线，控制单元4判定该e-e处为承载台52的截止位置。控制单元4以轮廓线a-a至轮廓线e-e之间的所有轮廓线组成整个承载台52三维形状。

如图2所示，轨道板5的主体51上具有两排沿其y向分布的承载台52，且承载台之间相互间隔，控制单元4每获取一个承载台52的三维形状后，控制线激光光源2和图像拍摄单元3移动至下一承载台52的位置，最终获取所有承载台52的三维形状。

在本发明的一些实施方式中，框架单元1包括第一架体11、第二架体12和第三架体13。第一架体11和第二架体12间隔地平行设置，第三架体13的一端和第一架体11连接，另一端和第二架体12连接，三者组成能够容纳轨道板5的桥形框架。线激光光源2和图像拍摄单元3设置于第三架体13上。第一驱动单元用于驱动第三架体13的两端同步地沿着第一架体11和第二架体12运动(即沿y向运动)。第二驱动单元用于驱动线激光光源2和图像拍摄单元3同步地沿着第三架体13运动(即沿x向运动)。第一驱动单元可以由伺服服电机、驱动器和运动控制卡组成，，该种传动装置安装方便、传动精度较高。

在本发明的一些实施方式中，第一架体11和第二架体12的底端用地脚螺栓与地面联接。此外，参照图1，框架单元1还可以包括连接于第一架体11和第二架体12端部的第四架体14和第五架体15，以用于增强整个框架单元1的刚性。第一架体11和第二架体12的底部可以设置底座，第四架体14和第五架体15的两端可以焊接在第一架体11和第二架体12的底座上，其接合面再以螺钉联接。

控制单元4和上述第一驱动单元、第二驱动单元电连接或者通信连接。当采用电连接时，第一架体11、第二架体12和第三架体13上设置有用于容纳电缆的走线槽以及托链，以避免电缆暴露在外部或者发生缠绕。

第一架体11、第二架体12和第三架体13上均设置有行程开关和零位开关，以限制第三架体13沿着第一架体11和第二架体12的移动位置(y向移动位置)，以及线激光光源2和图像拍摄单元3在第三架体13上的移动位置(x向移动位置)。

在本发明的一些实施方式中，如图6所示，线激光光源保持垂直于轨道板5设置，图像拍摄单元3设置于线激光光源2下方，且和轨道板5之间呈夹角α≤90°。所述图像拍摄单元3采用面阵相机。

在本发明的一些实施方式中，用于检测轨道板尺寸的检测装置还包括线阵相机，其和线激光光源2设置在一起，即垂直于轨道板5设置。线阵相机能够获取由上方拍摄承载台51，进而获得承载台51的平面图像，为下述的解算步骤作为参考。

本发明还提供了一种轨道板的尺寸检测方法包括步骤：

搭建能够容纳轨道板5的桥形的框架单元1，使轨道板5布置在xy平面上；

使线激光光源2和图像拍摄单元3沿框架单元1在xy平面上同步运动；

以线激光光源2依次照射承载台52的不同位置以在其表面形成断面轮廓；

以图像拍摄单元3记录每一个断面轮廓；

控制单元4根据每一个断面轮廓获取整个承载台52三维形状，并解算出所需部位的尺寸。

具体而言，控制单元4获取整个承载台52三维形状，然后以图3中f-f断面的轮廓线为准，参照图7所示，该f-f轮廓线为承载台52在y方向上的处于最中部的轮廓线，解算出承轨面坡度(150mm范围内)、同一承轨槽两相邻套管中心距、单个承轨台钳口距离、承轨台与钳口面夹角、承轨台外钳口距外侧套管中心距、预埋套管处承轨台横向位置偏差、预埋套管处承轨台垂向位置偏差、承轨台间外钳口间距、扣件间距、单侧承轨面中央翘曲量、套管凸起高度。

进一步地，可以将图2中带有“×”标记的四个承载台52的承载面高度值进行平均计算，获取轨道板四角的承轨面水平。将单侧9个承轨台52的承载面高度值进行平均计算，获取承轨台直线度。由于承载面具有坡度，因此承载面高度值以图3所述的承载面的中间位置为准。

在本发明的一些实施方式中，框架单元1包括第一架体11、第二架体12和第三架体13。第一架体11和第二架体12间隔地平行设置，第三架体13的一端和第一架体11连接，另一端和第二架体12连接，三者组成能够容纳轨道板5的桥形。线激光光源2和图像拍摄单元3设置于第三架体13上。第一驱动单元用于驱动第三架体13的两端同步地沿着第一架体11和第二架体12运动(即沿y向运动)。第二驱动单元用于驱动线激光光源2和图像拍摄单元3同步地沿着第三架体13运动(即沿x向运动)。

工作时，控制单元4控制第一驱动单元先使第三架体13沿着第一架体11和第二架体12运动(即沿y向运动)，此时控制单元4能够获知该处的y值，即可以获得处于该位置的承载台52在轨道板5上的y向坐标值。然后控制单元4控制第二驱动单元使线激光光源2和图像拍摄单元3同步地沿着第三架体13运动(即沿x向运动)，进而获取该处的承载台52整体三维形状。

在本发明的一些实施方式中，线激光光源保持垂直于轨道板5设置，图像拍摄单元3设置于线激光光源2下方，且和轨道板5之间呈夹角α≤90°。所述图像拍摄单元3采用面阵相机。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。