本發(fā)明專利涉及軌道結(jié)構(gòu)檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種軌道板尺寸快速檢測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著高速鐵路的大發(fā)展，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。高速鐵路要求高平順性，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板的關(guān)鍵尺寸是否滿足要求成為影響高速鐵路平順性的重要因素。

目前，對(duì)于軌道板尺寸的檢測(cè)方法有采用游標(biāo)卡尺或萬(wàn)能角度尺和配套工裝的人工檢測(cè)方法、基于全站儀的定點(diǎn)檢測(cè)方法和采用攝影測(cè)量方法等。其中，采用游標(biāo)卡尺等人工方法檢測(cè)精度足夠高，但是檢測(cè)效率很低，且檢測(cè)的人為誤差難以控制；采用攝影測(cè)量方法，需要布置相當(dāng)數(shù)量的標(biāo)記點(diǎn)，測(cè)試準(zhǔn)備工序多，效率難以提高，且精度的穩(wěn)定性難以保證。

以目前主流的利用全站儀檢測(cè)方式為例，熟練的操作人員每檢測(cè)一塊軌道板也需要30分鐘左右，其檢測(cè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)速度，因此對(duì)生產(chǎn)效率有著很大制約。

提供一種新的高效的檢測(cè)檢測(cè)方法和裝置成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)軌道板尺寸的檢測(cè)裝置，所述軌道板具有主體和設(shè)置于主體之上的承載臺(tái)，包括：

能夠容納軌道板的橋形的框架單元，所述軌道板布置在xy平面上；

設(shè)置于所述框架單元上且能夠沿所述框架單元在xy平面上同步運(yùn)動(dòng)的線激光光源和圖像拍攝單元，所述線激光光源能夠依次照射所述承載臺(tái)的不同位置以在其表面形成斷面輪廓，所述圖像拍攝單元能夠記錄每一個(gè)斷面輪廓；以及

能夠根據(jù)所述每一個(gè)斷面輪廓獲取整個(gè)承載臺(tái)三維形狀的控制單元。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述承載臺(tái)具有多個(gè)，所述控制單元獲取每一個(gè)所述承載臺(tái)的三維形狀后，控制所述線激光光源和圖像拍攝單元移動(dòng)至下一承載臺(tái)位置。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述框架單元包括：

間隔地平行設(shè)置的第一架體和第二架體；

一端和所述第一架體連接，另一端和所述第二架體連接的第三架體，所述第一架體、第二架體和第三架體組成能夠容納所述軌道板的橋形，所述線激光光源和圖像拍攝單元設(shè)置于所述第三架體上；

用于驅(qū)動(dòng)所述第三架體的兩端同步地沿著所述第一架體和所述第二架體運(yùn)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)單元；

用于驅(qū)動(dòng)所述線激光光源和所述圖像拍攝單元同步地沿著所述第三架體運(yùn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)單元。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述線激光光源保持垂直于所述軌道板設(shè)置；所述圖像拍攝單元設(shè)置于所述線激光光源下方，且和所述軌道板之間呈夾角α≤90°。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述圖像拍攝單元采用面陣相機(jī)。

此外，本發(fā)明還提供了一種軌道板的尺寸檢測(cè)方法，所述軌道板具有主體和設(shè)置于主體之上的承載臺(tái)，包括步驟：

搭建能夠容納軌道板的橋形的框架單元，使所述軌道板布置在xy平面上；

使線激光光源和圖像拍攝單元沿所述框架單元在xy平面上同步運(yùn)動(dòng)；

以所述線激光光源依次照射所述承載臺(tái)的不同位置以在其表面形成斷面輪廓；

以所述圖像拍攝單元記錄每一個(gè)斷面輪廓；

控制單元根據(jù)所述每一個(gè)斷面輪廓獲取整個(gè)承載臺(tái)三維形狀，并解算出所需部位的尺寸。

本發(fā)明提供的軌道板的尺寸檢測(cè)裝置和方法可以實(shí)現(xiàn)軌道板關(guān)鍵部位尺寸的快速、連續(xù)檢測(cè)，在此過(guò)程中相比于現(xiàn)有技術(shù)不需要人工干預(yù)，顯著提高了檢測(cè)速度和操作便利性，從而解決軌道板檢驗(yàn)中的難題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中使用的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中提供的軌道板的尺寸檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)；

圖2為軌道板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為承載臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為承載臺(tái)某一斷面的輪廓線；

圖5為承載臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的軌道板的尺寸檢測(cè)裝置的線激光光源和圖像拍攝單元的位置示意圖；

圖7顯示了圖3中f-f斷面的輪廓線。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。在此說(shuō)明，顯然，附圖所示僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，目的是使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特征。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以根據(jù)所公開的附圖及其說(shuō)明，做出修改或其他等同的變型或替代方案。因此，本發(fā)明的范圍并不受這些附圖和說(shuō)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施方式提供的用于檢測(cè)軌道板尺寸的檢測(cè)裝置，包括框架單元1、線激光光源2、圖像拍攝單元3和控制單元4。

結(jié)合圖2所示，軌道板5具有主體51和設(shè)置于主體51之上的承載臺(tái)52?？蚣軉卧?呈橋形，其能夠容納布置在xy平面上的軌道板5。線激光光源2和圖像拍攝單元3設(shè)置于所述框架單元1上，且能夠同步地沿框架單元1在xy平面上運(yùn)動(dòng)。線激光光源2能夠依次照射承載臺(tái)52的不同位置以在其表面形成斷面輪廓，例如，在圖3中的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e位置形成斷面輪廓。圖像拍攝單元3則在此過(guò)程中記錄下每一個(gè)斷面的輪廓，如圖4所示為某一個(gè)端面的輪廓線?？刂茊卧?則能夠根據(jù)每一個(gè)斷面輪廓獲取整個(gè)承載臺(tái)52三維形狀，如圖5所示。

具體而言，假設(shè)圖3中輪廓線a-a和b-b相鄰，圖像拍攝單元3獲取的輪廓線a-a為一直線，之后獲取的輪廓線b-b為折線，控制單元4判定a-a處為承載臺(tái)52的起始位置。假設(shè)圖2中輪廓線d-d和e-e相鄰，圖像拍攝單元3獲取的獲取的輪廓線d-d為折線，之后獲取的輪廓線e-e為一直線，控制單元4判定該e-e處為承載臺(tái)52的截止位置?？刂茊卧?以輪廓線a-a至輪廓線e-e之間的所有輪廓線組成整個(gè)承載臺(tái)52三維形狀。

如圖2所示，軌道板5的主體51上具有兩排沿其y向分布的承載臺(tái)52，且承載臺(tái)之間相互間隔，控制單元4每獲取一個(gè)承載臺(tái)52的三維形狀后，控制線激光光源2和圖像拍攝單元3移動(dòng)至下一承載臺(tái)52的位置，最終獲取所有承載臺(tái)52的三維形狀。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，框架單元1包括第一架體11、第二架體12和第三架體13。第一架體11和第二架體12間隔地平行設(shè)置，第三架體13的一端和第一架體11連接，另一端和第二架體12連接，三者組成能夠容納軌道板5的橋形框架。線激光光源2和圖像拍攝單元3設(shè)置于第三架體13上。第一驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)第三架體13的兩端同步地沿著第一架體11和第二架體12運(yùn)動(dòng)(即沿y向運(yùn)動(dòng))。第二驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運(yùn)動(dòng)(即沿x向運(yùn)動(dòng))。第一驅(qū)動(dòng)單元可以由伺服服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡組成，，該種傳動(dòng)裝置安裝方便、傳動(dòng)精度較高。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，第一架體11和第二架體12的底端用地腳螺栓與地面聯(lián)接。此外，參照?qǐng)D1，框架單元1還可以包括連接于第一架體11和第二架體12端部的第四架體14和第五架體15，以用于增強(qiáng)整個(gè)框架單元1的剛性。第一架體11和第二架體12的底部可以設(shè)置底座，第四架體14和第五架體15的兩端可以焊接在第一架體11和第二架體12的底座上，其接合面再以螺釘聯(lián)接。

控制單元4和上述第一驅(qū)動(dòng)單元、第二驅(qū)動(dòng)單元電連接或者通信連接。當(dāng)采用電連接時(shí)，第一架體11、第二架體12和第三架體13上設(shè)置有用于容納電纜的走線槽以及托鏈，以避免電纜暴露在外部或者發(fā)生纏繞。

第一架體11、第二架體12和第三架體13上均設(shè)置有行程開關(guān)和零位開關(guān)，以限制第三架體13沿著第一架體11和第二架體12的移動(dòng)位置(y向移動(dòng)位置)，以及線激光光源2和圖像拍攝單元3在第三架體13上的移動(dòng)位置(x向移動(dòng)位置)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，如圖6所示，線激光光源保持垂直于軌道板5設(shè)置，圖像拍攝單元3設(shè)置于線激光光源2下方，且和軌道板5之間呈夾角α≤90°。所述圖像拍攝單元3采用面陣相機(jī)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，用于檢測(cè)軌道板尺寸的檢測(cè)裝置還包括線陣相機(jī)，其和線激光光源2設(shè)置在一起，即垂直于軌道板5設(shè)置。線陣相機(jī)能夠獲取由上方拍攝承載臺(tái)51，進(jìn)而獲得承載臺(tái)51的平面圖像，為下述的解算步驟作為參考。

本發(fā)明還提供了一種軌道板的尺寸檢測(cè)方法包括步驟：

搭建能夠容納軌道板5的橋形的框架單元1，使軌道板5布置在xy平面上；

使線激光光源2和圖像拍攝單元3沿框架單元1在xy平面上同步運(yùn)動(dòng)；

以線激光光源2依次照射承載臺(tái)52的不同位置以在其表面形成斷面輪廓；

以圖像拍攝單元3記錄每一個(gè)斷面輪廓；

控制單元4根據(jù)每一個(gè)斷面輪廓獲取整個(gè)承載臺(tái)52三維形狀，并解算出所需部位的尺寸。

具體而言，控制單元4獲取整個(gè)承載臺(tái)52三維形狀，然后以圖3中f-f斷面的輪廓線為準(zhǔn)，參照?qǐng)D7所示，該f-f輪廓線為承載臺(tái)52在y方向上的處于最中部的輪廓線，解算出承軌面坡度(150mm范圍內(nèi))、同一承軌槽兩相鄰套管中心距、單個(gè)承軌臺(tái)鉗口距離、承軌臺(tái)與鉗口面夾角、承軌臺(tái)外鉗口距外側(cè)套管中心距、預(yù)埋套管處承軌臺(tái)橫向位置偏差、預(yù)埋套管處承軌臺(tái)垂向位置偏差、承軌臺(tái)間外鉗口間距、扣件間距、單側(cè)承軌面中央翹曲量、套管凸起高度。

進(jìn)一步地，可以將圖2中帶有“×”標(biāo)記的四個(gè)承載臺(tái)52的承載面高度值進(jìn)行平均計(jì)算，獲取軌道板四角的承軌面水平。將單側(cè)9個(gè)承軌臺(tái)52的承載面高度值進(jìn)行平均計(jì)算，獲取承軌臺(tái)直線度。由于承載面具有坡度，因此承載面高度值以圖3所述的承載面的中間位置為準(zhǔn)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，框架單元1包括第一架體11、第二架體12和第三架體13。第一架體11和第二架體12間隔地平行設(shè)置，第三架體13的一端和第一架體11連接，另一端和第二架體12連接，三者組成能夠容納軌道板5的橋形。線激光光源2和圖像拍攝單元3設(shè)置于第三架體13上。第一驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)第三架體13的兩端同步地沿著第一架體11和第二架體12運(yùn)動(dòng)(即沿y向運(yùn)動(dòng))。第二驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運(yùn)動(dòng)(即沿x向運(yùn)動(dòng))。

工作時(shí)，控制單元4控制第一驅(qū)動(dòng)單元先使第三架體13沿著第一架體11和第二架體12運(yùn)動(dòng)(即沿y向運(yùn)動(dòng))，此時(shí)控制單元4能夠獲知該處的y值，即可以獲得處于該位置的承載臺(tái)52在軌道板5上的y向坐標(biāo)值。然后控制單元4控制第二驅(qū)動(dòng)單元使線激光光源2和圖像拍攝單元3同步地沿著第三架體13運(yùn)動(dòng)(即沿x向運(yùn)動(dòng))，進(jìn)而獲取該處的承載臺(tái)52整體三維形狀。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，線激光光源保持垂直于軌道板5設(shè)置，圖像拍攝單元3設(shè)置于線激光光源2下方，且和軌道板5之間呈夾角α≤90°。所述圖像拍攝單元3采用面陣相機(jī)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。