一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置及方法，测量装置主要包括支承座、设置于所述支承座上的圆形导轨、沿所述圆形导轨内部做圆周运动的点激光传感器，以及驱动所述点激光传感器运动的移动机构；所述圆形导轨内部设有齿盘，所述移动机构包括与所述齿盘齿合的齿轮、驱动所述齿轮转动的电机，所述点激光传感器固定于所述齿轮上；所述点激光传感器连接有控制器。通过对钢轨热锻成型跟端轮廓的扫描，实现各项点尺寸的测量，避免了人工在高温条件下进行手工测量，降低了测量难度，提高了测量的准确度，从而保证了产品质量。

A profile measuring device and method for hot forging of special-shaped rail

The invention provides a measuring device and a method for measuring the contour dimension of an irregular rail forging. The measuring device mainly includes a supporting seat, a circular guide set on the supporting seat, a point laser sensor that does circular motion in the circular guide rail, and a moving mechanism driving the movement of the laser sensor. A tooth disc is provided inside the shape guide, which comprises a gear combined with the tooth disc and an electric motor that drives the gear. The point laser sensor is fixed on the gear, and the point laser sensor is connected with a controller. Through the scanning of the hot forging and end contour of the rail, the measurement of each point size is realized, which avoids manual measurement under the high temperature condition, reduces the measurement difficulty and improves the accuracy of the measurement, thus ensuring the quality of the product.

【技术实现步骤摘要】
一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置及方法
本专利技术涉及道岔制造加工
，具体是一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置及方法。
技术介绍
铁路事业的快速发展对道岔制造质量提出了新的要求。道岔中所用的尖轨、心轨类轨件通常由AT矮型特种断面钢轨制造加工而成，为了与标准钢轨进行对接，需将特种断面钢轨跟端锻造成标准轨型。不同轨型的标准钢轨之间为了实现对接，也需要对标准轨跟端进行锻造，如60kg/m钢轨锻造成50kg/m钢轨，上述两种锻造成型统称为异型钢轨跟端热锻成型。目前，异型钢轨跟端热锻成型后，需要人工使用游标卡尺进行跟端各项点尺寸的测量，然而钢轨热锻成型后，其温度高达几百摄氏度，人工测量需在短时间内完成，测量难度大，测量位置和读数可能存在偏差，导致测量不准确。随着传感器技术的发展，传感器在各领域的应用越来越多，自动测量技术在生产中也得到了广泛应用。经实践检验，采用传感器进行测量准确度高，方便快捷。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于传感器的异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置及方法。本专利技术保护一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，主要包括支承座、设置于所述支承座上的圆形导轨、沿所述圆形导轨内部做圆周运动的点激光传感器，以及驱动所述点激光传感器运动的移动机构；所述圆形导轨内部设有齿盘，所述移动机构包括与所述齿盘齿合的齿轮、驱动所述齿轮转动的电机，所述点激光传感器固定于所述齿轮上；所述点激光传感器连接有控制器，所述控制器连接有显示器。本专利技术还保护一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量方法，测量装置工作时，钢轨伸入圆形导轨内部，移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨内部做圆周运动，对钢轨轮廓进行扫描；基于激光三角测距原理，点激光传感器每次扫射在钢轨表面便提取到某一点的空间位置信息，控制器将此位置信息以二维坐标的方式存储；在移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨运动一周的过程中，点激光传感器连续触发，提取到钢轨表面一系列点的空间位置信息，无论被检测的钢轨处于何种状态，理论上将提取到的点拼接拟合便能得到一个完整的钢轨全断面轮廓。进一步的，在每个扫描周期，提取出点激光传感器采集的轨头、轨腰和轨底空间位置信息，将这些区域点的二维坐标拟合拼接，得到相对应的真实轨头、轨腰和轨底的轮廓信息。进一步，控制器中存储有不同轨型的标准轨廓信息，拟合后的钢轨断面轮廓与相对轨型的标准轨廓进行比对，并在显示器上输出轨头宽、轨腰、轨底宽、轨高的尺寸值。本专利技术的有益效果：通过对钢轨热锻成型跟端轮廓的扫描，实现各项点尺寸的测量，避免了人工在高温条件下进行手工测量，降低了测量难度，提高了测量的准确度，从而保证了产品质量。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是轮廓检测中的角度遮挡示意图；图3是拟合部分钢轨断面轮廓示意图；图4是旋转平移匹配示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，如图1所示，主要包括支承座1、设置于所述支承座上的圆形导轨2、沿所述圆形导轨内部做圆周运动的点激光传感器3，以及驱动所述点激光传感器3运动的移动机构；所述圆形导轨2内部设有齿盘4，所述移动机构包括与所述齿盘齿合的齿轮501、驱动所述齿轮501转动的电机502，所述点激光传感器3固定于所述齿轮501上，所述点激光传感器3连接有控制器，所述控制器连接有显示器。测量装置工作时，钢轨伸入圆形导轨内部，移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨内部做圆周运动，对钢轨轮廓进行扫描。基于激光三角测距原理，点激光传感器每次扫射在钢轨表面便提取到某一点的空间位置信息，将此位置信息以二维坐标的方式存储。在移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨运动一周的过程中，点激光传感器连续触发，提取到钢轨表面一系列点的空间位置信息，无论被检测的钢轨处于何种状态，理论上将提取到的点拼接拟合便能得到一个完整的钢轨全断面轮廓。但是，由于钢轨是个异型工件，无论点激光传感器以任何方位角提取钢轨表面点的空间位置信息，必定在某些角度存在遮挡，导致轨颚及部分轨腰区域无法检测，如图2所示。在每个扫描周期，提取出点激光传感器采集的轨头、轨腰和轨底空间位置信息，将这些区域点的二维坐标拟合拼接，便能得到相对应的真实轨头、轨腰和轨底的轮廓信息，从而实现对钢轨断面轮廓的提取，如图3所示。将拟合的钢轨断面轮廓与标准轮廓高精度匹配是验证工件是否合格的必要手段。在本实施例中，用Hough变换对轨腰处圆弧进行检测，如图4（a）所示。在坐标空间x-y中，所有过点(xi，yi)的直线满足方程(xi-p)2+(yi-q)2=r2，其中式中p、q、r分别是圆心的横坐标，圆心的纵坐标，圆的半径。对于采用的标准轮廓，其圆弧的半径是己知的。若坐标空间x-y中有近似于圆的图形，则圆上所有点的曲率半径r一定相等。Hough变换搜索轨腰处曲率半径为30mm的圆弧F1H1和F2H2，采用最小二乘法拟合出该圆弧的圆心E1和E2，将圆心绕坐标原点旋转平移，使检测的钢轨断面轮廓摆正后，再与标准轮廓匹配，如图4（b）所示。扫描提取的轮廓经控制器匹配对比后，在显示器上输出轨头宽、轨腰、轨底宽、轨高的尺寸值，可判定各项点尺寸是否符合技术条件要求。最后，还需要注意的是，以上列举仅是本专利技术一个具体实施例。显然，本专利技术不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本专利技术公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，其特征在于，主要包括支承座、设置于所述支承座上的圆形导轨、沿所述圆形导轨内部做圆周运动的点激光传感器，以及驱动所述点激光传感器运动的移动机构；所述圆形导轨内部设有齿盘，所述移动机构包括与所述齿盘齿合的齿轮、驱动所述齿轮转动的电机，所述点激光传感器固定于所述齿轮上；所述点激光传感器连接有控制器，所述控制器连接有显示器。

【技术特征摘要】
1.一种异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，其特征在于，主要包括支承座、设置于所述支承座上的圆形导轨、沿所述圆形导轨内部做圆周运动的点激光传感器，以及驱动所述点激光传感器运动的移动机构；所述圆形导轨内部设有齿盘，所述移动机构包括与所述齿盘齿合的齿轮、驱动所述齿轮转动的电机，所述点激光传感器固定于所述齿轮上；所述点激光传感器连接有控制器，所述控制器连接有显示器。2.根据权利要求1所述的异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，其特征在于，测量装置工作时，钢轨伸入圆形导轨内部，移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨内部做圆周运动，对钢轨轮廓进行扫描；基于激光三角测距原理，点激光传感器每次扫射在钢轨表面便提取到某一点的空间位置信息，控制器将此位置信息以二维坐标的方式存储；在移动机构带动点激光传感器沿圆形导轨运动一周的过程中，点激光传感器连续触发，提取到钢轨表面一系列点的空间位置信息，无论被检测的钢轨处于何种状态，理论上将提取到的点拼接拟合便能得到一个完整的钢轨全断面轮廓。3.根据权利要求2所述的异型钢轨热锻成型轮廓尺寸测量装置，其特征在于，在每个扫描周期，提取出点激光传感器采集的轨头、轨腰和轨底空间位置信息，将这些区域点的二维坐标拟合拼接，得到相对应的真实轨头、轨腰和轨底的轮廓信息。4.根据权利要求3所述的异型钢轨热锻成型轮廓尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春城，胡新伟，张洪兵，成垒钒，史彦春，叶翔，
申请(专利权)人：中铁山桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13