一种光栅式轨距及高差测量尺制造技术

本发明专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，属于几何量测量技术领域。本发明专利技术采用球状结构，通过点接触减小轨面污渍及平整度对测量的影响，提高测量精度；尺身采用低热膨胀系数、质量轻、强度高的材料制成，便于携带同时也能适应极端环境的测量需求；使用光栅式长度传感器，且其安装位置的测量轴线与待测量轴线相同，消除长度测量阿贝误差，提高轨距测量的精度；通过对倾角传感器数值连续采集并使用平均值进行三角函数解算，大幅提高倾角传感器测量精度；利用校准尺进行零位校准，并记录其光栅式长度传感器的伸缩量，作为测量尺的零位，无需开关机重复校准，提高使用的便利性。本发明专利技术适用轨道交通领域，提高在极端环境下长度及倾角参数测量的精度。角参数测量的精度。角参数测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅式轨距及高差测量尺


[0001]本专利技术涉及一种光栅式轨距及高差测量尺，属于几何量测量


技术介绍

[0002]铁路线路两钢轨间的轨距、水平、超高是铁路线路的基本几何参数，它们的优劣直接关系到铁路列车的运行安全。铁路轨距尺作为为线路维修施工提供直接技术依据的铁路专用计量器具，除了可静态测量轨距、水平、高度差等参数，同时具有测量道岔的查照间隔和护背距离等功能，另外，还能够通过水平或超高的测量结果间接实现扭曲(俗称“三角坑”)的测量，具有重要意义。
[0003]目前，主流轨距尺主要为双工形铝型材结构，内部安装有不锈钢标度尺，尺身中间装有游框，带有高差测量的轨距尺还带有水平泡及调平装置，用于测量及人工读数。且传统轨距尺人工读数误差较大，测量工作程序复杂。
[0004]随着科学技术发展，数显轨距尺通过嵌入式、传感器等技术，可代替人工读数，消除视觉误差和刻线间估算误差，性能最好的零级轨距尺的轨距分辨力可达0.01mm，轨面水平分辨力优于0.05mm，数显最大允许误差要求为0.25mm，示值重复性为0.05mm，可用于速度不大于350km/h的铁路中。但仍不适用于火箭撬等需超高速运行的铁路轨道测量。
[0005]现有轨距尺其材料以铝、铸铁、不锈钢为主，铝制尺身虽做到重量轻，便于携带，但其热膨胀系数与轨枕的热膨胀系数相差较大，明显受限于使用环境；铸铁及不锈钢的热膨胀系数较小，但其质量大，均不适用于野外极端环境的轨距测量。现有轨距尺的位移传感器或标度尺均位于尺身内，轨距测头均位于尺身下方。当轨距尺搭轨面时，此位移传感器将将位于轨面上方，其测量轴线与待测轨距轴线不一致，且其测座均为平面，易受轨面异物及平整度影响，将产生长度测量阿贝误差，无法完成超高精度测量。

技术实现思路

[0006]针对现有轨距尺的尺身材料受温度影响较大、测量轴线与被测轴线存在阿贝误差、测座与轨面为平面接触等问题，本专利技术的主要目的是提供一种光栅式轨距及高差测量尺，用于对超高速铁路线路两钢轨间的轨距及高差测量，提高在极端环境下长度及倾角参数测量的精度，并实现数据实时解算及显示。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，包括轨面支撑组件、直线运动轴承、活动端测头、尺内安装套、支撑外罩、压紧连杆组件、辅助把手、手柄、手柄固定组件、光栅式长度传感器、传感器锁紧组件、尺身、数值采集解算及显示模块、固定端测头组件、倾角传感器及安装组件。其中，轨面支撑组件、辅助把手、手柄固定组件、数值采集解算及显示模块、倾角传感器及安装组件均由螺栓夹紧固定在尺身上。尺内安装套外侧带有螺纹，由尺身活动测头端旋入尺身内部，并由尺身外部孔位对其进行定位。固定端测头组件外部带有螺纹，由尺身固定端旋入直至紧固。直线运动轴承、压紧连杆组件、传感器锁紧组件，通过公差配
合安装于尺内安装套内部。手柄由尺身插入压紧连杆组件中并由螺栓固定至手柄固定组件上。光栅式长度传感器由尺身一侧塞入，并固定于传感器锁紧组件内。
[0009]所述的轨面支撑组件其结构为圆环状，前端安装有高度定位球，用以接触轨面确定测量高度；所述轨面支撑组件带有螺杆结构，由螺栓锁紧于尺身活动端，能够在磨损后进行更换。
[0010]所述尺身由低热膨胀系数、质量轻、强度高的材料制成；
[0011]所述活动端测头、固定端测头组件由耐磨材料制成，且有螺杆结构，磨损后能够拆卸更换。
[0012]所述压紧连杆组件安装于尺内安装套中，内嵌压紧弹簧，连杆组件一端带有螺纹孔用于安装活动端测头，中部带有凹槽用于插入手柄，另一端为平面以提供传感器测量面。
[0013]所述光栅式长度传感器其测量轴线位置与轨道需测量高度的轴线一致，由传感器锁紧组件固定于尺身内部，以消除长度测量阿贝误差；测量触头受压力收缩驱动光栅式长度传感器进行位移测量。
[0014]所述数值采集解算及显示模块为单片机系统，配备显示屏、指示灯和蜂鸣器模块、按键复位清零模块、数据掉电保护与存储模块和电源模块。
[0015]所述倾角传感器及安装组件，适应极端工作温度，倾角传感器以摆锤测量其角度变化，且其倾斜程度由其信号的频率变化表示。
[0016]本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺的工作方式：
[0017]利用校准尺对本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺进行校准，并记录此时光栅式长度传感器的伸缩量，即为零位。测量轨面时，同时握住辅助把手以及手柄，将手柄握紧，以控制活动端测头缩回。保持握紧状态，将尺子平放于轨面上，使得尺身两侧的轨面支撑组件均与轨面接触后，松开辅助把手以及手柄。此时轨距尺自动进入测量状态，数值采集解算及显示模块将对此时光栅式长度传感器的伸缩量与零位进行对比并计算其差值，以求得目前测量的轨距，同时利用倾角传感器三角函数求得轨面高差。对于倾角传感器将连续采集多组数据，求均值后再进行解算并显示，即实现光栅式轨距及高差测量。
[0018]有益效果：
[0019]1.本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，其轨面支撑组件与轨面的接触采用球状结构，通过点接触减小轨面污渍及平整度对测量的影响，提高测量精度。
[0020]2.本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，其尺身采用低热膨胀系数、质量轻、强度高的材料制成，便于携带的同时也能适应极端环境的测量需求。
[0021]3.本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，使用光栅式长度传感器，其分辨率可达0.001mm，且其安装位置的测量轴线与待测量轴线相同，消除长度测量阿贝误差，提高轨距测量的精度。
[0022]4.本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，通过对倾角传感器数值连续采集并使用平均值进行三角函数解算，大幅提高倾角传感器测量精度。
[0023]5.本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺，在压紧连杆组件与尺身内部使用机械零位，利用校准尺对此测量尺进行零位校准，并记录其光栅式长度传感器的伸缩量，作为测量尺的零位，即可使用，无需开关机重复校准，提高使用的便利性。
附图说明
[0024]图1是本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术公开的一种光栅式轨距及高差测量尺的使用流程图；
[0026]其中：1
‑
轨面支撑组件、2
‑
直线运动轴承、3
‑
尺内安装套、4
‑
辅助把手、5
‑
手柄、6
‑
光栅式长度传感器、7
‑
尺身、8
‑
数值采集解算及显示模块、9
‑
倾角传感器及安装组件、10
‑
固定端测头组件、11
‑
传感器锁紧组件、12
‑
手柄固定组件、13
‑
压紧连杆组件、14
‑
活动端测头。
具体实施方式
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光栅式轨距及高差测量尺，其特征在于：包括轨面支撑组件、直线运动轴承、活动端测头、尺内安装套、支撑外罩、压紧连杆组件、辅助把手、手柄、手柄固定组件、光栅式长度传感器、传感器锁紧组件、尺身、数值采集解算及显示模块、固定端测头组件、倾角传感器及安装组件；其中，轨面支撑组件、辅助把手、手柄固定组件、数值采集解算及显示模块、倾角传感器及安装组件均由螺栓夹紧固定在尺身上；尺内安装套外侧带有螺纹，由尺身活动测头端旋入尺身内部，并由尺身外部孔位对其进行定位；固定端测头组件外部带有螺纹，由尺身固定端旋入直至紧固；直线运动轴承、压紧连杆组件、传感器锁紧组件，通过公差配合安装于尺内安装套内部；手柄由尺身插入压紧连杆组件中并由螺栓固定至手柄固定组件上；光栅式长度传感器由尺身一侧塞入，并固定于传感器锁紧组件内。2.如权利要求1所述的一种光栅式轨距及高差测量尺，其特征在于：所述的轨面支撑组件其结构为圆环状，前端安装有高度定位球，用以接触轨面确定测量高度；所述轨面支撑组件带有螺杆结构，由螺栓锁紧于尺身活动端，能够在磨损后进行更换；所述尺身由低热膨胀系数，质量轻，强度高的材料制成；所述活动端测头、固定端测头组件由耐磨材料制成，且有螺杆结构，磨损后能够拆卸更换；所述压紧连杆组件安装于尺内安装套中，内嵌压紧弹簧，连杆组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志婷，赵子越，赵荣庭，瞿剑苏，宫思远，马晓苏，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：