CN114322755A - 一种岔枕底模板自动检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量距离、水准或者方位技术领域，公开了一种岔枕底模板自动检测装置，包括在平面范围内移动的伺服平台、锚固在伺服平台上的摄像头、以及用于确定摄像头位置的定位系统，伺服平台、摄像头、以及定位系统分别与自动控制系统电连接；伺服平台带有至少两个平动自由度。本发明中，通过将待检测的岔枕底模板调整到与标准模板相同的位姿并固定，然后在标准模板上的定位孔的坐标位置对待检测的岔枕底模板进行拍照，并根据图像上待检测的岔枕底模板的定位孔的偏移程度求出定位孔实际的坐标；从而实现了全自动检测，极大地提升了检测效率以及精度，彻底排除了因测量人员主观因素而造成的误差；实际使用中，测量精度达到±0.01mm级别。

Description

一种岔枕底模板自动检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及测量距离、水准或者方位技术领域，特别是涉及一种岔枕底模板自动检测装置及检测方法。

背景技术

岔枕，顾名思义，是用在铁路道岔上的专用轨枕。因此，相较于普通的轨枕，岔枕上用于安装固定钢轨的扣件的孔的位置并非像普通的轨枕那样位于一个固定的点，而是需要根据铁路拐弯的状况进行调整，这些孔的位置必须严格按照要求开设，不能有哪怕很小的位置偏移，否则会导致钢轨无法安装。

目前的岔枕中，木岔枕因性能差而近乎淘汰，钢岔枕因成本高而应用受限，因此主流的岔枕为混凝土岔枕。

现有的混凝土岔枕，通过在预制场支模浇筑而成。岔枕上预留的扣件孔则通过浇筑时在扣件孔的位置放专用的套管来制成。为了使套管的位置满足设计要求，需要在岔枕模具的底模板上预先开好用于给套管定位的定位孔。

由于模板在使用过程中会不可避免地出现变形，因此在浇筑混凝土岔枕前，必须对混凝土岔枕模具的底模板上的定位孔进行检测，如果其出现明显的偏离，不符合设计要求的话，就不能使用。但目前依靠人工来进行测量的方式，不仅用人成本高，检测效率低，而且由于人在疲劳后感官会变得迟钝，会进一步地导致检测结果不准确。

发明内容

本发明提供一种岔枕底模板自动检测装置及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种岔枕底模板自动检测装置，用于检测混凝土岔枕底模板的板长及定位孔的位置；包括在平面范围内移动的伺服平台、锚固在伺服平台上的摄像头、以及用于确定摄像头位置的定位系统，所述伺服平台、摄像头、以及定位系统分别与自动控制系统电连接；

所述伺服平台带有至少两个平动自由度。

进一步，所述伺服平台包括固定轨道、以及垂直于固定轨道设置的活动轨道，所述活动轨道通过轨道动力装置滑动设置在固定轨道上，所述摄像头通过轨道动力装置滑动设置在活动轨道上。

进一步，所述固定轨道为直线滑轨，所述活动轨道包括垂直于固定轨道并在步进电机驱动下滑动设置在固定轨道上的长滑块、平行于长滑块设置在长滑块上并由步进电机带动旋转的推进螺杆、以及设置在推进螺杆上并由推进螺杆带动平移的短滑块，所述摄像头锚固在短滑块上，所述长滑块的步进电机以及推进螺杆的步进电机分别与自动控制系统电连接。

进一步，所述定位系统包括两根分别平行于固定轨道和活动轨道设置的磁栅尺，以及与两根磁栅尺相配套的读数头，读数头分别与自动控制系统电连接。

进一步，所述定位系统还包括用于显示摄像头位置的显示器，所述显示器与自动控制系统电连接。

进一步，所述自动检测装置通过地台架设在安装基础上，所述地台底部带有用于调平地台的支脚。

进一步，所述自动检测装置还包括用于固定岔枕底模板的夹具。

进一步，所述夹具为电磁吸附夹具，包括长条状的托架、以及沿托架长度方向间隔设置在托架下方的电磁吸盘。

进一步，所述自动检测装置还包括设置在摄像头与直射光源之间、用于防止直射光影响摄像头成像的挡光板。

一种岔枕底模板检测方法，选用上述的一种岔枕底模板自动检测装置检测混凝土岔枕底模板上定位孔的位置，并包括以下步骤：

步骤一：根据待检测的岔枕底模板的规格，设定岔枕底模板放入岔枕底模板自动检测装置后的位置与姿态，作为标准位姿，当岔枕底模板处于标准位姿时，所有定位孔及岔枕底模板两端中点应处于伺服平台的行程内；

步骤二：将岔枕底模板长度及孔位坐标理论数据输入电脑，作为标准长度和标准孔位坐标；

步骤三：将待检测的岔枕底模板放入本发明中并调整到标准位姿，然后进行固定；

步骤四：点击测量按钮，摄像头自动移动到各个标准孔位坐标及岔枕底模板端部，并对待检测的岔枕底模板上的各个定位孔及端部分别进行拍照；

步骤五：根据待检测的岔枕底模板的定位孔及端部的图像，系统自动求取实际的定位孔中点与标准孔位坐标的偏差，以及实际的端部中点与标准长度的岔枕底模板端部中点的偏差，从而获得待检测的岔枕底模板的板长偏差以及各定位孔的偏差。

本发明一种岔枕底模板自动检测装置及检测方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明中，通过将待检测的岔枕底模板放置在测量平台上，移动动力滑台，将微型摄像头移动到光学零点附近，使相机拍摄照片的中心线与定位基面的零点十字线重合，运动控制坐标显示清零；然后在标准孔位坐标对待检测的岔枕底模板进行拍照，并根据图像上待检测的岔枕底模板的定位孔的偏移程度求出定位孔实际的坐标；从而实现了全自动检测，极大地提升了检测效率以及精度，彻底排除了因测量人员主观因素而造成的误差；实际使用中，测量精度达到±0.01mm级别；

本发明中，检测的相关数据完全数字化，可进行记录、处理，方便进行数据查询、报表打印，从而能够对检测结果进行管理，避免因管理混乱而造成的重复测量、漏测、测量结果丢失等一系列问题。

附图说明

图1是本发明一种岔枕底模板自动检测装置的结构示意图；

图2是摄像头与周边部件的位置关系示意图；

其中，1-地台，21-托架，22-电磁吸盘，3-固定轨道，41-长滑块，42-推进螺杆，43-短滑块，5-摄像头，6-挡光板，71-磁栅尺，72-读数头，73-显示器。

具体实施方式

如图1所示，一种岔枕底模板自动检测装置，包括在平面范围内移动的伺服平台、锚固在伺服平台上的摄像头5、以及用于确定摄像头5位置的定位系统，伺服平台、摄像头5、以及定位系统分别与自动控制系统电连接；本实施例中，自动控制系统为研华Pentium-4工业计算机，并配备有专门的检测软件。

伺服平台带有至少两个平动自由度，以使摄像头5能够抵达平面内的任意一点，注意这里不能选用带有两个转动自由度的伺服平台，由于定位孔的位置是直角坐标系下的，若采用带有转动自由度的伺服平台，则不能正常测量。

伺服平台包括固定轨道3、以及垂直于固定轨道3设置的活动轨道，活动轨道通过轨道动力装置滑动设置在固定轨道3上，摄像头5通过轨道动力装置滑动设置在活动轨道上。

本实施例中，固定轨道3为直线滑轨，活动轨道包括垂直于固定轨道3并在步进电机驱动下滑动设置在固定轨道3上的长滑块41、平行于长滑块41设置在长滑块41上并由步进电机带动旋转的推进螺杆42、以及设置在推进螺杆42上并由推进螺杆42带动平移的短滑块43，摄像头5锚固在短滑块43上，长滑块41的步进电机以及推进螺杆42的步进电机分别与自动控制系统电连接。

这里固定轨道3与活动轨道的具体结构可根据实际需求自由选择并搭配，只要精度满足要求即可，并不仅仅局限于本实施例中的结构。

定位系统包括两根分别平行于固定轨道3和活动轨道设置的磁栅尺71，以及与两根磁栅尺71相配套的读数头72，读数头72分别与自动控制系统电连接。磁栅尺71是很常用的坐标定位装置，一条磁栅尺71对应着一根坐标轴，其工作原理及使用方法为本领域普通技术人员公知，这里不再赘述。本实施例中，平行于固定轨道3设置的磁栅尺71锚固在地台1上，其对应的读数头72锚固在长滑块41上并伴随长滑块41移动；如图2所示，平行于活动轨道设置的磁栅尺71锚固在长滑块41上，其对应的读数头72锚固在短滑块43上并伴随短滑块43移动。

定位系统还包括用于显示摄像头5位置的显示器73，显示器73与自动控制系统电连接。本实施例中，为了方便读数，将显示器73设置在了活动轨道上。

自动检测装置通过地台1架设在安装基础上，地台1底部带有用于调平地台1的支脚。地台1应不短于5米，确保能够对所有岔枕底模板进行检测。本实施例中，地台1采用矩形钢管与角钢焊接而成，其外形尺寸为长5500mm，宽700mm，高1200mm，底部安装8个高度可调的支脚。当然，也可以将本发明装到平整地面上。

自动检测装置还包括用于固定岔枕底模板的夹具，夹具需要确保待检测的岔枕底模板的上表面与伺服平台的两个平移方向平行，以使摄像头5能拍摄出不扭曲的图像。

本实施例中，夹具为电磁吸附夹具，包括上表面平行于固定轨道3上表面的托架21、以及沿托架21长度方向间隔设置在托架21下方的电磁吸盘22。托架21是两根相互平行的长条，8个电磁吸盘22沿托架21长度方向设置在两根长条之间。注意，托架21上表面最好比固定轨道3的上表面低一些，这样有利于避免摄像头5在移动过程中撞到待检测的岔枕底模板。

如图2所示，自动检测装置还包括设置在摄像头5与直射光源之间、用于防止直射光影响摄像头5成像的挡光板6。

一种岔枕底模板检测方法，选用上述的一种岔枕底模板自动检测装置检测混凝土岔枕底模板上定位孔的位置，并包括以下步骤：

步骤一：根据待检测的岔枕底模板的规格，设定岔枕底模板放入岔枕底模板自动检测装置后的位置与姿态，作为标准位姿，当岔枕底模板处于标准位姿时，所有定位孔及岔枕底模板两端中点应处于伺服平台的行程内；

这里的标准位姿的设定，也就是说要选一个将待检测岔枕底模板放进去之后，能确保摄像头5能拍到所有需要拍到的点的位姿，之后的测量过程中，所有的岔枕底模板都要以同一个姿态放在同一个位置，以免出现偏差，实际操作中可以设置刻度或者挡块来使之后放上去的岔枕底模板保持在标准位姿。

步骤二：将长度及定位孔位置与设计值无偏差的岔枕底模板记作标准模板，记录标准模板的长度；求取标准模板处于标准位姿时，标准模板上的各个定位孔中点在定位系统中的坐标，作为标准孔位坐标；求取标准模板处于标准位姿时，标准模板端部中点在定位系统中的坐标，作为标准端坐标。

步骤三：将待检测的岔枕底模板放入本发明中并调整到标准位姿，然后进行固定；

注意这里有可能由于待检测的岔枕底模板安装的位置及姿态不标准而造成系统误差，因此夹具上应设置用于辅助调整岔枕底模板位姿的刻度线或限位块；

此外，在数据处理阶段，这种误差源已知的系统误差也很容易消除，也即对测出的每个坐标都加上一个相同的修正值，使测出的坐标值与对应的标准端坐标及标准孔位坐标的总方差最小。

步骤四：移动摄像头5到各个标准孔位坐标及标准端坐标，对待检测的岔枕底模板上的各个定位孔及端部分别进行拍照。

步骤五：根据待检测的岔枕底模板的定位孔及端部的图像，系统自动求取实际的定位孔中点与标准孔位坐标的偏差，以及实际的端部中点与标准端坐标的偏差，从而获得待检测的岔枕底模板的板长偏差以及各定位孔的偏差。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种岔枕底模板自动检测装置，用于检测混凝土岔枕底模板的板长及定位孔的位置；其特征在于：包括在平面范围内移动的伺服平台、锚固在伺服平台上的摄像头（5）、以及用于确定摄像头（5）位置的定位系统，所述伺服平台、摄像头（5）、以及定位系统分别与自动控制系统电连接；

所述伺服平台带有至少两个平动自由度。

2.根据权利要求1所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述伺服平台包括固定轨道（3）、以及垂直于固定轨道（3）设置的活动轨道，所述活动轨道通过轨道动力装置滑动设置在固定轨道（3）上，所述摄像头（5）通过轨道动力装置滑动设置在活动轨道上。

3.根据权利要求2所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述固定轨道（3）为直线滑轨，所述活动轨道包括垂直于固定轨道（3）并在步进电机驱动下滑动设置在固定轨道（3）上的长滑块（41）、平行于长滑块（41）设置在长滑块（41）上并由步进电机带动旋转的推进螺杆（42）、以及设置在推进螺杆（42）上并由推进螺杆（42）带动平移的短滑块（43），所述摄像头（5）锚固在短滑块（43）上，所述长滑块（41）的步进电机以及推进螺杆（42）的步进电机分别与自动控制系统电连接。

4.根据权利要求2所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述定位系统包括两根分别平行于固定轨道（3）和活动轨道设置的磁栅尺（71），以及与两根磁栅尺（71）相配套的读数头（72），读数头（72）与自动控制系统电连接。

5.根据权利要求1所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述定位系统还包括用于显示摄像头（5）位置的显示器（73），所述显示器（73）与自动控制系统电连接。

6.根据权利要求1所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述自动检测装置通过地台（1）架设在安装基础上，所述地台（1）底部带有用于调平地台（1）的支脚。

7.根据权利要求1所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：还包括用于固定岔枕底模板的夹具。

8.根据权利要求7所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：所述夹具为电磁吸附夹具，包括长条状的托架（21）、以及沿托架（21）长度方向间隔设置在托架（21）下方的电磁吸盘（22）。

9.根据权利要求1所述的一种岔枕底模板自动检测装置，其特征在于：还包括设置在摄像头（5）与直射光源之间、用于防止直射光影响摄像头（5）成像的挡光板（6）。

10.一种岔枕底模板检测方法，其特征在于：选用如权利要求1-9任一项所述的一种岔枕底模板自动检测装置检测混凝土岔枕底模板上定位孔的位置，并包括以下步骤：

步骤一：根据待检测的岔枕底模板的规格，设定岔枕底模板放入岔枕底模板自动检测装置后的位置与姿态，作为标准位姿，当岔枕底模板处于标准位姿时，所有定位孔及岔枕底模板两端中点应处于伺服平台的行程内；

步骤二：将岔枕底模板长度及孔位坐标理论数据输入电脑，作为标准长度和标准孔位坐标；

步骤三：将待检测的岔枕底模板放入本发明中并调整到标准位姿，然后进行固定；

步骤四：点击测量按钮，摄像头（5）自动移动到各个标准孔位坐标及岔枕底模板端部，并对待检测的岔枕底模板上的各个定位孔及端部分别进行拍照；

步骤五：根据待检测的岔枕底模板的定位孔及端部的图像，系统自动求取实际的定位孔中点与标准孔位坐标的偏差，以及实际的端部中点与标准长度的岔枕底模板端部中点的偏差，从而获得待检测的岔枕底模板的板长偏差以及各定位孔的偏差。

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