一种自适应孔式精密检测靶标制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自适应孔式精密检测靶标，包括扫描靶标球、连接管、固定底板、底座及安装在连接管内的弹簧挡板、压簧、自适应孔锥体和弹簧调节器，扫描靶标球安装于连接管上端，固定底板底部为环形，自该环形底面内侧向上延伸形成第1凸台，连接管下端架设在第1凸台上，底座位于固定底板外侧并固装于连接管下端的外围四周，底座与固定底板底平面齐平，第1凸台的外周面与底座内周面螺纹连接，自适应孔锥体上部为中空圆柱体、下部为向下渐缩且中空圆锥体，压簧上下两端分别固装在弹簧挡板和弹簧调节器上，弹簧调节器下部安装在圆锥体内并与之螺纹连接。该装置结构简单、操作方便、检测效率和检测精度较高、对中范围广。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高速铁路板式无砟轨道的轨道板检测领域，特别是涉及一种用于板式无砟轨道III型轨道板预埋套管加工偏差检测的自适应孔精密配合器。
技术介绍
CRTS(板式无砟轨道)III型无砟轨道由钢轨、扣件、预制的无砟轨道板、自密实混凝土、限位结构、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土底座等部分组成。CRTSIII型的无砟轨道板是我国完全自主知识产权研发、一次成型的新型无砟轨道板，目前已经在全国高铁项目上推广应用。CRTSIII型无砟轨道板的结构大同小异，一般如图1所示，主要包括底部平面13、承轨台14和预埋套管15，其中承轨台14包括底部承轨面和两侧钳口面。由于是一次加工成型，所以对CRTSIII型无砟轨道板的加工尺寸要求十分严格，其外形加工尺寸偏差要求在限差内(部分要求0.5mm)。对III型无砟轨道板的检测分为10大类，共测19项数据，其中对预埋套管的几何尺寸及垂直度的检测非常重要。目前，采用激光跟踪仪和手持扫描仪组合方式进行轨道板表面扫描，然后利用扫描仪生成的点云数据分析完成CRTSIII型无砟轨道板检测的新技术已经较为成熟，但是在轨道板预埋套管的检测中仍存在不足。主要原因是由于轨道板预埋套管表面加工精度较低，以及扫描仪扫描的预埋套管内部存在死角，导致利用扫描的方式检测预埋套管的精度较低。要克服这个技术难题有两种方法：一是利用扫描仪对预埋套管孔位进行多个自由度长时间的扫描，以使扫描仪尽可能多的采集到预埋套管内部的点云数据，再通过这些点云数据进行拟合，计算出预埋套管的孔径及中心位置；二是制造出一种球形几何工件，通过精密对中的方式取代预埋套管的几何位置，再通过扫描工件来检测预埋套管的几何位置及垂直度。第一种方法优势是不需要对预埋套管做任何处理，但是由于直接扫描预埋套管产生的点云数据不够多，而且多自由度扫描导致扫描一个预埋套件的时间较长，导致该方法效率低、精度差且不利于自动化流水线检测作业；第二种方法能够通过扫描球形几何工件间接获取预埋套管的孔径和几何中心，效率高，适合自动化流水线检测作业，但是其精度完全取决于球形几何工件在预埋套管的对中精度。目前第二种方法为轨道板检测领域检测预埋套管的主要方法。目前国内普罗米新公司已经专利技术出“孔适配器”来作为轨道板检测预埋套管的装置，但是该装置只能用于传统的全站仪检测法，无法用于轨道板扫描式检测法。而且全站仪检测轨道板的方法自动化程度很低、检测效率低下，整体精度较差。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动化操作便捷、检测效率与精度较高、对中范围广的轨道板检测用的自适应孔式精密检测靶标。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种自适应孔式精密检测靶标，包括扫描靶标球、圆柱形中空的连接管、固定底板、底座以及安装在连接管内部的弹簧挡板、压簧、自适应孔锥体和弹簧调节器，其中扫描靶标球安装于连接管的上端，固定底板的底部为环形，且自该环形底面内侧向上延伸形成一内径略小于连接管内径的第1凸台，连接管的下端架设在该第1凸台上，底座位于固定底板外侧并固装于连接管下端的外围四周，底座与固定底板的底平面齐平，第1凸台的外周面与底座的内周面螺纹连接，自适应孔锥体的上部为中空的圆柱体、下部为向下渐缩且中空的圆锥体，自适应孔锥体的上部外壁向外延伸形成第2凸台，该第2凸台的外径与连接管的内径相适应，且第2凸台架设在第1凸台上，弹簧挡板固装在连接管上部内侧，压簧的上下两端分别固装在弹簧挡板和弹簧调节器上，弹簧调节器的下部安装在圆锥体内并与之螺纹连接。优选的是，在所述连接管的外周面上均匀布设有4个用于辅助扫描仪的初始化定位和坐标系建立的扫描靶标，这样可以省去人工进行定位靶标布设的步骤，从而提高了轨道板检测的效率。优选的是，所述扫描靶标球的表面涂有高感光材料，便于扫描仪提取标靶球表面的模型。优选的是，所述弹簧调节器的底端设有用于调节所述压簧松紧度的一字槽，通过该一字槽转动弹簧调节器可以方便地调节压簧的松紧度。优选的是，所述固定底板上设有两个拆装维修孔，需要进行拆卸和维修时，将工具端部插入拆装维修孔内，转动固定底板即可使其与底座脱离。优选的是，所述连接管上部设有排气孔，以防止调节弹簧调节器高度和自适应孔锥体自适应过程中连接管内的气压对调节和自适应产生影响。另外，所述弹簧挡板的底部中心沿轴线方向向下延伸形成第3凸台，所述弹簧调节器中部的外周面沿径向外延伸形成第4凸台，所述压簧的上下两端分别固装在所述第3、第4凸台上。所述连接管上部内侧向内延伸形成第5凸台，所述弹簧挡板的上平面与第5凸台的下表面固定连接。本技术的自适应孔式精密检测靶标结构简单，操作方便，在CRTSIII型无砟轨道板扫描检测过程中，通过自适应对中的方式替代预埋套件的几何位置，消除了被测量孔的间隙误差，使得对中精度高，适应孔范围大，从而有效地提高了对预埋套管的检测精度；在所述连接管上安置了涂有高感光材料的扫描标靶球，方便扫描仪定位及标靶球表面模型的提取，节省了在轨道板上布设扫描标靶的步骤，节约扫描测量工序，大大提高检测效率，并且该自适应孔式精密检测靶标可靠性好，经久耐用，适合于自动化流水线作业。附图说明图1为一种CRTSIII型轨道板的结构示意图；图2为本技术自适应孔式精密检测靶标的剖面结构示意图；图3为本技术自适应孔式精密检测靶标的立体结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术的结构作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。参见图2，该自适应孔式精密检测靶标包括扫描靶标球1、圆柱形中空的连接管4、固定底板5、底座6以及安装在连接管4内部的弹簧挡板2、压簧3、自适应孔锥体7和弹簧调节器8，其中扫描靶标球1安装于连接管4的上端，固定底板5的底部为环形，且自该环形底面内侧向上延伸形成一内径略小于连接管4内径的第1凸台，连接管4的下端架设在该第1凸台上，底座6位于固定底板5外侧并固装于连接管4下端的外围四周，底座6与固定底板5的底平面齐平，第1凸台的外周面与底座6的内周面螺纹连接，自适应孔锥体7的上部为中空的圆柱体、下部为向下渐缩且中空的圆锥体，自适应孔锥体7的上部外壁向外延伸形成第2凸台，该第2凸台的外径与连接管4的内径相适应，且第2凸台架设在第1凸台上，弹簧挡板2固装在连接管4上部内侧，压簧3的上下两端分别固装在弹簧挡板2和弹簧调节器8上，弹簧调节器8的下部安装在圆锥体内并与之螺纹连接。参见图3，沿着连接管4的四周还布设有4个扫描靶标11，其作用是作为定位靶标来辅助扫描仪的初始化定位和坐标系建立。这样可以省去人工布设定位靶标的步骤，从而提高了轨道板检测的效率。上述结构中，扫描靶标球1的精度误差＜0.02mm，表面涂有高感光材料，方便扫描仪提取靶标球表面的模型，使扫描仪更为迅速地完成靶标球表面点云的获取，并且提高了点云精度，从而提高了轨道板检测的效率和精度；扫描靶标球1使用固定的结构及尺寸，通过底部基座对中，其几何中心可以与预埋套管的几何中心重合，通过扫描仪扫描靶标球可以直接拟合出预埋套管的几何位置。弹簧调节器8的材料为304不锈钢，其底端设有一字槽B，用于调节压簧3的松紧度，以增大对中的范围。固定底板5材质可选用304不锈钢，用于挡住自适应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应孔式精密检测靶标，其特征在于：包括扫描靶标球(1)、圆柱形中空的连接管(4)、固定底板(5)、底座(6)以及安装在所述连接管(4)内部的弹簧挡板(2)、压簧(3)、自适应孔锥体(7)和弹簧调节器(8)，所述扫描靶标球(1)安装于所述连接管(4)的上端，所述固定底板(5)的底部为环形，且自该环形底面内侧向上延伸形成一内径略小于所述连接管(4)内径的第1凸台，所述连接管(4)的下端架设在所述第1凸台上，所述底座(6)位于所述固定底板(5)外侧并固装于所述连接管(4)下端的外围四周，底座(6)与固定底板(5)的底平面齐平，所述第1凸台的外周面与底座(6)的内周面螺纹连接，所述自适应孔锥体(7)的上部为中空的圆柱体、下部为向下渐缩且中空的圆锥体，所述自适应孔锥体(7)的上部外壁向外延伸形成第2凸台，所述第2凸台的外径与连接管(4)的内径相适应，且第2凸台架设在第1凸台上，所述弹簧挡板(2)固装在所述连接管(4)上部内侧，所述压簧(3)的上下两端分别固装在所述弹簧挡板(2)和弹簧调节器(8)上，所述弹簧调节器(8)的下部安装在所述圆锥体内并与之螺纹连接。

【技术特征摘要】
1.一种自适应孔式精密检测靶标，其特征在于：包括扫描靶标球(1)、圆柱形中空的连接管(4)、固定底板(5)、底座(6)以及安装在所述连接管(4)内部的弹簧挡板(2)、压簧(3)、自适应孔锥体(7)和弹簧调节器(8)，所述扫描靶标球(1)安装于所述连接管(4)的上端，所述固定底板(5)的底部为环形，且自该环形底面内侧向上延伸形成一内径略小于所述连接管(4)内径的第1凸台，所述连接管(4)的下端架设在所述第1凸台上，所述底座(6)位于所述固定底板(5)外侧并固装于所述连接管(4)下端的外围四周，底座(6)与固定底板(5)的底平面齐平，所述第1凸台的外周面与底座(6)的内周面螺纹连接，所述自适应孔锥体(7)的上部为中空的圆柱体、下部为向下渐缩且中空的圆锥体，所述自适应孔锥体(7)的上部外壁向外延伸形成第2凸台，所述第2凸台的外径与连接管(4)的内径相适应，且第2凸台架设在第1凸台上，所述弹簧挡板(2)固装在所述连接管(4)上部内侧，所述压簧(3)的上下两端分别固装在所述弹簧挡板(2)和弹簧调节器(8)上，所述弹簧调节器(8)的下部安装在所述圆锥体内并与之螺纹连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭兆，许磊，李亚辉，王长进，赵海，张卫，姚彩华，张力，姚德朋，
申请(专利权)人：铁道第三勘察设计院集团有限公司，江阴香江光电仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12