一种用于采集钢轨参数的装置的制作方法

1.本发明涉及钢轨检测领域，具体涉及到一种用于采集钢轨参数的装置。


背景技术：

2.随着高速、重载铁路的不断发展，无缝线路因其高稳定性和可靠性受到广泛认可。作为无缝线路关键技术之一的钢轨焊接技术，对无缝线路的发展有着重要影响。
3.钢轨的焊前检查是钢轨焊接的必要前提。焊前检查包括钢轨型式尺寸、端头平直度、扭曲及钢轨表面质量。目前钢轨焊前检查方式为：型式尺寸、端头平直度和扭曲的检测均在钢轨静止时利用便携式量具完成，表面质量依靠人眼识别。故每次作业，需要4人分工实现上述检测项点的检测。人为检测结果存在一定的不确定性和偶然性，主要原因在于人工采集信息时容易漏检/漏看，导致采集到的信息不够全面，从而得出不够全面的检测结论。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种用于采集钢轨参数的装置，旨在提高钢轨参数采集的全面性和准确性。为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案为：
5.一种用于采集钢轨参数的装置，包括固定支架、轮廓采集机构和图像采集机构；所述固定支架设有供钢轨穿过的通道；所述轮廓采集机构和所述图像采集机构均安装于所述固定支架并且均对准所述通道。
6.在一些实施方式中，所述轮廓采集机构包括多自由度运动机构和轮廓采集仪器；所述轮廓采集仪器通过所述多自由度运动机构安装于所述固定支架上。
7.在一些实施方式中，所述多自由度运动机构包括依次传动连接的x轴运动机构、y轴运动机构、z轴运动机构、安装座、第一转向机构和第二转向机构；其中，所述x轴运动机构还固定连接于所述固定支架上；所述第一转向机构和所述第二转向机构的转动方向不相同；所述轮廓采集仪器安装于所述第二转向机构上。
8.在一些实施方式中，还包括至少一个标定机构；所述标定机构安装于所述固定支架内；所述标定机构沿所述通道的长度方向依次间隔设置并位于所述通道的下方；所述标定机构包括升降机构、标定板和吸附装置；所述升降机构与所述固定支架相连接；所述标定板连接于所述升降机构的顶部；所述吸附装置安装于所述标定板上，用于吸附穿过通道的钢轨；所述标定板上还设有若干个供所述轮廓采集机构定位识别的标记点。
9.在一些实施方式中，所述标定机构还包括弹性支撑机构；所述弹性支撑机构设于所述标定板与所述升降机构之间。
10.在一些实施方式中，所述图像采集机构包括连接于所述固定支架上的安装支架和至少一个安装所述在安装支架上的图像采集仪器；当所述图像采集仪器设有两个以上时，所述图像采集仪器在所述安装支架上绕所述通道环绕布置。
11.在一些实施方式中，还包括至少两个支撑轮；所述支撑轮安装于所述固定支架内；
所述支撑轮沿所述通道的长度方向依次间隔设置并位于所述通道的下方。
12.在一些实施方式中，还包括压紧机构；所述压紧机构包括立柱、横梁、压紧滚轮和弹性导向机构；两个所述立柱竖向相对设置；所述立柱的底部与所述固定支架相连接；所述横梁与两个所述立柱的顶部相连接；所述压紧滚轮位于两个所述立柱之间并通过所述弹性导向机构与所述横梁相连接；所述压紧机构设于其中一个所述支撑轮的上方；当所述通道中没有钢轨穿过时，所述压紧滚轮与该支撑轮之间的间隙略小于钢轨的厚度。
13.在一些实施方式中，还包括导向机构；所述导向机构安装于所述固定支架内并位于所述通道的入口端。
14.在一些实施方式中，所述导向机构包括基座、导向板和导向轮；所述基座与所述固定支架相连接；所述导向板和所述导向轮沿所述钢轨的进入方向依次安装于所述基座上；所述导向机构设有两个；两个所述导向机构相对设置于所述通道的两侧。
15.综上所述，本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：将钢轨穿过本技术实施例中的固定支架，由轮廓采集机构采集钢轨的轮廓信息，例如钢轨的型式尺寸、平直度和扭曲度，由图像采集机构采集钢轨的表面图像信息，然后将采集到的信息集中到图像显示设备上由人工集中判断，或将采集到的信息传输到例如计算机等信息分析/比对系统中进行分析/比对，从而得出钢轨的型式尺寸、平直度、扭曲度和表面质量是否合格。相较于人工使用量具或人眼判断，由设备采集钢轨的信息具有更全面和更准确的特性，不会出现漏检/漏看等情况，采集到的信息用于后续的分析/比对时结果也能更加客观准确。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图。
17.图2为本发明中导向机构的结构示意图。
18.图3为本发明中标定机构的结构示意图。
19.图4为本发明中压紧机构的结构示意图。
20.图5为本发明中图像采集机构的结构示意图。
21.图中各标号的释义为：固定支架1，导向机构2，基座20，导向板21，导向轮22，第一支撑轮3，x轴运动机构41，y轴运动机构42，z轴运动机构43，安装座44，第一转向机构45，第二转向机构46，轮廓采集仪器47，标定机构5，升降机构51，弹性支撑机构52，标定板53，吸附装置54，标记点55，钢轨6，第二支撑轮7，压紧机构8，立柱81，横梁82，压紧滚轮83，弹性导向机构84，支座85，图像采集机构9，安装支架91，图像采集仪器92，安全光幕10。
具体实施方式
22.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、
小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等类似用语只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
26.如图1所示，本技术实施例所述的一种用于采集钢轨参数的装置包括固定支架1、轮廓采集机构和图像采集机构9。为便于描述，引入附图中所示的空间直角坐标系来阐释本技术实施例的相关结构，其中，x轴所示方向为后方，y轴所示方向为右方，z轴所示方向为上方。
27.其中，所述固定支架1由型钢、槽钢、钢管等通过例如焊接或螺栓连接等方式搭接而成并固定在地面上。在固定支架1中沿前后方向设有供钢轨6穿过的通道。
28.所述轮廓采集机构和所述图像采集机构9均安装于所述固定支架1并且均对准所述通道。例如，轮廓采集机构安装于固定支架1的前方，用于采集从通道中穿过的钢轨6的轮廓信息，例如钢轨6的型式尺寸、平直度和扭曲度。图像采集机构9安装于固定支架1的后方，用于采集从通道中穿过的钢轨6的表面图像信息，从而判断钢轨6的表面质量。
29.将钢轨6穿过本技术实施例中的固定支架1，由轮廓采集机构采集钢轨6的轮廓信息，例如钢轨6的型式尺寸、平直度和扭曲度，由图像采集机构9采集钢轨6的表面图像信息，然后将采集到的信息集中到图像显示设备上由人工集中判断，或将采集到的信息传输到例如计算机等信息分析/比对系统中进行分析/比对，从而得出钢轨6的型式尺寸、平直度、扭曲度和表面质量是否合格。相较于人工使用量具或人眼判断，由设备采集钢轨6的信息具有更全面和更准确的特性，不会出现漏检/漏看等情况，采集到的信息用于后续的分析/比对时结果也能更加客观准确。
30.在一些实施方式中，如图1所示，所述轮廓采集机构可以包括多自由度运动机构和轮廓采集仪器47，所述轮廓采集仪器47通过所述多自由度运动机构安装于所述固定支架1上。轮廓采集仪器47可以通过多自由度运动机构调整角度和位置，使得轮廓采集仪器47采集到的钢轨6的轮廓信息更加全面和准确，避免漏检。
31.所述多自由度运动机构可以包括依次传动连接的x轴运动机构41、y轴运动机构42、z轴运动机构43、安装座44、第一转向机构45和第二转向机构46。其中，所述x轴运动机构41还固定连接于所述固定支架1上，所述轮廓采集仪器47安装于所述第二转向机构46上。
32.x轴运动机构41、y轴运动机构42、z轴运动机构43可以采用例如雷子科技(佛山)有限公司生产的de120系列全封闭丝杆模组，x轴运动机构41、y轴运动机构42、z轴运动机构43可以调整轮廓采集仪器47在x轴、y轴和z轴方向上的位置，以便于轮廓采集仪器47采集钢轨6不同位置的轮廓信息。
33.所述第一转向机构45和所述第二转向机构46的转动方向不相同，例如，第一转向机构45可以在平行xy轴所在平面内转动，第二转向机构46可以在平行xz轴所在平面内转动。第一转向机构45和第二转向机构46可以调整轮廓采集仪器47的角度，以便于轮廓采集仪器47采集钢轨6不同角度的轮廓信息。第一转向机构45和第二转向机构46可以采用例如武汉红星杨科技有限公司生产的omzt-a型号电动旋转台。
34.轮廓采集仪器47可以采用例如杭州思看科技有限公司生产的kscan20系列复合式三维扫描仪，其同时具备全局摄影测量、红色激光快速扫描和蓝色激光精细扫描三种模式，不仅具有远超其它激光三维扫描仪的细节捕捉能力，同时内置的摄影测量系统模块极大的扩展了仪器所支持的比较大扫描尺寸和扫描精度。本技术实施例通过轮廓采集仪器47结合多自由度运动机构对钢轨6进行全景扫描，获取钢轨6的轮廓信息。在轮廓采集仪器47连通例如计算机等信息分析/比对系统后，还可以将采集到的钢轨6轮廓信息输入到计算机等信息分析/比对系统中，然后在计算机等信息分析/比对系统中重构出钢轨6的三维模型，通过预设的软件及程序参数或之前采集的信息进行分析/比对，从而人工判断或由系统自动得出钢轨6的型式尺寸、平直度和扭曲度是否合格。
35.在一些实施方式中，还可以在通道的下方沿所述通道的长度方向依次设置若干个标定机构5以提高轮廓采集仪器47采集到的轮廓信息的精准性。如图3所示，所述标定机构5包括升降机构51、标定板53和吸附装置54。所述升降机构51可以通过包括但不限于螺栓连接或焊接等方式与所述固定支架1相连接。所述标定板53连接于所述升降机构51的顶部。所述吸附装置54安装于所述标定板53上，用于吸附穿过通道的钢轨6。所述标定板53上还设有若干个供所述轮廓采集仪器47定位识别的标记点55。吸附装置54可以采用电磁铁，在钢轨6穿过时，升降机构51抬升标定板53至电磁铁吸附住钢轨6，升降机构51可以是剪叉机械结构。轮廓采集仪器47首先识别标定板53上的标记点55，标记点55可以作为轮廓采集仪器47的定位基准点，轮廓采集仪器47在采集轮廓信息时通过标记点55进行校准后，再对与附带有标记点55的标定板53连为一体的钢轨6进行轮廓信息采集时便能采集到更准确的钢轨6轮廓信息。
36.由于钢轨6通常较长，钢轨6在穿过固定支架1时，可能发生晃动从而影响轮廓采集仪器47的轮廓信息采集的准确性。为此，所述标定机构5还可以包括弹性支撑机构52，所述弹性支撑机构52设于所述标定板53与所述升降机构51之间。所述弹性支撑机构52包括一个支柱和一个弹簧，支柱作为弹簧的导向元件。在升降机构51升降到位后，升降机构51不会再发生改变状态。而钢轨6可能会发生晃动，本技术实施例通过弹性支撑机构52来自适应这种晃动，从而使得钢轨6和标定板53能始终连为一体，同步动作，进而保证轮廓采集仪器47轮廓信息采集的准确性。
37.如图5所示，所述图像采集机构9包括连接于所述固定支架1上的安装支架91和至少一个安装所述在安装支架91上的图像采集仪器92；当所述图像采集仪器92设有两个以上时，所述图像采集仪器92在所述安装支架91上绕所述通道环绕布置，例如图5所示，例如当图像采集仪器92为四个时，分别安装于安装支架91的四角，以确保图像采集仪器92能够采集到钢轨6的每一面的图像。图像采集仪器92可以是3d相机，例如是海康威视生产的mv-db1308-05h系列双目立体相机。3d相机也称3d数码相机，是指可以用裸眼欣赏立体画像或动画的数码相机。3d相机一般装配有2个镜头，以便拍摄和再现立体影像。
38.如之前所述，由于钢轨6通常较长，钢轨6在穿过固定支架1时，还可能会弯曲，从而影响其轮廓信息的采集。为此，本技术实施例还可以包括至少两个支撑轮，所述支撑轮安装于所述固定支架1内。所述支撑轮沿所述通道的长度方向依次间隔设置并位于所述通道的下方。例如图1中，由设置在通道入口处附近的第一支撑轮3和设置在通道出口处附近的第二支撑轮7来实现对钢轨6在穿过通道时对钢轨6进行支撑，防止其下垂弯曲，确保钢轨6的
轮廓不发生大的改变。理论上来说，设置越多的支撑轮，钢轨6在穿过通道时越不容易发生弯曲。应当注意的是，多个支撑轮应设置在同一水平高度，避免出现高低差。
39.钢轨6在支撑轮滚动时，可能也会发生晃动，图像采集机构9若对晃动的钢轨6进行图像采集，可能会影响采集图像的清晰度。为此，本技术实施例还可以包括一个压紧机构8。如图4所示，所述压紧机构8包括立柱81、横梁82、压紧滚轮83和弹性导向机构84。两个所述立柱81竖向相对设置。所述立柱81的底部与所述固定支架1相连接。所述横梁82与两个所述立柱81的顶部相连接。所述压紧滚轮83位于两个所述立柱81之间并通过所述弹性导向机构84与所述横梁82相连接。所述压紧机构8设于其中一个所述支撑轮的上方，例如位于第二支撑轮7的上方。当所述通道中没有钢轨6穿过时，所述压紧滚轮83与该支撑轮之间的间隙略小于钢轨6的厚度。这样一来，钢轨6在进入压紧滚轮83与支撑轮之间时，钢轨6排挤压紧滚轮83向上运动，弹性导向机构84收缩并使压紧滚轮83具有向着钢轨6运动的趋势，从而保证压紧滚轮83和支撑轮能够压紧钢轨6，避免钢轨6晃动，进而确保图像采集机构9能够采集到钢轨6的清晰图像。
40.弹性导向机构84包括导向柱和弹簧，导向柱上端和横梁82通过螺纹连接等方式实现位置可调整的连接，以调整弹簧受压后的弹性恢复力，导向柱下端则和压紧滚轮83之间转动连接，使得压紧滚轮83可以相对导向柱自由转动。弹簧套设在导向柱上。
41.为了使压紧滚轮83的上下运动不偏斜，本技术实施例所述的压紧机构8还可以包括两个支座85，两个支座85分别安装于两个立柱81上并分别位于压紧滚轮83的两端。支座85上具有滑槽。压紧滚轮83的转轴向两端凸出并卡入支座85的滑槽内，滑槽限制了压紧滚轮83只能上下运动，从而保证弹性导向机构84对压紧滚轮83提供的弹性力能够与支撑轮共同作用以夹紧钢轨6。
42.如图1所示，本技术实施例还可以在固定支架1内通道的入口处安装至少一个导向机构2。导向机构2可以调整钢轨6进入通道时的姿态，使钢轨6更利于被轮廓采集机构和图像采集机构9采集相应的信息。
43.导向机构2可以采用如图2所示的结构，其可以包括基座20、导向板21和导向轮22。所述基座20可以通过包括但不限于螺栓连接或焊接等方式与所述固定支架1相连接。所述导向板21和所述导向轮22沿所述钢轨6的进入方向依次安装于所述基座20上。导向板21可以具有沿钢轨6进入方向逐渐向钢轨6靠拢的倾斜面，以逐步纠正钢轨6进入通道时的姿态。导向轮22有助于钢轨6持续前进，减小进入通道时的助力。
44.本技术实施例可以在通道的入口处设置两个导向机构2，两个导向机构2相对设置于所述通道的左右两侧，以进一步确保钢轨6进入姿态的准确性。
45.如图1所示，为保证人员安全，本技术实施例还可以在固定支架1上安装若干对安全光幕10。安全光幕主要由两部分组成：投光器和受光器。投光器发射出调制的红外光，由受光器接收，形成了一个保护网，当有物体进入保护网，其中有光线被物体挡住，通过内部控制线路，受光器电路马上作出反应，即在输出部分输出一个信号用于传递到计算机等信息分析/比对系统或报警装置中，以保护人员安全和装置运行安全。
46.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
47.上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：包括固定支架(1)、轮廓采集机构和图像采集机构(9)；所述固定支架(1)设有供钢轨(6)穿过的通道；所述轮廓采集机构和所述图像采集机构(9)均安装于所述固定支架(1)并且均对准所述通道。2.如权利要求1所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：所述轮廓采集机构包括多自由度运动机构和轮廓采集仪器(47)；所述轮廓采集仪器(47)通过所述多自由度运动机构安装于所述固定支架(1)上。3.如权利要求2所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：所述多自由度运动机构包括依次传动连接的x轴运动机构(41)、y轴运动机构(42)、z轴运动机构(43)、安装座(44)、第一转向机构(45)和第二转向机构(46)；其中，所述x轴运动机构(41)还固定连接于所述固定支架(1)上；所述第一转向机构(45)和所述第二转向机构(46)的转动方向不相同；所述轮廓采集仪器(47)安装于所述第二转向机构(46)上。4.如权利要求1所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：还包括至少一个标定机构(5)；所述标定机构(5)安装于所述固定支架(1)内；所述标定机构(5)沿所述通道的长度方向依次间隔设置并位于所述通道的下方；所述标定机构(5)包括升降机构(51)、标定板(53)和吸附装置(54)；所述升降机构(51)与所述固定支架(1)相连接；所述标定板(53)连接于所述升降机构(51)的顶部；所述吸附装置(54)安装于所述标定板(53)上，用于吸附穿过通道的钢轨(6)；所述标定板(53)上还设有若干个供所述轮廓采集机构定位识别的标记点(55)。5.如权利要求4所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：所述标定机构(5)还包括弹性支撑机构(52)；所述弹性支撑机构(52)设于所述标定板(53)与所述升降机构(51)之间。6.如权利要求1所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：所述图像采集机构(9)包括连接于所述固定支架(1)上的安装支架(91)和至少一个安装所述在安装支架(91)上的图像采集仪器(92)；当所述图像采集仪器(92)设有两个以上时，所述图像采集仪器(92)在所述安装支架(91)上绕所述通道环绕布置。7.如权利要求1所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：还包括至少两个支撑轮；所述支撑轮安装于所述固定支架(1)内；所述支撑轮沿所述通道的长度方向依次间隔设置并位于所述通道的下方。8.如权利要求7所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：还包括压紧机构(8)；所述压紧机构(8)包括立柱(81)、横梁(82)、压紧滚轮(83)和弹性导向机构(84)；两个所述立柱(81)竖向相对设置；所述立柱(81)的底部与所述固定支架(1)相连接；所述横梁(82)与两个所述立柱(81)的顶部相连接；所述压紧滚轮(83)位于两个所述立柱(81)之间并通过所述弹性导向机构(84)与所述横梁(82)相连接；所述压紧机构(8)设于其中一个所述支撑轮的上方；当所述通道中没有钢轨(6)穿过时，所述压紧滚轮(83)与该支撑轮之间的间隙略小于钢轨(6)的厚度。9.如权利要求1所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：还包括导向机构(2)；所述导向机构(2)安装于所述固定支架(1)内并位于所述通道的入口端。
10.如权利要求9所述的一种用于采集钢轨参数的装置，其特征在于：所述导向机构(2)包括基座(20)、导向板(21)和导向轮(22)；所述基座(20)与所述固定支架(1)相连接；所述导向板(21)和所述导向轮(22)沿所述钢轨(6)的进入方向依次安装于所述基座(20)上；所述导向机构(2)设有两个；两个所述导向机构(2)相对设置于所述通道的两侧。

技术总结
本发明涉及钢轨检测领域，具体涉及到一种用于采集钢轨参数的装置，包括固定支架、轮廓采集机构和图像采集机构；固定支架设有供钢轨穿过的通道；轮廓采集机构和图像采集机构均安装于固定支架并且均对准通道。将钢轨穿过固定支架，由轮廓采集机构采集钢轨的轮廓信息，例如钢轨的型式尺寸、平直度和扭曲度，由图像采集机构采集钢轨的表面图像信息，然后将采集到的信息集中由人工或计算机等信息分析/比对系统中进行分析/比对，从而得出钢轨的型式尺寸、平直度、扭曲度和表面质量是否合格。相较于人工使用量具或人眼判断，由设备采集到的钢轨信息更全面且更准确，不会出现漏检/漏看等情况，采集到的信息用于后续的分析/比对时结果也能更加准确。更加准确。更加准确。


技术研发人员：王祯 赵波 王小伟 张渝 彭建平 徐朝学 廖小笼 赵梦林 高强强
受保护的技术使用者：北京主导时代科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/4