[发明专利]自动测量钢轨轮廓的检测装置和检测方法

权利要求书

1.一种自动测量钢轨轮廓的检测装置，包括电源模块、机械传动模块、数据采集存储模块和显示报警模块，所述机械传动模块包括机架、导轨、同步带和用于控制钢轨运动的光电开关，钢轨在检测期间设置在所述机架上，其中：

所述检测装置还包括多个可移动激光轮廓传感器和位移传感器，所述多个可移动激光轮廓传感器环绕所述钢轨设置以测量所述钢轨的断面二维坐标数据，所述位移传感器沿着平行于所述钢轨的长度方向的方向设置在所述机架上以测量所述可移动激光轮廓传感器的位移数据；以及

所述多个可移动激光轮廓传感器和所述位移传感器以通信方式与所述数据采集存储模块连接，从而所述数据采集存储模块将所述断面二维坐标数据和所述位移数据相结合以检测所述钢轨的轮廓。

2.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：

传感器安装板，所述传感器安装板连接到所述导轨并设有中央通孔，所述中央通孔被设置成使得所述钢轨穿过所述中央通孔，

其中，所述多个可移动激光轮廓传感器设置在所述传感器安装板的周边。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其中，所述传感器安装板设置在连接支架上，所述连接支架的两端分别设置在所述导轨上，并且所述连接支架连接到所述同步带。

4.根据权利要求2所述的检测装置，其中，所述多个可移动激光轮廓传感器包括四个可移动激光轮廓传感器。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其中：

所述四个可移动激光轮廓传感器中的两个相对于所述钢轨对称地设置在所述传感器安装板的一侧，并且定位成分别相对于所述钢轨成30°角；以及

所述四个可移动激光轮廓传感器中的其余两个相对于所述钢轨对称地设置在所述传感器安装板的另一侧，并且定位成分别相对于所述钢轨成50°角。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其中，所述数据采集存储模块包括多个数据采集卡和计算机，所述数据采集卡分别设置在所述多个可移动激光轮廓传感器和所述位移传感器上，并且所述多个数据采集卡以通信方式与所述计算机连接。

7.一种自动测量钢轨轮廓的检测方法，包括以下步骤：

步骤A01：通过机械传动模块将待检测钢轨传送到轨端检测范围内并停止以等待测量；

步骤A02：通过环绕钢轨设置的多个可移动激光轮廓传感器测量钢轨的断面二维坐标数据，并且通过沿着平行于所述钢轨的长度方向的方向设置的位移传感器测量所述多个可移动激光轮廓传感器的位移数据；

步骤A03：以通信方式将所述断面二维坐标数据和所述位移数据传输到数据采集存储模块；

步骤A04：所述数据采集存储模块对所述断面二维坐标数据和所述位移数据进行数据处理以获得钢轨的完整断面，并且显示钢轨的断面图像；

步骤A05：所述数据采集存储模块根据所述断面二维坐标数据和所述位移数据计算钢轨的断面尺寸、平直度和扭曲度；和

步骤A06：通过显示报警模块显示钢轨检测结果并对不合格钢轨进行报警提醒。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其中，所述步骤A04中的数据处理包括以下步骤：

对所述断面二维坐标数据进行摄像坐标系与世界坐标系的转换，以将零散的钢轨曲线拼接成完整的断面轮廓；和

对所述断面轮廓进行角度矫正。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其中，所述步骤A05中的平直度的计算包括：

通过所述多个可移动激光轮廓传感器获取轨头的最高点或轨头侧面点；

采集平直度计算所需的钢轨测量长度；

采用弦测法进行平直度计算；

形成并显示平直度曲线；

计算钢轨的垂直平直度和水平平直度；和

显示平直度计算结果。

10.根据权利要求7所述的检测方法，其中，所述步骤A05中的扭曲度的计算包括：

根据钢轨的断面轮廓获取轨底面的四个点；

采用共面法计算钢轨的扭曲度；和

显示扭曲度计算结果。

11.根据权利要求10所述的检测方法，其中，所述采用共面法计算扭曲度的步骤包括：

获取所述四个点中的任意三点所位于的平面；和

计算所述四个点中剩余一个点至所述平面的距离以获得所述扭曲度。