高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，包括车架和设于所述车架底部的平移模组以及设于所述平移模组内的离缝检测组件，所述平移模组用于带动所述离缝检测组件横向平移，所述离缝检测组件包括横向伸缩组件和可旋转设于所述横向伸缩组件端部的竖向伸缩组件，所述竖向伸缩组件的端部设有激光相机组件；本发明专利技术还公开了一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测方法和高铁无砟轨道层间离缝定位方法；本发明专利技术通过垂直离缝采集数据，以保证离缝检测精度

【技术实现步骤摘要】
高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置、方法及离缝定位方法


[0001]本专利技术涉及高铁无砟轨道层间离缝高精度检测
，特别是一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置
、
方法及离缝定位方法
。

技术介绍

[0002]中国高速铁路发展迅猛，截至
2022
年底，我国高速铁路运营里程已经突破
4.2
万公里，其中无砟轨道凭借高平顺
、
高稳定
、
少维修的结构特点成为是我国高速铁路轨道的主要结构形式
。
无砟轨道作为典型的层状结构，随着高速铁路列车速度提升
、
轴重提高
、
行车密度增大，及列车动荷载
、
温度荷载和水压力等复杂环境耦合影响下导致无砟道床质量状态不断恶化，出现离缝损伤
。
离缝致使无砟轨道的力学性能逐步恶化，随着服役时间的增加这些伤损如果不能及时被发现，往往很快发展成较大的损伤，会进一步削弱无砟道床的耐久性和使用寿命
。
为了保证线路的安全运营，需要对轨道状态进行全面细致的检测，这就需要精度更高
、
更先进
、
更快速的检测技术
。
[0003]通常离缝检测车由采集设备和走行装置组成
。
为了适应不同轨道类型的离缝检测，市面上逐渐出现了一些离缝检测装置，其中以中国专利申请
(CN 111776007A)
公开的结构最具有代表性
。/>该结构通过驱动液压杆展开装置，利用粗调机构调节倾角，之后利用微调结构调节激光器，来完成不同类型轨道离缝的采集
。
然而，该装置调节过程复杂，自动化程度不高；未适配轨道上移动的走行装置，缺乏对考虑快速通过岔区问题，检测效率低；类似装置只考虑横向调节激光器适用不同板宽，尚未进行竖向高度调节，导致在检测离缝过程中相机拍摄存在夹角，存在盲区，影响检测离缝的精度；缺乏线路上发生离缝损伤位置的定位
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置
、
方法及离缝定位方法，本专利技术通过垂直离缝采集数据，以保证离缝检测精度
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，包括车架和设于所述车架底部的平移模组以及设于所述平移模组内的离缝检测组件，所述平移模组用于带动所述离缝检测组件横向平移，所述离缝检测组件包括横向伸缩组件和可旋转设于所述横向伸缩组件端部的竖向伸缩组件，所述竖向伸缩组件的端部设有激光相机组件
。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述横向伸缩组件包括伺服驱动电机和横向伸缩臂；所述伺服驱动电机由电机驱动器驱动，且伺服驱动电机的输出轴上设有滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件上连接有滑块平台，所述横向伸缩臂设于所述滑块平台上，丝杠组件用于驱动所述滑块平台在导轨组件上做平移运动，从而带动带动横向伸缩臂进行横向伸缩
。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述竖向伸缩组件包括竖向伸缩臂一和竖向伸缩臂二，所述竖向伸缩臂一的一端通过关节电机与所述横向伸缩臂的端部链接，竖向伸缩臂一的另一端与所述竖向伸缩臂二的一端连接，竖向伸缩臂二的另一端设置所述激光相机组件
。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述竖向伸缩臂一与关节电机之间通过旋转伸缩臂连接件进行连接，所述横向伸缩臂和关机电机之间通过横向伸缩臂连接件连接
。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述平移模组内还设有用于保护激光相机组件
、
关节电机的电源线和信号线的拖链
。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述车架上还设有驱动电机
、
轮对
、
底盘
、
照明灯
、
供电箱
、
座椅
、
扶手
、
车控显示器
、
机械臂安装位
、
电气柜
、220V
电源
、
桌子和图像显示器
。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，该检测装置还包括编码器组件，所述编码器组件包括编码器轮
、
编码器和编码器固定支架，所述编码器固定支架用于固定所述编码器，所述编码器轮用于检测装置移动时与钢轨接触
。
[0012]本专利技术还提供一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测方法，采用如上所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，所述的检测方法包括：
[0013]激光束与被测物体表面法线的夹角为0°
，反射光束
AA'
与法线的夹角为
θ
，与成像的夹角为
φ
，入射光点
A
与到成像光学透镜中心
O
之间的距离为
l1，相应成像点
A'
与光学成像中心点之间的成像距离为
l2；实际激光移动距离
AB
为
y
，成像平面光斑移动距离
A'B'
为
x
，过
B
和
B'
点分别向
AA'
做垂线，垂足分别为
C
和
D
，可得：
[0014][0015][0016]代入参数可得：
[0017][0018]解之：
[0019][0020]当成像透镜组的焦距
f
已知时，在理想成像条件下，根据高斯成像定理可知
:
[0021][0022]整理可得，离缝高度
y
与成像上的光斑移动的距离
x
之间的理论计算关系式为：
[0023][0024]其中：
[0025][0026]其中，
M
为平移模组移动距离和横向伸缩组件伸缩距离和，
S
是起点
O
到轨道板板端
的距离，
h
为激光器与透镜中心距离高度差
。
[0027]本专利技术还提供一种高铁无砟轨道层间离缝定位方法，采用如上所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测方法对离缝进行检测，所述的定位方法包括：
[0028]编码器在编码器轮接触钢轨过程中，产生两组差分信号
A、B
，每组信号相位相差
90
度，另外编码器每转一周则输出一个完整周期的
Z
相脉冲信号；通过比较
A
相在前还是
B
相在前，以判别编码器的正转与反转，即可以记录检测装置的走行方向，通过
Z
相脉冲校正
A、B
信号，进而通过脉冲个数计算检测车的走行绝对距离...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，包括车架和设于所述车架底部的平移模组以及设于所述平移模组内的离缝检测组件，所述平移模组用于带动所述离缝检测组件横向平移，所述离缝检测组件包括横向伸缩组件和可旋转设于所述横向伸缩组件端部的竖向伸缩组件，所述竖向伸缩组件的端部设有激光相机组件
。2.
根据权利要求1所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，所述横向伸缩组件包括伺服驱动电机和横向伸缩臂；所述伺服驱动电机由电机驱动器驱动，且伺服驱动电机的输出轴上设有滚珠丝杠组件，所述滚珠丝杠组件上连接有滑块平台，所述横向伸缩臂设于所述滑块平台上，丝杠组件用于驱动所述滑块平台在导轨组件上做平移运动，从而带动带动横向伸缩臂进行横向伸缩
。3.
根据权利要求2所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，所述竖向伸缩组件包括竖向伸缩臂一和竖向伸缩臂二，所述竖向伸缩臂一的一端通过关节电机与所述横向伸缩臂的端部链接，竖向伸缩臂一的另一端与所述竖向伸缩臂二的一端连接，竖向伸缩臂二的另一端设置所述激光相机组件
。4.
根据权利要求3所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，所述竖向伸缩臂一与关节电机之间通过旋转伸缩臂连接件进行连接，所述横向伸缩臂和关机电机之间通过横向伸缩臂连接件连接
。5.
根据权利要求3所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，所述平移模组内还设有用于保护激光相机组件
、
关节电机的电源线和信号线的拖链
。6.
根据权利要求1所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，所述车架上还设有驱动电机
、
轮对
、
底盘
、
照明灯
、
供电箱
、
座椅
、
扶手
、
车控显示器
、
机械臂安装位
、
电气柜
、220V
电源
、
桌子和图像显示器
。7.
根据权利要求1‑6任一项所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，其特征在于，该检测装置还包括编码器组件，所述编码器组件包括编码器轮
、
编码器和编码器固定支架，所述编码器固定支架用于固定所述编码器，所述编码器轮用于检测装置移动时与钢轨接触
。8.
一种高铁无砟轨道层间离缝高精度检测方法，其特征在于，采用如权利要求7所述的高铁无砟轨道层间离缝高精度检测装置，所述的检测方法包括：激光束与被测物体表面法线的夹角为0°
，反射光束
AA'
与法线的夹角为
θ
，与成像的夹角为入射光点
A
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任娟娟，叶文龙，邓世杰，刘金刚，窦顺，张琦，章恺尧，杜威，刘文高，李辰，赖家乐，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：