一种轨距尺的自动标定校准系统及其方法与流程

1.本发明涉及一种轨距尺的自动标定校准系统及其方法，属轨道检测、施工服务技术领域。


背景技术：

2.轨距尺是当前轨道进行测距检测中的重要设备，使用量巨大，为了提高轨距尺使用的灵活性和和工作效率，当前开发了多种类型的轨距尺设备，如专利申请号为“202122359391.4
ꢀ”
的“一种轨距仪检定校准装置”、专利申请号为“202122287602.8”的“一种轨距尺检定校准装置”，虽然可以满足使用的需要，但均不同程度存在设备结构复杂，调整灵活性差，无法有效满足多种复杂环境使用的需要，且使用、携带转运较为不便，同时在检测作业中，检测数据单一，检测作业精度也相对较差，从而造成导致轨道测距作业的劳动强度、测距效率低等不足。
3.因此针对这一问题，迫切需要开发一种轨距尺的自动标定校准系统及其方法，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种轨距尺的自动标定校准系统及其方法，可实现对轨道间距、倾斜度、轨面磨损量等多个数据进行同步检测，且检测精度高，从而极大的提高了轨道检测作业的精度及工作效率。
5.一种轨距尺的自动标定校准系统，包括横担、导向柱、导向槽、轨面检测辊、倾角传感器及检测电路，其中横担包括滑套段、调节段、导向滑轨、测距装置，滑套段为轴向截面呈“匚”字形空心柱状腔体结构，调节段为与滑套段同轴分布的柱结构，调节段后半部嵌于滑套段内，与滑套段内侧面间通过至少两条环绕滑套段轴线均布，并与滑套段轴线平行分布的导向滑轨滑动连接，且调节段有效长度的10%—90%部分嵌于滑套段内，滑套段槽底设一个与其同轴分布的测距装置，且测距装置轴线与调节段后端面垂直分布，滑套段外侧面另设一个控制腔，检测电路嵌于控制腔内并分别与测距装置及倾角传感器电气连接，横担两端分别与一条导向柱连接，导向柱轴线与横担轴线相交并垂直分布，且导向柱下端面通过弹性铰链与一个导向槽连接，导向槽为横断面呈“冂”字形框架结构，且导向槽槽底与横担轴线呈0
°
—60
°
夹角，且两导向槽分布在同一与横担轴线平行分布的直线方向上，导向槽内设1—2个轨面检测辊，轨面检测辊轴线与导向槽槽底平行分布，所述导向槽上端面另设一个倾角传感器。
6.进一步的，所述的调节段后端面及滑套段槽底均设一条调节槽，所述调节槽为与调节段同轴分布的环状结构，其内径为调节段直径的40%—80%,所述调节段后端面与滑套段槽底间通过螺旋弹簧连接，所述螺旋弹簧两端分别嵌于调节槽内，并通过调节槽与调节段、滑套段连接，且螺旋弹簧与调节槽滑动连接并包覆在测距装置外，所述滑套段的控制腔内设一个重力传感器，滑套段的调节槽内另设至少一个压力传感器，且调节槽槽底通过压
力传感器与螺旋弹簧相抵，所述重力传感器和压力传感器均与检测电路电气连接。
7.进一步的，所述的导向柱为至少两级伸缩杆结构。
8.进一步的，所述的导向槽包括承载座、支撑座、支撑柱、导向轮、加速度传感器、三轴陀螺仪、轴座、调节弹簧、压力传感器，所述承载座、支撑座均为横断面呈“冂”字形槽状结构，且支撑座共两个并对称分布在承载座前端面及后端面位置，所述承载座、支撑座间同轴分布，且支撑座上端面通过至少一条支撑柱与承载座端面连接，所述支撑柱两端分别于承载座、支撑座铰接，其轴线与承载座、支撑座轴线呈20
°
—60
°
夹角，所述承载座、支撑座侧壁内表面均设两个轴座，所述轴座对称分布在承载座、支撑座轴线两侧，并通过滑槽与承载座、支撑座侧壁内表面滑动连接，所述滑槽轴线与承载座、支撑座槽底垂直分布，且滑槽内设一个与其轴线平行分布的调节弹簧，所述调节弹簧一端与轴座上端面相抵，另一端通过压力传感器与承载座、支撑座槽底连接，所述支撑座内设一个轴线与支撑座轴线垂直分布的导向轮，且导向轮两端分别通过轴座与支撑座连接，所述承载座内设轨面检测辊，且轨面检测辊两端通过轴座与承载座连接，其轴线与承载座轴线垂直分布，所述承载座的重心均位于承载座槽底内，且其重心位置处均设一个加速度传感器和一个三轴陀螺仪，所述加速度传感器、三轴陀螺仪、压力传感器均与检测电路电气连接。
9.进一步的，所述的轨面检测辊和导向轮轴向截面均呈“h”字形结构。
10.进一步的，所述的轨面检测辊包括轮轴、承载套、护板、拉簧、拉力传感器，所述护板为圆盘结构，共两个并对称分布在承载套两侧，且承载套、护板间同轴分布，所述承载套内设与其同轴分布的调节腔，所述护板均分别包覆在一条轮轴外，所述轮轴一端与导向槽连接，另一端嵌于调节腔内并与调节腔内侧面间通过连接键相互连接，且轮轴、承载套间通过连接键沿承载套轴线方向滑动连接，同时其中过一个护板与承载套端面间通过螺栓连接，另一个护板通过轮轴与承载套间滑动连接，且两个护板所连接的轮轴间分别与一条拉簧连接，并通过拉簧与拉力传感器连接，所述拉簧、拉力传感器均嵌于承载套的调节腔内，且轮轴、拉簧、拉力传感器间同轴分布，此外拉力传感器另与检测电路电气连接。
11.进一步的，所述的检测电路为以dsp芯片、fpga芯片中任意一种为基础的电路系统，所述检测电路另设驱动电池、至少一个电源接线端子及基于显示器、按键、操控开关中任意一种或几种共用的操控界面，其中驱动电池嵌于控制腔内，电源接线端子和操控界面均嵌于控制腔对应的横担上端面。
12.进一步的，所述横担前端面及后端面均设一个牵引拉环，所述牵引拉环位于横担中点位置，并通过铰链与横担前端面铰接。
13.一种轨距尺的自动标定校准系统的校准方法，包括如下步骤：s1，设备预制，首先对横担、导向柱、导向槽、轨面检测辊、倾角传感器及检测电路进行组装装配，得到成品轨距尺，并使轨距尺在静置状态时，横担的调节段嵌入在滑套段内处于收缩状态，轨面检测辊的两个护板间间距处于最小值，即可待机备用。
14.s2，检测设置，在机型轨道检测作业时，首先根据轨道宽度设定调节段从滑套段内的伸出量，并使横担两端的导向槽间间距满足待测量轨道宽度，然后调整轨面检测辊的两个护板间间距与待测轨道轨面宽度一致，并调整导向槽槽底与横担轴线平行分布，然后由检测电路对完成调整后倾角传感器、压力传感器、拉力传感器、加速度传感器、三轴陀螺仪值进行记录，一方面协助调整横担、导向槽间相对位置关系；另一方面对以当前检测数据值
为参考基准，作为检测作业值初始值，并统一以“0”计；s3，检测作业，完成s2步骤，首先将装配设置后得轨距尺通过轨面检测辊及导向槽设置的导向轮同时安装至待检测轨道上，并使轨面检测辊通过承载套、护板协同包覆在轨道得轨面外；然后将横担通过牵引拉环将轨距尺与外部的牵引设备连通，最后由外部牵引设备驱动轨距尺沿待检测轨道运行，在运行过程中，具体为：当前待检测轨道轨面与水平面间的整体倾斜角度，由横担设置的重力传感器检测，实现轨道轨面倾斜量检测，得到轨道整体倾斜角度检测数据；在轨距尺沿待检测轨道运行时，横担滑套段、调节段因轨道宽度变化而导致滑套段、调节段间相对位置发生变化，由横担的测距装置及压力传感器共同对滑套段、调节段间间距关系变化进行检测，实现轨道间间距检测，得到轨道中两路轨间间距检测数据；在轨距尺沿待检测轨道运行时，横断两端的导向槽随其所在轨道辊面起伏、倾斜变化同步调节，然后由导向槽设置的加速度传感器、三轴陀螺仪对导向槽倾斜量、倾斜角度及起伏量进行检测，同时通过导向槽设置的压力传感器对轨面检测辊随轨道起伏变化量量进行检测，从而得到轨道中两路轨间相对位置检测数据；在轨面检测辊包覆在轨道外并沿轨道方向运行中，当轨道轨面宽度发生变化时则引起轨面检测辊设置的两护板间间距在拉簧驱动下同步调整，并由拉力传感器对护板间因间距调整时拉力变化量进行检测，从而得到轨道轨面宽度检测数据。
15.本发明一方面设备构成简单，通用性好，可有效的满足多种轨道检测作业的需要；另一方面可实现对轨道间距、倾斜度、轨面磨损量等多个数据进行同步检测，且检测精度高，从而极大的提高了轨道检测作业的精度及工作效率。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明结构示意图；图2为导向槽局部结构示意图；图3为轨面检测辊剖视结构示意图。
17.横担1、导向柱2、导向槽3、轨面检测辊4、倾角传感器5、检测电路6、螺旋弹簧8、重力传感器9、压力传感器10、牵引拉环11、滑套段101、调节段102、导向滑轨103、测距装置104、控制腔105、载座31、支撑座32、支撑柱33、加速度传感器34、三轴陀螺仪35、轴座36、调节弹簧37、滑槽38、导向轮39、轮轴41、承载套42、护板43、拉簧44、拉力传感器45、调节腔46、连接键47、驱动电池61、电源接线端子62、控界面63。
具体实施方式
18.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
19.如图1所示，一种轨距尺的自动标定校准系统，包括横担1、导向柱2、导向槽3、轨面检测辊4、倾角传感器5及检测电路6，其中横担1包括滑套段101、调节段102、导向滑轨103、测距装置104，滑套段101为轴向截面呈“匚”字形空心柱状腔体结构，调节段102为与滑套段101同轴分布的柱结构，调节段102后半部嵌于滑套段101内，与滑套段101内侧面间通过至
少两条环绕滑套段101轴线均布，并与滑套段101轴线平行分布的导向滑轨103滑动连接，且调节段104有效长度的10%—90%部分嵌于滑套段101内，滑套段101槽底设一个与其同轴分布的测距装置104，且测距装置104轴线与调节段102后端面垂直分布，滑套段101外侧面另设一个控制腔105，检测电路6嵌于控制腔105内并分别与测距装置104及倾角传感器5电气连接，横担1两端分别与一条导向柱2连接，导向柱2轴线与横担1轴线相交并垂直分布，且导向柱2下端面通过弹性铰链与一个导向槽3连接，导向槽3为横断面呈“冂”字形框架结构，且导向槽3槽底与横担1轴线呈0
°
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夹角，且两导向槽3分布在同一与横担1轴线平行分布的直线方向上，导向槽3内设1—2个轨面检测辊4，轨面检测辊4轴线与导向槽3槽底平行分布，所述导向槽3上端面另设一个倾角传感器。
20.本实施例中，所述的调节段102后端面及滑套段101槽底均设一条调节槽7所述调节槽7为与调节段102同轴分布的环状结构，其内径为调节段102直径的40%—80%,所述调节段102后端面与滑套段101槽底间通过螺旋弹簧8连接，所述螺旋弹簧8两端分别嵌于导向槽3内，并通过调节槽7与调节段102、滑套段101连接，且螺旋弹簧8与调节槽7滑动连接并包覆在测距装置104外，所述滑套段101的控制腔105内设一个重力传感器9，滑套段101的调节槽7内另设至少一个压力传感器10，且调节槽7槽底通过压力传感器10与螺旋弹簧8相抵，所述重力传感器9和压力传感器10均与检测电路6电气连接。
21.本实施例中，所述的导向柱2为至少两级伸缩杆结构。
22.如图2所示，所述的导向槽3包括承载座31、支撑座32、支撑柱33、导向轮39、加速度传感器34、三轴陀螺仪35、轴座36、调节弹簧37、压力传感器10，所述承载座31、支撑座32均为横断面呈“冂”字形槽状结构，且支撑座32共两个并对称分布在承载座31前端面及后端面位置，所述承载座31、支撑座32间同轴分布，且支撑座32上端面通过至少一条支撑柱33与承载座31端面连接，所述支撑柱32两端分别于承载座31、支撑座32铰接，其轴线与承载座31、支撑座32轴线呈20
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夹角，所述承载座31、支撑座32侧壁内表面均设两个轴座36，所述轴座36对称分布在承载座31、支撑座32轴线两侧，并通过滑槽38与承载座31、支撑座32侧壁内表面滑动连接，所述滑槽38轴线与承载座31、支撑座32槽底垂直分布，且滑槽38内设一个与其轴线平行分布的调节弹簧37，所述调节弹簧37一端与轴座36上端面相抵，另一端通过压力传感器10与承载座31、支撑座32槽底连接，所述支撑座32内设一个轴线与支撑座32轴线垂直分布的导向轮39，且导向轮39两端分别通过轴座36与支撑座32连接，所述承载座31内设轨面检测辊4，且轨面检测辊4两端通过轴座36与承载座31连接，其轴线与承载座31轴线垂直分布，所述承载座31的重心均位于承载座31槽底内，且其重心位置处均设一个加速度传感器34和一个三轴陀螺仪35，所述加速度传感器34、三轴陀螺仪35、压力传感器10均与检测电路6电气连接。
23.进一步优化的，所述的轨面检测辊4和导向轮39轴向截面均呈“h”字形结构。
24.如图3所示，所述的轨面检测辊4包括轮轴41、承载套42、护板43、拉簧44、拉力传感器45，所述护板43为圆盘结构，共两个并对称分布在承载套42两侧，且承载套42、护板43间同轴分布，所述承载套42内设与其同轴分布的调节腔46，所述护板43均分别包覆在一条轮轴41外，所述轮轴41一端与导向槽3连接，另一端嵌于调节腔46内并与调节腔46内侧面间通过连接键47相互连接，且轮轴41、承载套42间通过连接键47沿承载套42轴线方向滑动连接，同时其中过一个护板43与承载套42端面间通过螺栓连接，另一个护板43通过轮轴41与承载
套42间滑动连接，且两个护板43所连接的轮轴41间分别与一条拉簧44连接，并通过拉簧44与拉力传感器45连接，所述拉簧44、拉力传感器45均嵌于承载套42的调节腔46内，且轮轴41、拉簧44、拉力传感器45间同轴分布，此外拉力传感器45另与检测电路6电气连接。
25.本实施例中，所述的检测电路6为以dsp芯片、fpga芯片中任意一种为基础的电路系统，所述检测电路另设驱动电池61、至少一个电源接线端子62及基于显示器、按键、操控开关中任意一种或几种共用的操控界面63，其中驱动电池61嵌于控制腔15内，电源接线端子62和操控界面63均嵌于控制腔105对应的横担1上端面。
26.此外，所述横担1前端面及后端面均设一个牵引拉环11，所述牵引拉环11位于横担1中点位置，并通过铰链与横担1前端面铰接。
27.一种轨距尺的自动标定校准系统的校准方法，包括如下步骤：s1，设备预制，首先对横担1、导向柱2、导向槽3、轨面检测辊4、倾角传感器5及检测电路6进行组装装配，得到成品轨距尺，并使轨距尺在静置状态时，横担1的调节段102嵌入在滑套段101内处于收缩状态，轨面检测辊4的两个护板43间间距处于最小值，即可待机备用。
28.s2，检测设置，在机型轨道检测作业时，首先根据轨道宽度设定调节段102从滑套段101内的伸出量，并使横担1两端的导向槽3间间距满足待测量轨道宽度，然后调整轨面检测辊4的两个护板43间间距与待测轨道轨面宽度一致，并调整导向槽43槽底与横担1轴线平行分布，然后由检测电路6对完成调整后倾角传感器5、压力传感器10、拉力传感器45、加速度传感器34、三轴陀螺仪35值进行记录，一方面协助调整横担1、导向槽3间相对位置关系；另一方面对以当前检测数据值为参考基准，作为检测作业值初始值，并统一以“0”计；s3，检测作业，完成s2步骤，首先将装配设置后得轨距尺通过轨面检测辊4及导向槽3设置的导向轮39同时安装至待检测轨道上，并使轨面检测辊4通过承载套42、护板43协同包覆在轨道得轨面外；然后将横担1通过牵引拉环11将轨距尺与外部的牵引设备连通，最后由外部牵引设备驱动轨距尺沿待检测轨道运行，在运行过程中，具体为：当前待检测轨道轨面与水平面间的整体倾斜角度，由横担1设置的重力传感器9检测，实现轨道轨面倾斜量检测，得到轨道整体倾斜角度检测数据；在轨距尺沿待检测轨道运行时，横担1滑套段101、调节段102因轨道宽度变化而导致滑套段101、调节段102间相对位置发生变化，由横担1的测距装置104及压力传感器10共同对滑套段101、调节段102间间距关系变化进行检测，实现轨道间间距检测，得到轨道中两路轨间间距检测数据；在轨距尺沿待检测轨道运行时，横断两端的导向槽随其所在轨道辊面起伏、倾斜变化同步调节，然后由导向槽3设置的加速度传感器34、三轴陀螺仪35对导向槽3倾斜量、倾斜角度及起伏量进行检测，同时通过导向槽3设置的压力传感器10对轨面检测辊4随轨道起伏变化量量进行检测，从而得到轨道中两路轨间相对位置检测数据；在轨面检测辊4包覆在轨道外并沿轨道方向运行中，当轨道轨面宽度发生变化时则引起轨面检测辊设置的两护板43间间距在拉簧44驱动下同步调整，并由拉力传感器45对护板43间因间距调整时拉力变化量进行检测，从而得到轨道轨面宽度检测数据。
29.本发明一方面设备构成简单，通用性好，可有效的满足多种轨道检测作业的需要；另一方面可实现对轨道间距、倾斜度、轨面磨损量等多个数据进行同步检测，且检测精度
高，从而极大的提高了轨道检测作业的精度及工作效率。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。