[发明专利]一种铁轨几何尺寸自动检测与报警系统一体化设备

权利要求书

1.一种轨道几何尺寸自动检测仪器与报警系统一体化设备，其特征在于：它包括检测装置、运动控制系统和人机操作界面软件。检测设备主体机械结构采用双驱动小车+双直线滑轨+滚筒传送带组成。在双驱动小车内部安装有多个激光测量传感器，可以跟随小车在滚珠丝杠的牵引下沿双直线滑轨上移动，而且激光传感器的固定机构可以根据被测目标的尺寸大小调整测量位置(伸缩、旋转)；双直线滑轨采用滚珠丝杠高精度直线导轨，其定位精度可达到±0.05mm，而且该驱动方案摒弃了传统的电机+减速机的传动形式，直接通过伺服电机驱动丝杠的方式，减少了中间传动，提高了传动精度；检测装置上还配备有滚筒传送带，方便于将重型轨道运输到检测位置处。

2.如权利要求1所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述双驱动小车由两个轨道小车、一对车架以及一个激光传感器固定装置组成。所述轨道小车底部设有一个小孔，用以安装滚珠丝杠。所述滚珠丝杠布置在双直线导轨上，与双直线导轨另一侧的伺服电机相连，用以驱动小车沿导轨移动。

3.如权利要求2所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述轨道小车上设有螺纹孔，用以连接车架；所述一对车架之间由两根横梁固结，保证其垂直度，所述车架顶部设有一块支撑板。

4.如权利要求4所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述支撑板通过螺钉固定在车架上，在支撑板中间设有一螺纹孔，激光传感器固定支架穿过该螺纹孔，通过双螺母固定于支撑板上。

5.如权利要求5所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述多个激光传感器均布于固定支架内，利用非接触式激光扫描系统对轨道进行逆向建模，得到轨道的点云数据并利用点云数据进行逆向三维模型的全状态重构，将结果转化为CAD数据模型显示在UI界面上。对逆向三维模型与标准CAD模型进行多层次，多算法对比分析，并找到与标准CAD模型不同之处，进行相应的区别处理，超出设定偏差范围阈值的部分进行警报处理并生成偏差报告。

6.如权利要求1所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述运动控制系统由检测设备的伺服驱动控制器同时采用交叉耦合控制+滑模控制。提高了双驱动小车的轨迹跟踪精度、抗干扰能力以及保证两边驱动的同步性。

7.如权利要求8所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述交叉耦合控制估算出两边的伺服驱动系统的轨迹跟踪误差，并将两边的误差反馈给各个运动轴作为附加的补偿，提高了两个伺服驱动系统之间的协调性。

8.如权利要求8所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述滑模控制加强了单个伺服驱动系统的鲁棒性与稳定性，让整个检测设备在运行过程保持平稳并且减少来自外界环境干扰的影响。

9.如权利要求1所述的几何尺寸自动检测仪器，其特征在于：所述滚筒传送带作为运送导轨的媒介，承载量大，适用于运送多种型号的导轨进行检测以及装卸。

10.一种轨道几何尺寸自动检测仪器与报警系统一体化设备，其特征在于：它基于世界坐标系的被测轨道定位。本项目外形三维轮廓主要是通过激光扫描技术获取，多个激光扫描仪可以通过轨道表面反射激光获取轨道表面的三维轮廓信息。在本项目研发中，需研究独立的轨道位姿测量方法，以保证被测轨道相对其承载的滚筒传送带位置和姿态的准确性。在准确获取轨道外形轮廓的前提下，必须保证取样的精度，从而实现轨道在三维空间的外形轮廓获取。测量过程中，为使轨道的被测面能够达到任意的测试姿态，可通过确定轨道测点坐标和检测设备系统坐标之间的转换关系，对轨道位置和姿态进行校准。最终，通过其测量轨道表面若干个基准点的位置，使用相对应的算法来确定轨道基准点和理论数据点之间的误差，并分析其是否达到需要测量的要求。