專利名稱：用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鐵道檢修、維護(hù)車輛(搗固車)中測量鐵路線路參數(shù)的 裝置，尤其涉及一種用于搗固車的鐵路線路參數(shù)的光電測試裝置。
背景技術(shù)：
為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的車速在不斷地提速，車輛 速度的提升必然要求軌道的檢測與修復(fù)設(shè)備以更高的速度和效率進(jìn)行工作， 以便修復(fù)和保證車輛在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的安全。盡管我國已經(jīng)研制成功了能夠同 時(shí)檢測與修復(fù)軌道參數(shù)的專用車輛一一搗固車。該種車輛對軌道參數(shù)的測量 方法還是釆用傳統(tǒng)的鋼絲旋線測量法，這種方法由于受到鋼絲旋線本身的質(zhì) 量與張力等因數(shù)的限制，使它對軌道參數(shù)的測量速度與精度都受到不同程度 的影響。為了提高測量速度與精度，鐵路亟待開發(fā)光電非接觸的測量方法。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種用于搗固車的
鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，采用高精度的線陣CCD光電傳感器，可以提高 搗固車測量軌道參數(shù)的速度與精度。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案 一種用于搗固車的鐵 路線路參數(shù)光電測試裝置，其特征是由固態(tài)光電接收裝置和照明光源組成， 所述固態(tài)光電接收裝置由四個(gè)光學(xué)成像透鏡組、4個(gè)CCD電荷耦合器件和相 應(yīng)的處理電路板組成，且由每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光 電系統(tǒng)。
所述成像透鏡組的透鏡為凸形柱面鏡。
所述成像透鏡組前后并排的兩套凸形柱面鏡，其與水平面分別成45。和135°安裝，兩凸形柱面鏡間夾角為90° 。 所述照明光源采用LED白熾燈。
所述LED白織燈的設(shè)置位置是其發(fā)出的光線通過并排兩個(gè)凸形柱面鏡成 像在與CCD器件的像敏陣列垂直的位置上。
本實(shí)用新型的有益效果該裝置采用高精度的線陣CCD光電傳感器對能 夠反映軌道線路參數(shù)的光信號進(jìn)行快速采集并通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算而獲得 線路參數(shù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給搗固車控制系統(tǒng)主機(jī)，可以提高搗固車測量 軌道參數(shù)的速度與精度。

圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的檢測光路工作原理的基準(zhǔn)狀態(tài)圖3是本實(shí)用新型的檢測光路工作原理的產(chǎn)生左右偏差狀態(tài)圖4是本實(shí)用新型的檢測光路工作原理的產(chǎn)生上下偏差狀態(tài)圖5是作業(yè)區(qū)小車安裝光電測試裝置的示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 如圖所示， 一種用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，由固態(tài)光電
接收裝置和照明光源組成，所述固態(tài)光電接收裝置由四個(gè)光學(xué)成像透鏡組、
4個(gè)CCD電荷耦合器件和相應(yīng)的處理電路板組成，且由每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和
兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光電系統(tǒng)，所述成像透鏡為凸形柱面鏡。所述成像
透鏡組前后并排的兩套凸形柱面鏡與水平面分別成45。和135°安裝，兩凸
形柱面鏡間夾角為90° 。所述照明光源1、 11、 14、 15、 16采用LED白熾燈。
'所述LED白熾燈的設(shè)置位置是其發(fā)出的光線通過并排兩個(gè)凸形柱面鏡成像在
與CCD器件的像敏陣列垂直的位置上。實(shí)施例
1. 系統(tǒng)的組成作業(yè)區(qū)小車B中部安裝有一套全固態(tài)光電接收裝置； 前測量小車A中部安裝1個(gè)LED白熾燈；后測量小車C左右距線路中心400mm 處，各安裝一個(gè)LED白熾燈C1、 C2，用于三點(diǎn)法測量軌道線路參數(shù);在上述 基礎(chǔ)上再在D點(diǎn)小車中部安裝1個(gè)LED白熾燈，構(gòu)成四點(diǎn)測量軌道線路參數(shù) 的方法。
2. 固態(tài)光電接收裝置組成該裝置是光電檢測系統(tǒng)的核心。它由四個(gè)光 學(xué)成像透鏡組、4個(gè)CCD電荷耦合器件和相應(yīng)的處理電路板組成。每兩個(gè)光 學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成一套獨(dú)立的光電系統(tǒng)，分別接收前后LED白熾 燈發(fā)出的光。光學(xué)成像透鏡組將LED白熾燈的位置轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像，在成像的像 平面上，安裝有CCD電荷耦合器件，由CCD電荷耦合器件將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?號，送計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算出作業(yè)小車相對于前后測量小車的正矢、左右軌高 低和后測量小車的超高。
3. 兩個(gè)獨(dú)立的光電系統(tǒng)分前后方向安裝在作業(yè)區(qū)小車中部，前光電系 統(tǒng)接收前測量小車中部LED白熾燈A發(fā)出的光線，后光電系統(tǒng)接收后測量小 車上左右兩個(gè)LED白熾燈Cl、 C2發(fā)出的光線，在四點(diǎn)測量軌道線路參數(shù)的 方法時(shí)應(yīng)增加D點(diǎn)的LED白熾燈。透鏡組采用凸形柱面鏡，將LED白熾燈發(fā) 出的光線聚焦成一條光帶落在對應(yīng)的CCD器件上；設(shè)計(jì)時(shí)將前后并排的兩套 凸形柱面鏡與水平面分別成45°和135°安裝，兩凸形柱面鏡間夾角為90 ° 。對任何一個(gè)LED白熾燈，不論其位置怎樣改變，它發(fā)出的光線通過并排 的兩個(gè)凸形柱面鏡成像在與CCD器件的像敏陣列垂直的位置上，檢測出垂點(diǎn) 的位置變化，將它分解成水平方向和垂直的位移，并與標(biāo)定的初始值比較， 便能確定LED白熾燈的位置與光電接收器的相對位置關(guān)系，水平方向的相對位置確定正矢，前后垂直方向的相對位置確定縱向高低，左右垂直方向的相 對位置差確定超高，以實(shí)現(xiàn)線路實(shí)際參數(shù)的檢測。
4. A-B-C1和A-B-C2組成左、右抄平測量，A-B-C1組成三點(diǎn)法方向測 量，A-B-C1-D組成四點(diǎn)法方向測量，B-Cl和B-C2組成B點(diǎn)相對C點(diǎn)超高測 量，通過C點(diǎn)電子擺計(jì)算出B點(diǎn)處線路的超高，A-B組成A點(diǎn)相對B點(diǎn)的上 下和左右位置變化。
5、 Cl點(diǎn)、C2點(diǎn)和D點(diǎn)LED白熾燈分別在后面的CCD上成三對獨(dú)立的像，
在整個(gè)測量范圍內(nèi)，保證所有的成像互不干擾。
工作原理用于搗固車的線路參數(shù)光電測試方法采用在搗固車上安裝光
電軌道線路參數(shù)測量設(shè)備與反映軌道位置的照明光源組成。光電軌道線路參 數(shù)測量設(shè)備有前、后4個(gè)窗口 ，前面有2和3兩個(gè)輸入窗口 ，它使安裝在軌 道前方壓輪上的電光源分別入射到兩塊柱面鏡4與5上，并分別通過柱面鏡 4與5會聚成平行于柱面鏡母線的線形光線8與9，分別聚焦在線陣CCD器 件6與7的像面上；兩個(gè)柱面鏡4與5的母線均與垂直線成45。角，它安裝 在搗固車的下面，軌道上方，并與緊壓在軌道上的壓輪固定的光源11、 14、 15和16,它們將軌道的位置參數(shù)信息傳遞到光電檢測器。光源11、 14、 15 和16發(fā)出的光通過入射窗口 2和3入射到柱面鏡4、 5、 12和13,分別產(chǎn)生 如圖中8、 9所示的平行于各柱面鏡母線的條形光，條形光在線陣CCD像敏 單元上的位置反映出軌道在水平與垂直兩個(gè)方向的位置，通過檢測條形光在 線陣CCD傳4文單元上的位置，對兩條軌道的,位置與位移參數(shù)進(jìn)行測量。為 安裝在光電^f全測裝置前端反映前部軌道參數(shù)的LED燈1;圖中為安裝在光電 檢測裝置前端的左右兩個(gè)入射窗2、 3,左右兩塊柱面鏡4、 5,用來將l燈 聚焦為線光源、兩個(gè)線陣CCD器件6、 7的傳4文面上，圖中所示為燈l通過 柱面鏡所成的線光源8、 9。用于搗固車的線路參數(shù)光電測試方法裝置在檢測點(diǎn)間的相對位置關(guān)系
為AB=13000~115000mm (連續(xù)變化)，BC=4500 6000mm (連續(xù)變化)， CD=5500mm，的情況下能夠達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)為 1 、水平測量范圍為± 500 mm,精度為± 0 .2mm:
2、 垂直測量范圍為± 280 mm,精度為± 0 .2mm:
3、 通過以太網(wǎng)傳輸?shù)臋z測信號輸出的最高刷新頻率不低于150Hz。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型的結(jié) 構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作 的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，其特征是由固態(tài)光電接收裝置和照明光源組成，所述固態(tài)光電接收裝置由四個(gè)光學(xué)成像透鏡組、4個(gè)CCD電荷耦合器件和相應(yīng)的處理電路板組成，且由每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光電系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，其 特征是所述成像透鏡組的透鏡為凸形柱面鏡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置， 其特征是所述成像透鏡組前后并排的兩套凸形柱面鏡與水平面分別成45° 和135°安裝，兩凸形柱面鏡間夾角為90° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，其 特征是所述照明光源采用LED白熾燈。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，其 特征是所述LED白熾燈的設(shè)置位置是其發(fā)出的光線通過并排兩個(gè)凸形柱面 鏡成像在與CCD器件的像敏陣列垂直的位置上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于搗固車的鐵路線路參數(shù)光電測試裝置，其特征是由固態(tài)光電接收裝置和照明光源組成，所述固態(tài)光電接收裝置由四個(gè)光學(xué)成像透鏡組、4個(gè)CCD電荷耦合器件和相應(yīng)的處理電路板組成，且由每兩個(gè)光學(xué)透鏡組和兩個(gè)CCD器件形成獨(dú)立的光電系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果該裝置采用高精度的線陣CCD光電傳感器對能夠反映軌道線路參數(shù)的光信號進(jìn)行快速采集并通過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算而獲得線路參數(shù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給搗固車控制系統(tǒng)主機(jī)，可以提高搗固車測量軌道參數(shù)的速度與精度。
文檔編號G01B11/00GK201158790SQ20082007396
公開日2008年12月3日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者王慶有 申請人:天津市開希機(jī)器視覺技術(shù)有限公司