ITMI982201A1

ITMI982201A1 - SYSTEM FOR THE MEASUREMENT OF RAILS, IN PARTICULAR SLIDING RAILS FOR CRANES, SHELVERS, BLOCKS OF BEARING WHEELS.

Info

Publication number: ITMI982201A1
Application number: IT002201A
Authority: IT
Inventors: Romauld Pojda
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-04-14
Also published as: GB2330470B; GB9822240D0; DE19747872A1; FR2769976A1; DE19747872C2; IT1302662B1; GB2330470A; ITMI982201A0; FR2769976B1

Description

"Sistema per la misurazione di rotaie, in particolare rotaie di scorrimento per gru, scafialatori, blocchi di ruote portanti’ "System for measuring rails, in particular sliding rails for cranes, scafialatori, blocks of load-bearing wheels"

L'invenzione concerne un sistema per la misurazione di rotaie, in particolare rotaie di scorrimento per gru, scaffalatori, blocchi di ruote portanti, secondo la rivendicazione 1. The invention relates to a system for measuring rails, in particular sliding rails for cranes, racks, blocks of load-bearing wheels, according to claim 1.

Dalia pubblicazione DD 212 931 è noto una disposizione di misurazione per il controllo di binari ferroviari, la quale comprende una unità trasmettente, disposta sul binario, con un apparecchio di allineamento a laser. In questo caso il raggio laser è orientato in modo che esso serva come asse di misurazione fisso nello spazio per la rotaia del binario. La disposizione di misurazione è costituita da un carrello misuratore con azionatore di marcia che presenta due rulli di scorrimento orizzontalmente disposti come pure rispettivamente due rulli di guida laterali sul lato destro e sinistro. Per il rilevamento della posizione del carrello misuratore relativamente all'asse di misurazione è previsto un fotosensore che è rivolto al raggio laser ed è conformato come fotodiodo a quattro quadranti. Il segnale elettrico del fotodiodo, prodotto all'incidenza del raggio laser, viene alimentato rispettivamente ad un impianto elettronico di elaborazione che pilota un dispositivo di accompagnamento verticale come pure un meccanismo di rotazione orizzontale per lo spostamento o rispettivamente la rotazione del fotodiodo. Il pilotaggio ha luogo in modo che i quattro quadranti del fotodiodo assumano rispettivamente la stessa posizione relativamente al raggio laser. Il rilevamento della posizione è limitato soltanto dalla precisione di regolazione meccanica sulla base dell'alta sensibilità del fotodiodo ne! caso di una disposizione di misurazione di questo tipo. A measuring arrangement for checking railway tracks is known from publication DD 212 931, which comprises a transmitting unit, arranged on the track, with a laser alignment apparatus. In this case, the laser beam is oriented so that it serves as a fixed measuring axis in the space for the track rail. The measuring arrangement consists of a measuring carriage with travel actuator which has two horizontally arranged slide rollers as well as two lateral guide rollers respectively on the right and left side. For detecting the position of the measuring carriage relative to the measuring axis, a photosensor is provided which is aimed at the laser beam and is shaped as a four-quadrant photodiode. The electrical signal of the photodiode, produced at the incidence of the laser beam, is respectively fed to an electronic processing system which drives a vertical accompanying device as well as a horizontal rotation mechanism for moving or rotating the photodiode respectively. The control takes place in such a way that the four quadrants of the photodiode each assume the same position relative to the laser beam. Position detection is limited only by the mechanical adjustment accuracy due to the high sensitivity of the photodiode ne! case of a measuring arrangement of this type.

Lo svantaggio di questa nota disposizione di misurazione è l'accompagnamento meccanico del fotodiodo, in quanto questo determina la precisione del rilevamento della posizione della rotaia, quindi in particolare la variazione di posizione della superficie di scorrimento della rotaia. Inoltre sono di svantaggio i tempi di misurazione lunghi per via della postregolazione meccanica del fotodiodo del piano di misurazione (direzione X e Z). The disadvantage of this known measuring arrangement is the mechanical accompaniment of the photodiode, as this determines the accuracy of the rail position detection, thus in particular the position variation of the rail running surface. In addition, the long measurement times are disadvantaged due to the mechanical post-adjustment of the photodiode of the measurement plane (X and Z direction).

Lo scopo dell'invenzione è quello di indicare un sistema per la misurazione di rotaie, il quale possa accostare con un'alta precisione di accostamento singole posizioni sulla rotaia, per determinare la variazione di posizione della superficie di scorrimento della rotaia relativamente al raggio laser, senza ché a tale scopo sia necessario uno spostamento del fotosensore. The object of the invention is to indicate a system for measuring rails, which can approach single positions on the rail with a high approach accuracy, in order to determine the change in position of the sliding surface of the rail relative to the laser beam. without the need to move the photosensor for this purpose.

Questo scopo viene raggiunto secondo l'invenzione dalle caratteristiche indicate nella rivendicazione 1. Per via delle cara iteri sti che caratterizzanti delle rivendicazioni dipendenti da 2 a 23 in maniera vantaggiosa è ulteriormente conformato il sistema per la misurazione. L'invenzione prevede che il fotoricevitore presenta una matrice rettangolare con una pluralità di pixel (elementi di sensore ottici) direttamente disposti l'uno accanto all'altro, i cui segnali di uscita elettrici vengono alimentati ad un impianto elettronico di elaborazione, per mezzo del quale ha luogo la determinazione del punto di incidenza del raggio laser spazialmente stabilizzato nella posizione nella superficie di misurazione soltanto per via elettronica con elaborazione dei segnali di uscita pixel e che è previsto un sensore di distanza per rilevare la variazione di distanza fra l'unità trasmettente e l'unità ricevente. In questa maniera è possibile determinare per ogni punti con riferimento alla lunghezza della rotaia la variazione di posizione della superficie di scorrimento relativamente al raggio laser fissato nello spazio. Una conformazione del fotoricevitore come matrice rettangolare permette di misurare bidimensiona Imente la distribuzione di intensità del raggio laser, il ché permette una determinazione esatta del punto di incidenza della direzione del raggio principale o dell'asse del raggio laser sulla superficie di misurazione predeterminata. Vantaggiosamente non dev'essere più spostata la superficie di misurazione. La registrazione del punto zero (punto di riferimento) è necessaria soltanto una volta, il ché abbrevia la durata delle misurazioni e aumenta inoltre la precisione di misurazione. This object is achieved according to the invention by the characteristics indicated in claim 1. Due to the characterizing characteristics of the dependent claims 2 to 23, the measuring system is advantageously further shaped. The invention provides that the photoreceiver has a rectangular matrix with a plurality of pixels (optical sensor elements) arranged directly next to each other, the electrical output signals of which are fed to an electronic processing system, by means of the which the determination of the point of incidence of the spatially stabilized laser beam in the position in the measuring surface takes place electronically only with processing of the pixel output signals and that a distance sensor is provided for detecting the change in distance between the transmitting unit and the receiving unit. In this way it is possible to determine for each point with reference to the length of the rail the change in position of the sliding surface relative to the laser beam fixed in space. A configuration of the photoreceiver as a rectangular matrix makes it possible to measure the intensity distribution of the laser beam in two dimensions, which allows an exact determination of the point of incidence of the direction of the main beam or of the axis of the laser beam on the predetermined measuring surface. Advantageously, the measuring surface no longer has to be moved. The registration of the zero point (reference point) is only necessary once, which shortens the duration of the measurements and also increases the measurement accuracy.

Viene ulteriormente proposto che il fotoricevitore sia una camera CCD, davanti alla quale è disposto un cristallo trasparente come superficie di misurazione che è praticamente raffigurata sulla matrice della camera CCD. Per la misurazione di rotaie ciò porta ad un sistema da costruire in modo molto semplice. It is further proposed that the photoreceiver is a CCD camera, in front of which a transparent crystal is arranged as a measuring surface which is practically depicted on the matrix of the CCD camera. For the measurement of rails this leads to a system to be built very simply.

Una determinazione più precisa del punto di incidenza del raggio laser sulla superficie di misurazione viene ottenuta da una cosiddetta risoluzione subpixel, e precisamente il punto di incidenza del raggio laser sul cristallo essendo determinabile con adattamento della posizione misurata dei subpixel della raffigurazione dei raggio del cristallo sulla matrice. A tale scopo in un primo momento in una zona quadrata attorno alla raffigurazione del raggio viene valutata singola ogni riga di immagine e ogni colonna d'immagine e risultati vengono successivamente resi medi. Come risultato risulta la posizione precisa (posizione di subpixel) del raggio entro l'immagine della camera. La differenza rispetto alla posizione iniziale (punto di riferimento) (imparata) è così una misura per lo scostamento del carrello misuratore dalla linea ideale. A more precise determination of the point of incidence of the laser beam on the measuring surface is obtained from a so-called subpixel resolution, and precisely the point of incidence of the laser beam on the crystal being determinable by adapting the measured position of the subpixels of the representation of the crystal beam on the matrix. For this purpose, each image row is evaluated individually in a square area around the radius display and each image column and results are subsequently averaged. The result is the precise position (subpixel position) of the beam within the camera image. The difference with respect to the starting position (reference point) (learned) is thus a measure for the deviation of the measuring carriage from the ideal line.

Opportunamente l'adattamento ha luogo per mezzo di un programma di calcolo. Suitably, the adaptation takes place by means of a calculation program.

Per mezzo dell'invenzione viene inoltre proposto che l'impianto elettronico di elaborazione comprende un microprocessore che assicuri con onere basso i calcoli e processi di comando complicati. By means of the invention it is also proposed that the electronic processing plant comprises a microprocessor which ensures complicated calculations and control processes with low cost.

Per rilevare in dipendenza della distanza la posizione della superficie di scorrimento della rotaia, per mezzo dell’invenzione viene proposto che il sensore di distanza presenti una ruota di frizione rotolante sulla superficie di scorrimento della rotaia. To detect, depending on the distance, the position of the sliding surface of the rail, by means of the invention it is proposed that the distance sensor has a friction wheel rolling on the sliding surface of the rail.

Un'alta precisione della distanza viene raggiunto per il fatto che la ruota di frizione è collegata, per rilevare la lunghezza di rotolamento, con un trasmettitore incrementale. A high distance accuracy is achieved due to the fact that the friction wheel is connected to an incremental transmitter to detect the rolling length.

Per controllare la realizzazione corretta della misurazione, per mezzo della ruota di frizione, può essere rilevato lo stato di movimento dell'unità ricevente. To check that the measurement has been carried out correctly, the movement status of the receiving unit can be detected by means of the friction wheel.

Vantaggiosamente l'unità ricevente è conformata telecomandabile in modo che possano essere misurate anche rotaie difficilmente accessibili sotto cattive condizioni di vista e sotto condizioni ambientali svantaggiose (gas velenosi, vapori, ecc.). Advantageously, the receiving unit is remotely controlled so that even rails that are difficult to access under poor view conditions and under unfavorable environmental conditions (poisonous gases, vapors, etc.) can also be measured.

La stabilizzazione della posizione del laser ha luogo vantaggiosamente per mezzo di una livella elettronica in quanto per mezzo di questa con un onere relativamente basso può essere ottenuta un’alta stabilità di posizione. Opportunamente bassa può essere ottenuta un'alta stabilità di posizione. The stabilization of the laser position takes place advantageously by means of an electronic level as by means of this, with a relatively low burden, a high position stability can be obtained. Suitably low, a high position stability can be obtained.

Opportunamente la stabilità di posizione comporta /· 1 mm di scostamento su 100 m di lunghezza di rotaia. Conveniently, position stability involves 1 mm of deviation over 100 m of rail length.

L’accostamento esatto delle posizioni di misura viene resa possibile ne) caso in cui con una sezione trasversale della rotaia di scorrimento, costituita da parti di flangia e di anima, sono previsti almeno due rulli di guida, distanziati in direzione longitudinale della rotaia, girevolmente supportati verticalmente, appoggiati, caricati meccanicamente per la guida dell'unità ricevente su entrambe le superfici laterali della rotaia, e almeno due rulli di scorrimento girevolmente supportati orizzontalmente, distanziati in direzione longitudinale delle rotaie, rotolanti sulla superficie di scorrimento della rotaia, con asse di rotazione orientato trasversalmente alla direzione longitudinale delle rotaie, dei quali rulli almeno uno è azionato. The exact approaching of the measuring positions is made possible in the case in which at least two guide rollers are provided, spaced in the longitudinal direction of the rail, rotatably vertically supported, supported, mechanically loaded for the guide of the receiving unit on both lateral surfaces of the rail, and at least two horizontally supported pivotally supported sliding rollers, spaced in the longitudinal direction of the rails, rolling on the sliding surface of the rail, with axis of rotation oriented transversely to the longitudinal direction of the rails, of which rollers at least one is driven.

Il sistema permette anche la misurazione di rotaie fortemente usurate, nel caso in cui è regolabile rispettivamente singola l’altezza verticale dei rulli di guisa. The system also allows the measurement of heavily worn rails, in the case where the vertical height of the guise rollers is individually adjustable.

Le proprietà di scorrimento sono particolarmente buone nel caso in cui, visto in direzione longitudinale delle rotaie, rispettivamente il rullo di scorrimento anteriore è disposto posteriormente ai rulli di guida anteriori. The sliding properties are particularly good in the case in which, viewed in the longitudinal direction of the rails, respectively, the front sliding roller is arranged behind the front guide rollers.

La stabilità di marcia viene migliorata nel caso in cui la distanza dell'asse del rullo di scorrimento e del rullo di guida direttamente vicino si trova tra un diametro semplice fino a quello triplo dei rulli di guida. Running stability is improved if the distance of the axis of the runner roller and the directly adjacent guide roller lies between a simple to triple diameter of the guide rollers.

La precisione della sposta bilità dell'unità ricevente si lascia migliorare per il fatto che rispettivamente su un lato della rotaia i rulli di guida presentano un asse di rotazione fisso e appoggiano sull'altro lato delia rotaia meccanicamente caricato sulla superfìcie laterale. The accuracy of the displacement of the receiving unit can be improved by the fact that on one side of the rail respectively the guide rollers have a fixed axis of rotation and rest on the other side of the rail mechanically loaded on the lateral surface.

Opportunamente l'appoggio meccanicamente caricato dei rulli di guida viene comportato da una forza elastica. Conveniently, the mechanically loaded support of the guide rollers is caused by an elastic force.

Affinché i rulli di guida possano adattarsi meglio a rotaie inclinate, i rulli di guida sono supportati in cuscinetti a sfere oscillanti. In order for the guide rollers to better adapt to inclined rails, the guide rollers are supported in oscillating ball bearings.

Per poter superare giunti di dilatazione e rotaie rotte, i rulli di guida sono disposti come coppie rispettivamente su una trave longitudinale comune che si estende in direzione longitudinale delle rotaie ed è collegata articolata con l'unità ricevente. Contemporaneamente in questa maniera le forze orizzontali, efficaci con la accelerazione e la frenatura, vengono distribuite su più punti di appoggio, il ché porta ad un comportamento di guida più stabile. In order to be able to overcome expansion joints and broken rails, the guide rollers are arranged as pairs respectively on a common longitudinal beam which extends in the longitudinal direction of the rails and is articulatedly connected to the receiving unit. At the same time in this way the horizontal forces, effective with acceleration and braking, are distributed over several points of support, which leads to a more stable driving behavior.

Una migliore stabilità rispetto ad inclinazioni trasversali, viene ottenuta da un appoggio su due punti sulla superficie della rotaia, nella superficie di scorrimento dei rulli di scorrimento centralmente essendo ricavata una scanalatura radiale. Better stability with respect to transverse inclinations is obtained by resting on two points on the rail surface, a radial groove being centrally formed in the sliding surface of the sliding rollers.

Per assicurare l'unità ricevente con l'invenzione viene proposto dotare questa di un sistema di sicurezza. In order to secure the receiving unit with the invention it is proposed to equip this with a safety system.

Rotaie o zone di rotaia difettose che potrebbero portare ad una caduta dell'unità ricevente, vengono rilevate in particolare per il fatto che il siste ma di sicurezza per il rilevamento della distanza di un punto di riferimento dell'unità ricevente rispetto alla rotaia presenta almeno un sensore di distanza. Defective rails or rail areas which could lead to a fall of the receiving unit, are detected in particular by the fact that the safety system for detecting the distance of a reference point of the receiving unit relative to the rail has at least one distance sensor.

Per la misurazione di almeno due rotaie trovantisi in un piano con l'invenzione viene proposto che il raggio laser è scomposto in due raggi laser parziali estendentisi perpendicolari fra loro e precisamente per la determinazione della differenza in altezza di entrambe le rotaie relativamente ad una retta orizzontale che si trova in un piano verticale. In questa maniera è in particolare possibile misurare con esattezza con poco onere il parallelismo di entrambe le rotaie fra loro nello spazio. For the measurement of at least two rails lying in a plane with the invention it is proposed that the laser beam is split into two partial laser beams extending perpendicular to each other and precisely for determining the difference in height of both rails relative to a horizontal straight line. which is located in a vertical plane. In this way, in particular, the parallelism of both rails in space can be measured precisely with little effort.

Opportunamente il raggio laser parziale estendentesi sostanzialmente ad entrambe le rotaie si trova nel piano verticale, cioè il piano verticale è univocamente definito da questo raggio laser parziale. Conveniently, the partial laser beam extending substantially to both rails is located in the vertical plane, i.e. the vertical plane is uniquely defined by this partial laser beam.

Con vantaggio una delle possibilità per la definizione della retta di riferimento consiste nel fatto che la retta orizzontale trovantesi in un piano verticale è formata dal raggio laser parziale estendentesi trasversalmente ad entrambe le rotaie. Advantageously, one of the possibilities for defining the reference line consists in the fact that the horizontal line lying in a vertical plane is formed by the partial laser beam extending transversely to both rails.

Un esempio di realizzazione dell'invenzione è rappresentato nel disegno e sarà qui di seguito ulteriormente descritto. Nel disegno mostrano, An example of embodiment of the invention is shown in the drawing and will be further described hereinafter. In the drawing they show,

la Figura 1 un sistema per la misurazione di rotaie in una vista schematica tridimensionale, Figure 1 a system for measuring rails in a three-dimensional schematic view,

la Figura 2 una sezione trasversale attraverso una rotaia usurata come pure la posizione dei rulli di guida e del rullo di scorrimento in vista schematica, Figure 2 is a cross section through a worn rail as well as the position of the guide rollers and the runner roller in schematic view,

la Figura 3 una vista dall’alto sulla unità ricevente in vista schematica, Figure 3 is a top view of the receiving unit in a schematic view,

la Figura 4 una sezione longitudinale attraverso l'unità ricevente secondo la Figura 3, e Figure 4 a longitudinal section through the receiving unit according to Figure 3, and

la Figura 5 una vista dall'alto sull'unità ricevente secondo la Figura 3 con coppie di rulli di guida. Figure 5 is a top view on the receiving unit according to Figure 3 with pairs of guide rollers.

La Figura 1 mostra una vista schematica tridimensionale dei sistema per la misurazione delle rotaie 1, con una unità trasmittente 2, disposta su una rotaia 1, e una unità ricevente 3 che è distanziata rispetto a questa ed è disposta sulla stessa rotaia. L'unità trasmittente 2 è corredata di un laser, il cui raggio laser 4 è orientato in direzione longitudinale della rotaia. Il raggio laser 4 incide su un cristallo trasparente 5a dell’unità ricevente 3; il cristallo 5a serve così come superficie di misurazione predeterminata 5. Posteriormente al cristallo 5a è disposto un fotoricevitore 6 che è conformato come camera CCD 6a, rivolta al raggio laser 4. La camera CCD 6a presenta una matrice rettangolare 6b con una pluralità di pixels che sono disposti direttamente l'uno accanto all’altro. ! pixels sono formati da elementi sensorici sensibili alla luce. Attraverso una ottica di raffigurazione 6c la macchia di luce del raggio laser 4 viene raffigurata sul cri s't allo 5a sulla matrice 6b in modo che il punto di incidenza o la posizione di luogo del raggio laser 4 sia determinabile nella superficie di misurazione 5 verticale, orientata trasversalmente alla direzione longitudinale della rotaia 1 soltanto per via elettronica dai segnali di uscita elettrici dei singoli pixels, comportati dal raggio laser incidente 4. Tutti i gruppi costruttivi elettrici e meccanici dell’unità ricevente 3 sono disposti su una piastra di base massiccia 3 a . Figure 1 shows a three-dimensional schematic view of the system for measuring the rails 1, with a transmitting unit 2, arranged on a rail 1, and a receiving unit 3 which is spaced apart from this and is arranged on the same rail. The transmitting unit 2 is equipped with a laser, the laser beam 4 of which is oriented in the longitudinal direction of the rail. The laser beam 4 affects a transparent crystal 5a of the receiving unit 3; the crystal 5a thus serves as a predetermined measuring surface 5. A photoreceiver 6 is arranged behind the crystal 5a which is shaped as a CCD camera 6a, facing the laser beam 4. The CCD camera 6a has a rectangular matrix 6b with a plurality of pixels which they are arranged directly next to each other. ! pixels are made up of light-sensitive sensor elements. By means of a representation optics 6c, the spot of light of the laser beam 4 is represented on the crystal at 5a on the matrix 6b so that the point of incidence or the locus position of the laser beam 4 can be determined in the vertical measuring surface 5 , oriented transversely to the longitudinal direction of the rail 1 only electronically by the electrical output signals of the individual pixels, caused by the incident laser beam 4. All the electrical and mechanical assemblies of the receiving unit 3 are arranged on a massive base plate 3 to .

Per migliorare la sensibilità viene impiegato un filtro di interferenza a banda stretta nel percorso di raggio della camera CCD 6a. La raffigurazione del raggio laser 4 è contraddistinta da un alto contrasto nella videoimmagine della camera CCD 6a . To improve the sensitivity, a narrow band interference filter is used in the beam path of the CCD camera 6a. The representation of the laser beam 4 is characterized by a high contrast in the video image of the CCD camera 6a.

La misurazione della rotaia 1 ha luogo, spostando l'unità ricevente 3, dotata di due rulli di scorrimento azionabili 7, in direzione longitudinale della rotaia e venendo rispettivamente rilevato il punto di incidenza del raggio laser 4 che si sposta sulla superficie di misurazione 5 con variazione di posizione della superficie di scorrimento 8 della rotaia. Poiché il fotoricevitore 6 è fissamente montato sulla piastra di base 3a, la posizione del raggio 4 relativamente ad una posizione, imparata all'inizio della rotaia 1, è una raffigurazione esatta dello scostamento della rotaia 1 in direzione orizzontale e verticale sulla rispettiva posizione di misurazione. The measurement of the rail 1 takes place by moving the receiving unit 3, equipped with two drive rollers 7, in the longitudinal direction of the rail and the point of incidence of the laser beam 4 which moves on the measuring surface 5 is respectively detected with change in position of the sliding surface 8 of the rail. Since the photoreceiver 6 is fixedly mounted on the base plate 3a, the position of the beam 4 relative to a position, learned at the beginning of the rail 1, is an exact representation of the deviation of the rail 1 in the horizontal and vertical direction at the respective measuring position .

Per la elaborazione più precisa della raffigurazione del raggio sulla matrice 6b viene utilizzato un procedimento della risoluzione di subpixel. In questo caso in una zona quadrata attorno alla raffigurazione del raggio ogni immagine di riga e ogni colonna di immagine viene valutata singola e vengono resi medi i risultati. Come risultato risulta la posizione "precisa nei sub pixel" della raffigurazione del raggio entro la matrice 6b che corrisponde alla posizione di luogo del raggio laser 4 nella superficie di misurazione 5 verticale, orientata trasversalmente alla direzione longitudinale della rotaia 1 o può essere convertita, e precisamente sulla base del collegamento lineare presente fra oggetto e immagine. Il punto di incidenza del raggio laser 4 sul cristallo 5a è determinabile con alta precisione con adattamento della posizione misurata dei subpixel della raffigu razione del raggio del cristallo 5a sulla matrice 6b. For the more precise processing of the representation of the ray on the matrix 6b, a method of subpixel resolution is used. In this case in a square area around the radius representation each row image and each image column is evaluated individually and the results are averaged. As a result, the "sub-pixel precise" position of the representation of the beam within the matrix 6b results which corresponds to the locus position of the laser beam 4 in the vertical measuring surface 5, oriented transversely to the longitudinal direction of the rail 1 or can be converted, and precisely on the basis of the linear connection between object and image. The point of incidence of the laser beam 4 on the crystal 5a can be determined with high precision by adapting the measured position of the subpixels of the representation of the beam of the crystal 5a on the matrix 6b.

La differenza rispetto alla posizione iniziale è una misura per lo scostamento del carrello misuratore dell'unità ricevente 3 dalla linea ideale. The difference from the initial position is a measure for the deviation of the measuring carriage of the receiving unit 3 from the ideal line.

Con variazione della posizione qui è intesa la variazione della posizione del punto orizzontale più in alto della superficie di scorrimento 8 della rotaia. Come visibile nella Figura 2 (e nella Figura 3), i rulli di scorrimento 7 orizzontalmente supportati girevolmente sono conformati come cilindri, per cui è assicurato che l'unità ricevente 3 appoggi attraverso i suoi entrambi i rulli di scorrimento 7 su due punti di misura distanziati rispettivamente su punti di appoggio orizzontali 9 e più in alto della superficie di scorrimento 8 della rotaia 1. Se in dipendenza all’andamento della superficie di scorrimento 8 lungo la rotaia 1 risulta un sollevamento o un abbassamento dell'unità ricevente 3 e conseguentemente della superficie di misura 5. Il raggio laser 4 è spazialmente stabilizzato nella posizione, cioè esso mantiene la sua posizione dello spazio con alta precisione e rappresenta così la linea di riferimento del sistema. La stabilizzazione nella posizione dei raggio laser 4 ha luogo per via elettronica, preferibilmente per mezzo di una 'livella elettronica’; essa comporta, nell’esempio di realizzazione, /<■ >1 mm di scostamento di 100 m di lunghezza del raggio laser 4. The variation of the position is here understood to mean the variation of the position of the top horizontal point of the sliding surface 8 of the rail. As can be seen in Figure 2 (and Figure 3), the horizontally rotatably supported sliding rollers 7 are shaped like cylinders, whereby it is ensured that the receiving unit 3 rests through its both sliding rollers 7 on two measuring points spaced respectively on horizontal support points 9 and higher than the sliding surface 8 of the rail 1. If, depending on the course of the sliding surface 8 along the rail 1, there is a lifting or lowering of the receiving unit 3 and consequently of the measuring surface 5. The laser beam 4 is spatially stabilized in the position, ie it maintains its position in the space with high precision and thus represents the reference line of the system. The stabilization in the position of the laser beam 4 takes place electronically, preferably by means of an 'electronic level'; it involves, in the example of realization, / <■> 1 mm of deviation of 100 m in length of the laser beam 4.

La superficié di misurazione 5 è collegata con un impianto elettronico di elaborazione 10 che comprende un microprocessore ed è comandabile per mezzo di programmi di calcolo. L'impianto elettronico di elaborazione 10 legge la posizione della raffigurazione di raggio, rilevata dalla camera CCD, in dipendenza del luogo e determina in questa maniera la posizione esatta del raggio laser 4 sulla superficie di misurazione 5. Per la determinazione del punto di incidenza della direzione di raggio principale del raggio laser 4 l'impianto elettronico di elaborazione 10 dispone di un programma di calcolo speciale che valuta, in una zona quadrata attorno alla raffigurazione del raggio, singole ogni riga e ogni colonna e rende medi i risultati (0,2 mm per ogni pixel). Per ottenere una linearità sufficiente e raggiungere un aumento della precisione di misura, dev’essere impiegata una camera di misurazione con pixels quadrati a riguardo della loro forma. The measuring surface 5 is connected to an electronic processing system 10 which comprises a microprocessor and can be controlled by means of calculation programs. The electronic processing system 10 reads the position of the beam representation detected by the CCD camera, depending on the location and thus determines the exact position of the laser beam 4 on the measuring surface 5. To determine the point of incidence of the main beam direction of the laser beam 4 the electronic processing system 10 has a special calculation program which evaluates, in a square area around the representation of the beam, each row and each column and averages the results (0.2 mm for each pixel). To obtain sufficient linearity and achieve an increase in measurement accuracy, a measurement chamber with square pixels must be used with regard to their shape.

Per la determinazione della distanza fra l'unità trasmittente 2 e l'unità ricevente 3, l'unità ricevente 3 è dotata di un sensore di distanza 11. Il sensore di distanza 11 è costituito da una ruota di frizione 12 che rotola sulla superficie di scorrimento 8 della rotaia 1 ed è collegato per il rilevamento della lunghezza di rotolamento con un trasmettitore incrementale collegato con l'impianto elettronico di elaborazione 10. In questa maniera è rilevabile con alta precisione la distanza e /o la variazione di distanza fra unità ricevente 3 e unità trasmittente 2. Inoltre la ruota di frizione 12 serve anche a rilevare lo stato di movimentazione dell'unità ricevente 3 per mezzo dell'impianto elettronico di elaborazione 10 e per disinserire, in casi di emergenza, il motore di azionamento 13 dell'unità ricevente. La Figura 3 mostra che il motore di azionamento 13 aziona sincronamente i rulli di scorrimento 7 attraverso cinghie dentate 14 e rulli di rinvio 15. To determine the distance between the transmitting unit 2 and the receiving unit 3, the receiving unit 3 is equipped with a distance sensor 11. The distance sensor 11 consists of a friction wheel 12 which rolls on the surface of sliding 8 of the rail 1 and is connected for measuring the rolling length to an incremental transmitter connected to the electronic processing system 10. In this way, the distance and / or the variation in distance between the receiving unit 3 can be detected with high precision and transmitting unit 2. Furthermore, the friction wheel 12 also serves to detect the movement status of the receiving unit 3 by means of the electronic processing system 10 and to switch off, in emergency cases, the drive motor 13 of the unit receiving. Figure 3 shows that the drive motor 13 drives the slide rollers 7 synchronously through toothed belts 14 and idler rollers 15.

Le Figure 2, 3 e 4 mostrano due rulli di scorrimento 7, distanziati in direzione longitudinale della rotaia e rotolanti sulla superficie di scorrimento della rotaia 1, con asse di rotazione orizzontalmente orientato trasversalmente alla direzione longitudinale della rotaia e due rulli di guida 17 che sono appoggiati caricati meccanicamente per la guida dell'unità ricevente 3 su ogni lato della rotaia sulla superficie laterale 16 della rotaia 1 e sono superiormente supportati girevolmente. Per il migliore adattamento alla rispettiva sezione trasversale della rotaia è rispettivamente regolabile singola la altezza verticale dei rulli di guida 17. Nell'esempio di realizzazione secondo la Figura 3 i rulli di scorrimento 7 sono disposti fra i rulli di guida 17. La distanza degli assi dei rulli di scorrimento 7 e dei rulli di guida direttamente vicini 17, 18 si trova opportunamente fra il diametro semplice fino a quello triplo dei rullidiguida 17, 18. Figures 2, 3 and 4 show two sliding rollers 7, spaced apart in the longitudinal direction of the rail and rolling on the sliding surface of the rail 1, with axis of rotation horizontally oriented transversely to the longitudinal direction of the rail and two guide rollers 17 which are supported mechanically loaded for the guide of the receiving unit 3 on each side of the rail on the lateral surface 16 of the rail 1 and are rotatably supported at the top. For best adaptation to the respective rail cross section, the vertical height of the guide rollers 17 is individually adjustable. of the sliding rollers 7 and of the directly adjacent guide rollers 17, 18 is conveniently located between the simple up to the triple diameter of the guide rollers 17, 18.

I rulli di guida 17, 18 presentano su un lato della rotaia un asse di rotazione fisso e appoggiano sull'altro lato della rotaia 1 meccanicamente caricati sulla superficie laterale 16, il ché viene comportato da una molla elastica. II supporto dei rulli di guida 17, 18 avviene in cuscinetti a sfere oscillanti. The guide rollers 17, 18 have a fixed axis of rotation on one side of the rail and rest on the other side of the rail 1 mechanically loaded on the lateral surface 16, which is caused by an elastic spring. The support of the guide rollers 17, 18 takes place in oscillating ball bearings.

Una forma di realizzazione alternativa mostra la Figura 5, ove i rulli di guida sono disposti come coppie 17a, 18a rispettivamente su una trave longitudinale comune che si estende in direzione longitudinale della rotaia ed è fissata sulla piastra di base 3a. Anche le coppie di rulli di guida 17a, 18a presentano su un lato della rotaia rispettivamente assi di rotazione verticali fissi che appoggiano sull'altro lato della rotaia 1, caricati da una forza elastica, sulla appartenente superficie laterale 16. La superficie di scorrimento 19 dei rulli di scorrimento presenta, come mostrato nella Figura 5, alternativamente circa nel centro del rullo di scorrimento 7 una scanalatura radiale 20 che assicura un appoggio più stabile a due punti. An alternative embodiment shows Figure 5, where the guide rollers are arranged as pairs 17a, 18a respectively on a common longitudinal beam which extends in the longitudinal direction of the rail and is fixed on the base plate 3a. The pairs of guide rollers 17a, 18a also have on one side of the rail respectively fixed vertical axes of rotation which rest on the other side of the rail 1, loaded by an elastic force, on the corresponding lateral surface 16. The sliding surface 19 of the sliding rollers has, as shown in Figure 5, alternatively approximately in the center of the sliding roll 7 a radial groove 20 which ensures a more stable two-point support.

L'unità ricevente 3 è dotata, per impedire il crollo del sistema in presenza di rotaie fortemente isolate, di un sistema di sicurezza che è integrato neirimpianto elettronico di elaborazione 10. Il sistema di sicurezza comprende un ulteriore sensore a distanza orizzontale che rileva la distanza di un punto di riferimento dell'unità ricevente 3 dalla superficie di scorrimento 8 della rotaia 1 e disinserisce a superamento di un valore limite il motore di azionamento 13. The receiving unit 3 is equipped, to prevent the collapse of the system in the presence of highly insulated rails, with a safety system which is integrated in the electronic processing system 10. The safety system includes an additional horizontal distance sensor which detects the distance of a reference point of the receiving unit 3 from the running surface 8 of the rail 1 and switches off the drive motor 13 when a limit value is exceeded.

Per misurare due rotaie disposte approssimativamente Luna accanto all'altra in un piano il raggio laser 4 viene scomposto in due raggi laser parziali orizzontali fra loro estendentisi perpendicolari (4a, 4b) che vengono adottati per la determinazione della differenza in altezza di entrambe le rotaie 1. Ciò ha luogo relativamente ad una retta orizzontale che si trova in un piano verticale che è definito dal raggio laser parziale (4b) che si estende trasversalmente ad entrambe le rotaie 1. To measure two rails arranged approximately Luna next to each other in a plane, the laser beam 4 is split into two horizontal partial laser beams extending perpendicular to each other (4a, 4b) which are adopted for the determination of the difference in height of both rails 1 This takes place relative to a horizontal line which is in a vertical plane which is defined by the partial laser beam (4b) which extends transversely to both rails 1.

Elenco dei numeri di riferimento 1 rotaia List of reference numbers 1 rail

2 trasmittente 2 transmitter

3 unità ricevente 3 receiving units

3a piastra di base 3rd base plate

4 raggio laser 4 laser beam

5 superficie di misurazione 5a cri sta I lo 5 measuring surface 5th crystal

6 fotoricevitore 6 photoreceiver

6a camera CCD 6th CCD camera

6b matrice rettangolare 6b rectangular matrix

6c ottica di raffigurazione 7 rulli di scorrimento 6c representation optics 7 sliding rollers

8 superficie di scorrimento 9 punto di appoggio 8 sliding surface 9 support point

10 elettronica di elaborazione 11 sensore di distanza 10 processing electronics 11 distance sensor

1 2 ruota di frizione 1 2 friction wheel

13 motore di azionamento 13 drive motor

14 cinghia dentata 14 toothed belt

15 rullo di rinvio 15 return roller

16 superficie laterale 16 lateral surface

17,18 rullo di guida 17,18 guide roller

17a,18a coppia di rulli di guida 19 superficie dei rulli di scorrimenlo 17a, 18a pair of guide rollers 19 surface of the sliding rollers

20 scanalatura 20 groove

Claims

R IV E N D IC A T IO N I 1. System for measuring rails, in particular crane rails, scullers, sliding wheel blocks with a transmitter unit which is disposed on the rail and comprises a laser with at least one laser beam extending in the longitudinal direction of the rail, and with an operable receiving unit which is movable on the same rail in the longitudinal direction of the rail and has at least one photoreceiver which is aimed at the laser beam and produces an electrical output signal which is caused by the incident laser beam and on the basis of which the location of the laser beam in a vertical measuring surface oriented transversely to the longitudinal direction of the rail, characterized by the fact that the photoreceiver (6) has a rectangular matrix (6a) with a plurality of pixels arranged directly next to each other (optical sensor elements), whose electrical output signals are fed to an electronic processing system (10) , by means of which the point of incidence of the spatially stabilized laser beam (4) is determined in the position in the measuring position (5) only electronically with processing of the pixel output signals and a distance sensor is provided ( ii) for detecting the variation in distance between the transmitting unit (2) and the receiving unit (3).

2. System according to claim 1, characterized by the fact that the photoreceiver (6) is a CCD camera (6a), in front of which a transparent crystal (5a) is arranged as the measuring surface (5) which is optically represented on the matrix (6b) of the CCD camera (6a).

System according to one of claims 1 or 2, characterized by the fact that the point of incidence of the laser beam (4) on the crystal (5a) can be determined by adapting the measured position of the subpixels of the ray representation of the crystal (5a) on the matrix (6b).

4. System according to claim 3, characterized by the fact that the adaptation takes place by means of a calculation program.

5. System according to one of claims 1 to 4, characterized by the fact that the electronic processing plant (10) comprises a microprocessor.

System according to one of claims 1 to 5, characterized in the fact that the distance sensor (11) has a friction wheel (12) which rolls on the sliding surface (8) of the rail (1).

7. System according to claim 6, characterized by the fact that the friction wheel (12) is connected to an incremental transmitter for measuring the rolling length.

8. System according to claim 6, characterized by the fact that by means of the friction wheel (12) the movement status of the receiving unit (3) can be detected.

System according to one of claims 1 to 8, characterized in the fact that the receiving unit (3) is remotely controllable.

System according to one of claims 1 to 9, characterized in the fact that the position stabilization of the laser beam (4) takes place by means of an electronic level.

11. System according to claim 10, characterized by the fact that the stability of position leads to +/- 1 mm of deviation over 100 m of rail length.

12. System according to one of claims 1 to 11, characterized in the fact that in the case of a cross section of the running rail, consisting of flange and core parts, at least two guide rollers (17, 18) are respectively provided on both side surfaces (16) of the rail (1), spaced apart longitudinal direction of the rail, rotatably supported vertically, supported mechanically loaded for the guide of the receiving unit (3), and at least two sliding rollers (7) rotatably supported horizontally, spaced in the longitudinal direction of the rail, rolling on the running surface (8 ) of the rail (1), with the axis of rotation <'> oriented transversely to the longitudinal direction of the rail, of which at least one rollers is driven to actuate the receiving unit (3).

13. System according to claim 12, characterized by the fact that the vertical height of the guide rollers (17, 18) is individually adjustable.

14. System according to one of claims 12 or 13, characterized in the fact that, seen in the longitudinal direction of the rail, respectively the front sliding roller (7) is arranged behind the front guide rollers (17, 18).

System according to one of claims 12 to 14, characterized in the fact that the distance of the axes of the sliding roller (7) and the guide roller (17,18) directly adjacent lies between the simple to triple diameter of the guide rollers.

16. System according to one of claims 12 to 5, characterized by! done that respectively on one side of the rail (1) the guide rollers (17, 18) have a fixed axis of rotation and on the other side of the rail (1) they rest mechanically loaded on the lateral surface (16).

17.Outside according to claim 16, characterized by the fact that the support of the guide rollers (17, 18) is caused by an elastic force.

System according to one of claims 12 to 17, characterized in the fact that the guide rollers (17, 18) are supported in oscillating ball bearings.

19 System according to one of claims 12 to 18, characterized in the fact that the guide rollers (17, 18) are arranged as pairs (17a, 18a) respectively on a common longitudinal beam which extends in the longitudinal direction of the rail and is arranged on the receiving unit (3).

20. System according to one of claims 12 to 19, characterized by the fact that a radial groove (20) is centrally formed in the sliding surface (19) of the sliding rollers.

21. System according to one of claims 1 to 20, characterized by the fact that the receiving unit (3) is equipped with a safety system.

22. System according to claim 21, characterized by the fact that the safety system has at least one distance sensor (11) for detecting the distance of a reference point of the receiving unit (3) with respect to the rail (1).

23. System for measuring at least two rails arranged in a plane, according to one of claims 1 to 22, characterized by the fact that the laser beam (4) is split into two horizontal partial laser beams extending perpendicular to each other (4a, 4b) for the determination of the difference in height of both rails (1).