一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统技术方案

本发明专利技术属于铁路安全运输技术领域，涉及一种铁轨自动校正的的系统，特别是一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，能够实现快速组装及检测。其主体结构包括有两个用以检测的检测单元、一个用以支撑及连接的安装支架、手操器，其中检测单元的主体结构包括有走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器、供电单元、温湿度传感器，本发明专利技术一次检测可以同时完成铁轨几何特征检测，包括：轨高、轨距、轨廓等，同时也可以完成铁轨相对大地几何位置检测，完成上述检测同时本发明专利技术同步记录检测点地理坐标，用于追溯查找检测记录。其主体构思巧妙，结构设计科学合理，使用测量方便、快捷、准确，应用环境友好，市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统
：本专利技术属于铁路安全运输
，涉及一种铁轨自动校正的的系统及方法，特别是一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，能够实现快速组装及检测。
技术介绍
：铁路运输是我国主要交通方式之一。铁轨性能状态直接影响铁路行车安全。对铁轨的几何参数测量是检定铁轨性能参数重要依据之一。目前铁路上最常用的检测手段为人工量具检测，需要手动操作不同量具，且检测结果直接受操作人员水平影响，容易引入人工干扰。自动化检测设备体积相对较大不便于人工转运，装配、校准过程复杂，维护难度大。易于现场快速组装的设备精度受装配误差影响精度难以保证。未解决上述问题，申请号为CN209605771U的中国专利公开了一种便于拆装的轨道的轮廓检测仪，卡位组件连接在检测箱的底部，操作杆和显示屏之间为拆卸式连接且通过锁紧件固定，手持杆连接在操作杆，操作杆相对于转换头可沿竖直平面转动且两者之间为拆卸式连接，锁紧件将转换头和接头座固定，接头座和折叠座分别通过锁紧件固定在连接杆，连接板分别和连接杆、检测箱之间可拆卸；虽然该轮廓仪能够通过自身结构进行拆卸，组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于通过如下技术方案实现：主体结构包括有两个用以检测的检测单元、一个用以支撑及连接的安装支架、手操器，其中检测单元的主体结构包括有走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器、供电单元、温湿度传感器，走行机构与扫描机构相连接，以实现行进的同时进行扫描；水平检测传感器安装于扫描机构；控制单元、与走行机构、扫描机构、水平检测传感器进行通讯，进行上述部件的信息收集与处理；供电单元给走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器供电；/n走行机构的主体结构包括有动力轮、支架、辅助轮、编码器；其中动力轮为伺服轮，能够精准控制走行距离，编码器设置于动力轮内部...

【技术特征摘要】
1.一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于通过如下技术方案实现：主体结构包括有两个用以检测的检测单元、一个用以支撑及连接的安装支架、手操器，其中检测单元的主体结构包括有走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器、供电单元、温湿度传感器，走行机构与扫描机构相连接，以实现行进的同时进行扫描；水平检测传感器安装于扫描机构；控制单元、与走行机构、扫描机构、水平检测传感器进行通讯，进行上述部件的信息收集与处理；供电单元给走行机构、扫描机构、控制单元、水平检测传感器供电；
走行机构的主体结构包括有动力轮、支架、辅助轮、编码器；其中动力轮为伺服轮，能够精准控制走行距离，编码器设置于动力轮内部，其中辅助轮水平设置于动力轮前侧，支架为双构架侧装板结构，动力轮、辅助轮位于支架中间靠下处并与其双支撑板相连接；电源、伺服控制器均设置于构架侧装板中间处，其中伺服控制器与动力轮连接，以进行控制；
扫描机构的主体结构包括有滑台、激光2D/3D传感器，其中激光2D/3D传感器有三组，设置于两双构架侧装板之间上部靠前处，且位于滑台的上部，滑台能够带动激光2D/3D传感器沿纵向移动，以调节其角度；
控制单元的主体结构包括有工控机、GPS定位模块、4G模块、无线通讯模块构成集成封装，通过GPS定位模块、4G模块、无线通讯模块能够与计算机进行通讯。


2.根据权利要求1所述的一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于安装支架的主体结构包括有承载框架、锁紧机构、基准杆件，其中插接式的承载框架为三角布置结构，两端分别与构架侧装板插入式连接，基准杆件位于承载框架的下侧，通过锁紧机构与单元支架连接，其中锁紧机构的主体结构包括有磁力凹板、顶簧、基座，磁力凹板通过顶簧与基座相连接，构成整体锁紧机构，锁紧机构的基座与单元支架相连接，基座与构件侧板相连接；其中磁力凹板、顶簧结构能够实现快速安装，同时保证安装的精确与稳定。


3.根据权利要求1所述的一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于手操器为市售业平板电脑，电脑内设有相关联程序。


4.根据权利要求1所述的一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于支架的主体结构包括有竖直设置的两片构架侧装板、用以连接两片构架侧装板的构架稳固联杆、支架装配构件，构架稳固联杆、支架装配构件均位于两侧构架侧装板之间并与其相连，其中安装支架装配构件共有三个，采用三角形方式布置，以保证系统整体安装精度和稳定，实现快速拆装；支架装配构件配合安装支架能够使得系统装备引入误差降低。


5.根据权利要求1所述的一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于控制单元、供电单元在检测单元内并靠上部设置，其中控制单元位于供电单元的前侧，其中温湿度传感器位于控制单元的前侧，以便于在测量时不受其他部件的遮挡与干扰。


6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种便携式模块化自校正铁轨三维检测系统，其特征在于该便携式模块化自校正铁轨三维检测系统在使用时，具体操作方法按照如下步骤进行：
步骤一、进行自校准
S1、滑台、移动激光2D/3D传感器、水平检测传感器之间为刚性连接，移动激光2D/3D传感器标定部件，所得轮廓可与基准轮廓对比，若匹配则说明移动激光2D/3D传感器无故障；
S2、标定部件位于基准杆件上刚性连接，因此标定部件之间空间相对位置关系固定，检测单元能够通过检测得到基准标定部件轮廓空间坐标，计算出自身相对于标定部件相对空间姿态位置，检测铁轨的轮廓空间坐标将以此为参照对象，由此排除修正由于快捷安装配合间隙引入的安装误差；
S3、水平检测传感器检测结果依据上述修正标定互相验证，系统整体依据水平检测传感器读数修正；
步骤二、具体运算方法：
基准杆件左右两侧有基准标定部件，标定部件为三棱柱体，棱柱凸起边所在直线共面，左右两侧棱柱凸起边所在直线平行，并与右侧左右两侧棱柱凸起边所在直线平行；其中线2与线3间距为D，两端标定平行线1与线4间距与两端标定平行线5与线8间距相等为D1；
S1、左侧3D图像扫描坐标组成矩阵数组



S2、水平坐标传感器采集到绕着X轴倾角为α1，绕Y轴倾角为β1，按α1、β1旋转坐标系得到



S3、按x坐标将A2[n]分成如下三个区域坐标矩阵数组
A21[i]取值A2[n](P2≤x1[n])
A22[j]取值A2[n](x1[n]≤P1)
A23[k]取值A2[n](P1＜x1[n]＜P2)
S4、在A21[i]中按照Δy步进，Δy为Y轴方向分辨率2倍，搜索nΔy＜y1[i]≤Δy(n+1)内z21[i]值最大的点，取得平面内高点组成新的矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所在直线1经过的点；
S5、求矩阵数组B1[r]在z＝0平面投影直线






求得在z＝0平面投影直线方程为y＝b1x+a1，既直线1的投影方程；
S6、按照步骤S5方法求得B1[r]在x＝0平面投影直线y＝b11z+a11；
S7、按照步骤S4和步骤S6方法，求得A22[j]平面内高点矩阵数组该矩阵数组点位棱柱凸起边所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁军，吴金麟，沈君杰，尹杰，程熙琴，丁秀峰，宋阳，
申请(专利权)人：青岛瑞捷轨道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37