分布式鐵路鋼軌件尺寸參數(shù)測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵路測量技術領域，特別涉及一種鐵路鋼軌件的測量裝置。
【背景技術】
[0002]我國幅員遼闊，人口眾多，經(jīng)濟高速發(fā)展，人口及各種資源的流動需求日益提高，物流業(yè)飛速發(fā)展。在此大背景下鐵路運輸?shù)幕A設施建設能力和水平有了飛躍式的進步。截止2014年底，全國鐵路營業(yè)里程突破11.2萬公里，其中高速鐵路營業(yè)里程突破1.6萬公里，位居世界第一。在我國眾多的交通運輸方式中，鐵路運輸承擔著60%以上的運輸能力，大部分與國計民生息息相關的重要資源和大部分中長途旅客運輸都是由鐵路運輸源源不斷地運往祖國各地。我國的鐵路建設已經(jīng)邁入了高速、重載、高密度的新階段。作為鐵路運輸?shù)闹匾A設施，鋼軌是鐵路軌道的基本承重結構，用于引導機車車輛行駛，同時為車輪的滾動提供最小阻力的接觸面。鋼軌要求有足夠的承載能力、抗彎強度、斷裂韌性、穩(wěn)定性及耐腐性能。鋼軌必須承受巨大的壓力，需要質素極高的鋼材?，F(xiàn)代使用的鋼軌切面成“工”字形，分為與車輪接觸的軌頭、中間的軌腰及底部的軌底。不同的路線對鋼軌的強度、穩(wěn)定性及耐磨性都有不同的要求。在鋼軌的設計和加工過程中，不僅需要考慮鋼軌自身的加工精度，同時還需要考慮鋼軌聯(lián)結零件的裝配方式和裝配精度，盡可能保持鋼軌與聯(lián)結零件的統(tǒng)一性，以抵抗彎曲和位移。因此為了確保鐵路運輸安全和長效穩(wěn)定工作，確保人民生命和財產(chǎn)安全，就需要在加工中嚴格遵照工藝要求，保證鋼軌的加工尺寸和精度。因此，加工完成后，鋼軌件各項尺寸參數(shù)的測量檢驗成為一項極為重要的安全生產(chǎn)工序。
[0003]鐵路鋼軌生產(chǎn)過程中，對鋼軌尺寸測量的參數(shù)主要包括:鋼軌端面尺寸測量，即測量軌頭、軌腰、軌底以及軌高的距離參數(shù)；鋼軌長度測量；鋼軌側面聯(lián)結零件固定鉆孔尺寸參數(shù)的測量，即測量孔距和孔徑參數(shù)。目前實際的鋼軌生產(chǎn)過程中，測量方式往往還是采用由現(xiàn)場工人拉鋼卷尺進行距離測量的手段，由于量具精度、視覺誤差、人員素質和情緒等因素的影響，會對測量結果產(chǎn)生或大或小的影響，這些誤差在列車低速運行時對行車安全造成的影響幾乎可以忽略，但是當高速列車通過時，由于制造精度誤差造成的沖擊會成倍增長，將會影響鋼軌的設計壽命，更嚴重地會影響列車的行車安全，甚至發(fā)生事故，危及生命和財產(chǎn)安全。因此急需一種自動化程度和測量精度更高的鐵路鋼軌件尺寸參數(shù)測量裝置來輔助現(xiàn)場工人進行尺寸測量工作，在提高效率、提高精度的同時降低工人勞動強度，保障鐵路安全生產(chǎn)。
[0004]另外，鋼軌生產(chǎn)車間中會有多個生產(chǎn)區(qū)段，獨立完成或協(xié)同完成生產(chǎn)加工工序，有時需要共享同一鋼軌的外形尺寸，避免重復測量產(chǎn)生冗余工作量，降低了生產(chǎn)效率。
[0005]因此在鋼軌件尺寸參數(shù)測量裝置的基礎上，通過分布式系統(tǒng)技術實現(xiàn)分布式鐵路鋼軌件尺寸參數(shù)測量裝置。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種成本低、自動化程度高、測量精度高、能夠對測量參數(shù)進行統(tǒng)一控制、管理和調度的分布式鐵路鋼軌件尺寸參數(shù)測量裝置。
[0007]本發(fā)明包括尺寸參數(shù)測量終端、分布式無線數(shù)據(jù)通信信道和中央數(shù)據(jù)處理單元三大部分。本發(fā)明對鋼軌尺寸測量的參數(shù)包括:鋼軌端面尺寸，包括軌頭、軌腰、軌底以及軌高的距離參數(shù)；鋼軌長度；鋼軌側面聯(lián)結零件固定鉆孔尺寸參數(shù)，包括孔距和孔徑距離參數(shù)。
[0008]所述尺寸參數(shù)測量終端布置于各個需要測量鋼軌尺寸的工作區(qū)段上，其工作方式是通過照相或攝像的方式拍攝鋼軌端面和鋼軌側面聯(lián)結零件固定鉆孔的圖像或視頻，并將圖像或視頻保存在尺寸測量終端的存儲器中。軌道長度的測量是通過激光測距方式通過激光測距傳感器和反光板配合進行測量，并將測量結果存儲在尺寸參數(shù)測量終端的存儲器中。所述尺寸參數(shù)測量終端由圖像或視頻采集模塊、激光測距傳感器及反光板、終端控制器、存儲器、無線收發(fā)模塊、觸控顯示屏、供電模塊和終端支架組成。
[0009]所述圖像或視頻采集模塊為工業(yè)相機或工業(yè)攝像機，在像素指標上為了保障測量精度工業(yè)相機應具備百萬以上像素，優(yōu)選千萬像素工業(yè)相機，連接方式采用千兆以太網(wǎng)或者工業(yè)無線連接方式，為了提高可靠性，優(yōu)選工業(yè)千兆以太網(wǎng)連接方式。
[0010]所述無線收發(fā)模塊采用工業(yè)級無線通信模塊(射頻通信或W1-Fi通信)，為了提高可用性和通用性，優(yōu)選工業(yè)W1-Fi模塊。
[0011]所述供電模塊為尺寸參數(shù)測量終端中的所有電子器件提供電能，包括充電器及電池組，充電器采用交流供電方式，提供電池組充電所要求的電壓。電池組中的電池采用鋰離子電池、鎳氫電池或膠體電池，為了減輕終端重量并縮小終端體積，應優(yōu)先選擇鋰離子電池，為達到終端工作的額定電壓電池組內電池采用串聯(lián)方式供電。
[0012]所述存儲器采用SD卡或者固態(tài)硬盤SSD，為提高可靠性和讀寫速度優(yōu)選固態(tài)硬盤SSD。
[0013]所述終端控制器為尺寸參數(shù)測量終端的主控單元，采用帶操作系統(tǒng)的ARM設備或微型工業(yè)PC，用于連接并控制各個模塊。終端控制器內置工業(yè)無線通信接口控制器、千兆以太網(wǎng)接口控制器、串行口控制器、USB總線控制器、液晶顯示器控制器、SATA接口控制器或SD卡接口控制器用于與各個模塊進行通信。
[0014]所述尺寸參數(shù)測量終端的各模塊之間的連接方式為:終端控制器通過工業(yè)無線通信接口控制器或千兆以太網(wǎng)接口連接圖像或視頻采集模塊，終端控制器通過SATA接口控制器或SD卡接口控制器連接存儲器，終端控制器通過USB總線控制器或串行口控制器連接無線收發(fā)模塊，終端控制器通過串行口控制器連接激光測距傳感器，終端控制器通過串行口控制器連接觸摸顯示屏的觸控板，終端控制器通過液晶顯示器控制器連接觸摸顯示屏的顯示屏。
[0015]所述圖像或視頻采集模塊、終端控制器、存儲器、無線收發(fā)模塊、觸控顯示屏、供電模塊都固定于終端支架上，激光測距傳感器通過導線外置連接于終端控制器上。反光板置于被測鋼軌終點處，垂直于激光測距傳感器發(fā)出的激光光束。
[0016]尺寸參數(shù)測量終端在使用時由工作人員將其工業(yè)相機或工業(yè)攝像機鏡頭對準工作臺上的鋼軌待測部分，將激光測距傳感器置于鋼軌起點，對準鋼軌終點放置的反光板，然后點擊觸摸顯示屏上的鋼軌測量按鈕，完成鋼軌尺寸測量。
[0017]所述分布式無線數(shù)據(jù)通信信道由一個或一個以上的無線基站以及尺寸參數(shù)測量終端的無線收發(fā)模塊和中央數(shù)據(jù)處理單元的無線收發(fā)模塊組成，為了提高通信效率，它們之間的無線連接方式優(yōu)選工業(yè)W1-Fi。分布式無線數(shù)據(jù)通信信道在多個尺寸參數(shù)測量終端以及中央數(shù)據(jù)處理單元的無線收發(fā)模塊之間采用有基站和自組織兩種通信模式并行地組成分布式系統(tǒng)，且優(yōu)先運行于有基站模式下，當無線基站發(fā)生故障時，分布式無線數(shù)據(jù)通信信道切換為自組織模式。所述分布式無線數(shù)據(jù)通信信道的無線基站在布置時應均勻分布在車間廠房中心線上，以保障無線信號的有效覆蓋。各無線基站以及尺寸參數(shù)測量終端和中央數(shù)據(jù)處理單元的無線收發(fā)模塊應位于同一局域網(wǎng)中，以實現(xiàn)互聯(lián)互通。
[0018]有基站模式下，分布式無線數(shù)據(jù)通信信道上數(shù)據(jù)信號和控制信號的傳輸是由一個尺寸參數(shù)測量終端的無線收發(fā)模塊開始到中央數(shù)據(jù)處理單元的無線收發(fā)模塊終止。自組織模式下，分布式無線數(shù)據(jù)通信信道上數(shù)據(jù)信號和控制信號的傳輸是由一個尺寸參數(shù)測量終端的無線收發(fā)模塊開始到另一個尺寸參數(shù)測量終端的無線收發(fā)模塊終止。
[0019]中央數(shù)據(jù)處理單元位于車間廠房的任意位置，為了保障其可靠無干擾運行，優(yōu)選置于接近車間廠房中心位置的機房中。中央數(shù)據(jù)處理單元包括嵌入式系統(tǒng)或工控機或者專用的硬件化或固件化的集成電路和顯示器，具有比終端控制器更高的運算能力，能夠連接無線收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)信號和控制信號。其主要功能是通過無線基站接收各個尺寸參數(shù)測量終端發(fā)來的圖片或視頻以及鋼軌長度數(shù)據(jù)，并通過軟件或硬件方式將其處理成被測鋼軌完整數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，回傳到尺寸參數(shù)測量終端，尺寸參數(shù)測量終端的終端控制器通過無線收發(fā)模塊接收數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包內容顯示到尺寸參數(shù)測量終端的觸控顯示屏上。
[0020]若中央數(shù)據(jù)處理單元發(fā)生故障，則尺寸參數(shù)測量終端在點擊開始測量按鈕后將通過終端控制器進行測量分析，但由于性能較低，分析時間會較長，待得出結果后將測量數(shù)據(jù)包通過無線基站發(fā)送到其他各個尺寸參數(shù)測量終端上，并在所有的尺寸參數(shù)測量終端的觸摸顯示屏上顯示中央數(shù)據(jù)處理單元故障，以提示操作人員及時修理。
[0021]若無線基站故障，分布式無線數(shù)據(jù)通信信道將轉入自組織模式工作，中央數(shù)據(jù)處理單元正常處理測量數(shù)據(jù)，并在所有的尺寸參數(shù)測量終端的觸摸顯示屏上和中央數(shù)據(jù)處理單元的顯示屏上顯示無線基站故障，提示操作人員及時修理。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0023]1、由于采用較為廉價的尺寸參數(shù)測量終端，進而降低了整個裝置的成本。
[0024]2、由于采用分布式無線數(shù)據(jù)通信信道的有基站和自組織并行的兩種通信模式，提高了傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0025]3、由于尺寸參數(shù)測量終端和中央數(shù)據(jù)處理單元上都能分析整理測量參數(shù)，提高了裝置的可靠性。
[0026]4、不僅能實現(xiàn)全生產(chǎn)車間的高精度自動化測量和測量參數(shù)共享，而且提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。