一種靜態(tài)鐵路軌道組件輪廓尺寸及病害光學(xué)檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜態(tài)鐵路軌道組件輪廓尺寸及病害光學(xué)檢測系統(tǒng)，更確切地說是一種對鐵路軌道組件在所加載荷不能使其變形的靜止?fàn)顟B(tài)下的鐵路軌道組件狀態(tài)進(jìn)行全面檢測的光學(xué)檢測系統(tǒng)。與靜態(tài)鐵路檢測相對的是在鐵路軌道上加載了諸如客貨運(yùn)列車、軌道車和軌道檢測車等足以讓鐵路軌道組件變形的動態(tài)檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]在運(yùn)行鐵路上，無論是因為運(yùn)行列車的緊急加速造成的車輪空轉(zhuǎn)，還是因為緊急制動減速造成的車輪抱死加劇鋼軌頂面波浪形磨損、掉塊，或者是正常運(yùn)行而在軌頭產(chǎn)生的波浪形磨損、肥邊(飛邊)、踏面等原因造成的鋼軌軌頭非正常磨損或斷軌，以及鋼軌軌底坡超標(biāo)等病害均需進(jìn)行檢測。
[0003]在采用特殊研制的鋼軌磨耗測量儀對鋼軌磨損面進(jìn)行測量時，無論是采用接觸型鋼軌磨耗測量儀測頭還是采用激光測距型鋼軌磨耗測量儀的測距激光，均是采集鋼軌磨損面同一點的垂向和側(cè)向的坐標(biāo)值，繪出鋼軌磨損面的曲線，再與標(biāo)準(zhǔn)的鋼軌頂面對比，計算出鋼軌軌頭的磨損量，此檢測過程所需時間不低于120秒。
[0004]在采用軌面波浪形磨損測量儀對鋼軌軌面波浪形磨損進(jìn)行測量時，無論是采用接觸型軌面波浪形磨損測量儀還是采用激光測距型軌面波浪形磨損測量儀，均是將軌面波浪形磨損測量儀順線路方向放置在鋼軌頂面，再移動安裝于軌面波浪形磨損測量儀測頭導(dǎo)軌上的測距測頭采集鋼軌頂面順線路方向的鋼軌頂面的坐標(biāo)值，在檢測出軌面波浪形磨損測量儀測量長度范圍(一般軌面波浪形磨損測量儀的測量范圍為I米，此檢測過程一般都需要120秒)的鋼軌頂面的坐標(biāo)值后，順線路移動軌面波浪形磨損測量儀至其測量范圍長度的一半(因需要檢測的鋼軌頂面波浪形磨損量的范圍往往超出I米，故需將相鄰兩次的測量范圍重合一部分，一般移動距離都是0.5米)，再次啟動軌面波浪形磨損測量儀，檢測出軌面波浪形磨損測量儀測量長度范圍的鋼軌頂面的坐標(biāo)值，如此重復(fù)，最后再合成一定長度的軌面波浪形磨損量。
[0005]因鐵路的兩股鋼軌在運(yùn)行中必須保持向道心的一個傾斜角，以保證列車車輪的錐度與鋼軌頂面重合，以減少鋼軌軌頭的磨損，同時還可以給列車車輪提供一個向心力，保證列車安全運(yùn)行，故必須對軌底坡度進(jìn)行檢測。在采用內(nèi)部安裝有傾角傳感器的軌底坡測量儀對鋼軌底面的坡度進(jìn)行檢測時，首先要將軌底坡測量儀的軌枕坡度檢測基準(zhǔn)面放置在軌枕上，測量軌枕的水平傾角，再將軌底坡測量儀的軌底坡度檢測基準(zhǔn)面卡在鋼軌的軌底面，測量出當(dāng)前鋼軌底部的水平傾角，兩個角度值之差即為當(dāng)前鋼軌的軌底坡度值，故同一軌枕兩側(cè)鋼軌的軌底坡度測量需進(jìn)行三次傾斜角度測量，并進(jìn)行兩次的計算才能夠得到，一次測量耗時不低于60秒左右，檢測效率低下。
[0006]而目前對因為列車運(yùn)行的振動造成的鋼軌扣件組合螺母松動或脫落的檢測以及對混凝土軌枕、無砟軌道軌枕板的裂紋和掉塊等損傷則是采用人工目測手工記錄的方式實施，檢測效率低，亟待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精確而快速的，能避免人為失誤的光學(xué)檢測系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用技術(shù)方案如下:
一種靜態(tài)鐵路軌道組件輪廓尺寸及病害光學(xué)檢測系統(tǒng)，包括一字型強(qiáng)光光源、環(huán)形強(qiáng)光光源、光學(xué)檢測用高速照相機(jī)、圖像處理卡、計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)、數(shù)據(jù)、電源電纜、走行式機(jī)械構(gòu)架、里程傳感器，所述里程傳感器安裝在走行式機(jī)械構(gòu)架上的車輪上，所述軌道組件包含了鋼軌、鋼軌扣件組合、軌枕、道砟、無砟軌道軌枕板，所述安裝于走行式機(jī)械構(gòu)架上位于同一股鋼軌同一側(cè)且高于軌面的一臺光學(xué)檢測用高速照相機(jī)和一臺一字型強(qiáng)光光源構(gòu)成一套鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測組，所述分別安裝于走行式機(jī)械構(gòu)架上位于同一股鋼軌兩側(cè)的兩套鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測組構(gòu)成一個單股鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元，所述安裝于走行式機(jī)械構(gòu)架上位于鐵路兩股鋼軌且高于鋼軌頂面的上方的兩個單股鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元構(gòu)成一套完整的鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測分系統(tǒng)，所述安裝于走行式機(jī)械構(gòu)架上位于鋼軌頂面上方的一臺光學(xué)檢測用高速照相機(jī)和套裝于高速照相機(jī)鏡頭外圈的一臺環(huán)形強(qiáng)光光源構(gòu)成一個軌道病害一體化軌道病害光學(xué)檢測單元，所述安裝于走行式機(jī)械構(gòu)架上位于兩股鋼軌頂面上方的兩個軌道病害一體化軌道病害光學(xué)檢測單元構(gòu)成一套完整的軌道病害光學(xué)檢測分系統(tǒng)，
進(jìn)一步地，所述鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測分系統(tǒng)和軌道病害一體化軌道病害光學(xué)檢測分系統(tǒng)的光學(xué)檢測用高速照相機(jī)均用數(shù)據(jù)、電源電纜經(jīng)圖像處理卡與計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述安裝于可在兩股鋼軌上走行的走行式機(jī)械構(gòu)架上構(gòu)成鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元的兩組一字型強(qiáng)光光源的位置必須處于鋼軌兩側(cè)面高于軌道頂面的位置，兩組一字型強(qiáng)光光源發(fā)出的兩組斜向一字型強(qiáng)光面具有共面性，且垂直于鋼軌的中心線，保證兩組斜向一字型強(qiáng)光面投射到鋼軌和鋼軌扣件組合側(cè)面時形成比環(huán)境光強(qiáng)烈的漫反射光線，清晰地標(biāo)識出鋼軌和鋼軌扣件組合的輪廓，保證斜向安裝的高速照相機(jī)能夠采集到清晰的鋼軌及鋼軌扣件組合的輪廓圖像。
[0010]進(jìn)一步地，所述安裝于可在兩股鋼軌上走行的走行式機(jī)械構(gòu)架上的構(gòu)成鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元的高速照相機(jī)的位置必須處于鋼軌兩側(cè)高于軌道頂面的斜向位置，保證高速照相機(jī)能夠拍攝到一字型強(qiáng)光面照射到鋼軌及鋼軌扣件組合兩側(cè)所形成的漫反射光線，通過圖像處理卡及計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)的處理，結(jié)合高速照相機(jī)的拍攝角度進(jìn)行修正后得到準(zhǔn)確的鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓，并合成一幅完整的鋼軌及鋼軌扣件組合斷面輪廓圖像，再通過機(jī)器視覺軟件的計算得到準(zhǔn)確的鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓數(shù)據(jù)。
[0011]進(jìn)一步地，所述計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)計算出的鋼軌外部尺寸與計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌外形尺寸相比較后，計算出軌頭的磨損、掉塊，肥邊(飛邊)、踏面等原因造成的鋼軌磨損量。
[0012]進(jìn)一步地，所述利用計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)計算出的鋼軌的外部尺寸，計算出同一股鋼軌在一定距離內(nèi)高度差，計算出鋼軌的波浪形磨損值，用于判定同一股鋼軌在一定距離內(nèi)的鋼軌頂面是否需要打磨。
[0013]進(jìn)一步地，所述利用計算機(jī)(或筆記本電腦又或掌上電腦)計算出的鋼軌的外部尺寸，計算出鋼軌的軌底坡度，用于判定鋼軌的軌底坡度是否需要調(diào)整。
[0014]進(jìn)一步地，所述鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元所檢測出的鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸用于計算包括扣件壓緊螺母頂面距扣件壓緊螺栓頂面的距離(包含扣件壓緊螺母頂面以上的扣件壓緊螺栓剩余的螺紋數(shù)量)、扣件壓緊螺母頂面距鋼軌扣件外側(cè)頂面的距離、扣件壓緊螺母頂面距鋼軌鐵墊板外側(cè)頂面的距離等關(guān)鍵參數(shù)，檢測出包括扣件壓緊螺母松動、扣件壓緊螺母丟失、鋼軌扣件丟失等鋼軌扣件組合的病害，計算出鋼軌扣件的失效率、扣件壓緊螺母丟失率、鋼軌扣件丟失率等參數(shù)，同時拍攝并存儲下鋼軌扣件壓緊螺母丟失、鋼軌扣件丟失等病害的圖像。
[0015]進(jìn)一步地，所述單套鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元可以單獨(dú)測量單側(cè)鋼軌及鋼軌扣件組合輪廓斷面尺寸，也可以同時使用兩套鋼軌及鋼軌扣件組合的輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測單元構(gòu)成一套鋼軌及鋼軌扣件組合的輪廓斷面尺寸光學(xué)檢測分系統(tǒng)，對鐵路兩側(cè)的兩股鋼軌及鋼軌扣件組合的輪廓斷面尺寸同時檢測。
[0016]進(jìn)一步地，所述安裝于可在兩股鋼軌上走行的走行式機(jī)械構(gòu)架上的構(gòu)成軌道病害一體化光學(xué)圖像檢測分系統(tǒng)的兩組高速照相機(jī)和套裝于高速照相機(jī)鏡頭外的兩組面型強(qiáng)光光源均固