專利名稱：鋼軌軌頭斷面檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋼軌軌頭斷面的檢測儀器，具體來說，涉及一種用于鋼軌軌頭斷面輪廓幾何尺寸的全面檢測及分析的儀器。
技術(shù)背景隨著我國鐵路的不斷提速，高速、重載鐵路的發(fā)展，使鐵路鋼軌的負荷急劇增加，加快了鋼軌的磨損。準確、快速地提供鋼軌的磨損狀況是研究鋼軌的磨損規(guī)律，及時進行鋼軌修養(yǎng)，確保鐵路行車安全的需要。目前鐵路工務部門采用的鋼軌磨損檢測工具很多，普遍采用的是游標的測量原理，其共同的缺陷是檢測的準確性差，測量結(jié)果依賴于檢測者的操作，檢測結(jié)果管理困難，且測量裝置結(jié)構(gòu)復雜，所以在現(xiàn)場的實用性差。
實用新型的內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，測量數(shù)據(jù)精確，不受測量者情緒干擾，可應用于計算機管理的鋼軌軌頭斷面檢測儀。
本實用新型進一步的目的在于提供一種在軌道上安裝固定方便的鋼軌軌頭斷面檢測儀。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
采用激光掃描形式的極坐標法測量原理設(shè)計，其構(gòu)成包括機械測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置兩部分；其特征在于，機械測量裝置主要由可自由擺動的轉(zhuǎn)動臂、機架、激光位移傳感器和角度傳感器等組成；轉(zhuǎn)動臂安裝在機架上，轉(zhuǎn)動臂的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌的型心線成一銳角(其中更合適的是10°-20°角，最優(yōu)選的是15°角)；激光位移傳感器安裝于轉(zhuǎn)動臂的前部，在轉(zhuǎn)動臂的回轉(zhuǎn)過程中，激光位移傳感器繞鋼軌軌頭作回轉(zhuǎn)運動，掃描鋼軌軌頭輪廓；角度傳感器安裝于轉(zhuǎn)動臂的后部，可在轉(zhuǎn)動臂轉(zhuǎn)動的同時，測量轉(zhuǎn)動臂回轉(zhuǎn)的角度。
為實現(xiàn)本實用新型的進一步的目的，在機架上安裝至少5個磁座左側(cè)前后各一個，用于于確保機架與鋼軌的前后平行；機架下部至少2個(優(yōu)選3個)，用于保證機架與鋼軌頂部的貼合；右側(cè)一個，起夾緊作用。
鋼軌軌頭的測量由數(shù)據(jù)采集處理裝置控制。該數(shù)據(jù)采集處理裝置以單片機(最好為嵌入式系統(tǒng))為中心，可通過按鍵操作選擇必要的參數(shù)，如所測量的線路名稱、測點位置、鋼軌軌型等。檢測的數(shù)據(jù)實時存儲于內(nèi)存中。
每次測量后可顯示測量的結(jié)果和圖形，可選擇是否存儲到大容量FLASH中。測量的結(jié)果可通過RS232接口或U盤導入到計算機中進行必要的后續(xù)處理處理鋼軌軌頭的斷面尺寸數(shù)據(jù)，按照有關(guān)的規(guī)定要求計算鋼軌的磨損量，結(jié)果以報表的方式輸出，用于指導工務維修作業(yè)。
本實用新型采用激光位移傳感器的非接觸測量方式，檢測的精度高，測量結(jié)果可經(jīng)坐標變換，利用模式識別技術(shù)與標準鋼軌進行比照，據(jù)此計算鋼軌軌頭的磨耗。與普通的鋼軌磨損測量尺相比，測量原理完全不同，從根本上排除了定位誤差產(chǎn)生的測量誤差。
本實用新型檢測效率高，在鋼軌上裝夾固定方便，重量輕，體積小，操作輕便，在數(shù)秒內(nèi)可完成一次完整的軌頭斷面測量過程。


圖1為本實用新型一實施例的機械測量裝置側(cè)視圖；圖2為圖1所示機械測量裝置主視圖；圖3為圖1所示實施例的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為圖3所示數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的主界面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施例加以說明。
參見附圖1和附圖2，本實施例的機械測量裝置由激光位移傳感器1，轉(zhuǎn)動臂2，機架3，角度傳感器4，磁座5、左側(cè)夾緊塊6、盒蓋7組成；激光位移傳感器1安裝在轉(zhuǎn)動臂2的前端，轉(zhuǎn)動臂2和機架3通過軸承聯(lián)接，使轉(zhuǎn)動臂2回轉(zhuǎn)中心與機架3保持為15°的角度；轉(zhuǎn)動臂2的后部安裝有角度傳感器4，盒蓋7對其起保護的作用，同時在盒蓋7上還安裝了與數(shù)據(jù)采集處理裝置連接的接口8；在機架3上還安裝了5個磁座5，其中安裝于機架3側(cè)面的2個可保證機架3中心線與被測鋼軌軌頭型心線基本平行，機架3底部3個磁座保證機架3與鋼軌的頂面貼合；夾緊塊6通過直線軸承與機架3相連，夾緊塊6上也安裝了1個磁座，保證機架3左側(cè)與被測鋼軌的定位。儀器安裝于鋼軌上后，轉(zhuǎn)動臂2的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌型心線成一斜角，轉(zhuǎn)動臂2轉(zhuǎn)動時，安裝于轉(zhuǎn)動臂2前部的激光位移傳感器1即可繞鋼軌軌頭轉(zhuǎn)動。激光位移傳感器1和角度傳感器4測量的信號通過接口8與數(shù)據(jù)采集處理裝置連接，在數(shù)據(jù)采集處理裝置的控制下，等間距地記錄激光位移傳感器1和角度傳感器4的數(shù)值，據(jù)此作為檢測鋼軌軌頭斷面輪廓的原始數(shù)據(jù)。
圖3為本實用新型的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本實施例之單片機采用LPC2100嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)自帶A/D轉(zhuǎn)換和標準的RS232接口和UART接口，設(shè)計了16鍵的觸摸鍵盤作為輸入裝置，液晶屏作為輸出顯示器，采用了大存儲量的FLASH芯片作為系統(tǒng)存儲器。軟件系統(tǒng)建立在μCOSII操作系統(tǒng)上，采用C語言編程。激光位移傳感器和角度傳感器信號通過各自的信號調(diào)理電路進入系統(tǒng)的主板，以角度傳感器的輸入作為時標信號，控制進行等間距的數(shù)據(jù)采樣。測量后進行數(shù)據(jù)處理，以圖形方式顯示測量的鋼軌軌頭平面圖。測量結(jié)果存入到大容量的FLASH芯片中，可以通過RS232接口通訊或通過U盤將測量結(jié)果導入計算機中。
圖4是圖3所示數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的主界面圖，其包括了6項功能。(1)鋼軌測量在進行測量前可通過按鍵操作選擇進行鋼軌的軌型、線路名稱、行別、左右軌、測點里程、測量人姓名等參數(shù)的輸入，進行鋼軌的測量時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動臂，系統(tǒng)自動記錄測量結(jié)果，結(jié)束時以圖形方式顯示測量結(jié)果；(2)查詢數(shù)據(jù)可查看已測量鋼軌的記錄情況和軌頭斷面輪廓；(3)導出數(shù)據(jù)記錄于系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)通過RS232接口與計算機進行通訊，或采用U盤將結(jié)果導入計算機中，以進行后續(xù)處理；(4)狀態(tài)監(jiān)測可實時查看電源電壓和傳感器的輸出結(jié)果；(5)系統(tǒng)設(shè)置可為測量系統(tǒng)設(shè)置日期和時間，格式化系統(tǒng)內(nèi)存，為處理系統(tǒng)設(shè)定線路名稱、檢測人員姓名等；(6)退出系統(tǒng)測量結(jié)束后，退出關(guān)機。
權(quán)利要求1.一種鋼軌軌頭斷面檢測儀，包括機械測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置兩部分，其特征在于，機械測量裝置包括可自由擺動的轉(zhuǎn)動臂(2)、機架(3)、激光位移傳感器(1)和角度傳感器(4)，所述轉(zhuǎn)動臂(2)安裝在機架(3)上，轉(zhuǎn)動臂(2)的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌的型心線成一銳角，所述激光位移傳感器(1)安裝于轉(zhuǎn)動臂(2)的前部，所述角度傳感器(4)安裝于轉(zhuǎn)動臂(2)的后部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌軌頭斷面檢測儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動臂(2)的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌的型心線成10°-20°銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌軌頭斷面檢測儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動臂(2)的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌的型心線成15°銳角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼軌軌頭斷面檢測儀，其特征在于，所述機架(3)上安裝有至少5個磁座(5)，其中左側(cè)前后各一個，機架下部至少2個，右側(cè)一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼軌軌頭斷面檢測儀，其特征在于，所述機架(3)下部安裝的磁座為3個。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼軌軌頭斷面檢測儀，其包括機械測量裝置和數(shù)據(jù)采集處理裝置兩部分，機械測量裝置包括可自由擺動的轉(zhuǎn)動臂(2)、機架(3)、激光位移傳感器(1)和角度傳感器(4)，所述轉(zhuǎn)動臂(2)安裝在機架(3)上，轉(zhuǎn)動臂(2)的回轉(zhuǎn)軸線與鋼軌的型心線成一銳角，所述激光位移傳感器(1)安裝于轉(zhuǎn)動臂(2)的前部，所述角度傳感器(4)安裝于轉(zhuǎn)動臂(2)的后部，機架(3)上安裝有至少5個磁座(5)。本實用新型檢測效率高，在鋼軌上裝夾固定方便，重量輕，體積小，操作輕便，在數(shù)秒內(nèi)可完成一次完整的軌頭斷面測量過程。
文檔編號G01B11/02GK2849650SQ20052005235
公開日2006年12月20日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者傅勤毅 申請人:傅勤毅