轨道测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 该发明涉及一种用于轨道测量的装置，该装置特别用于线路上部工程用机械，所 述装置带有前部和后部的两个可在轨道上行驶的外部的测量车和布置在所述两个外部的 测量车之间的可在轨道上行驶的中部的测量车。
【背景技术】
[0002] 这类用于轨道捣固机的光学测量设备和控制设备作用在于，同时测量轨道的实际 (侧向）位置和实际高度位置。根据现有技术情形，为实现这一目的，在轨道捣固机上安装 三辆测量车。测量装置通常使用钢索（见文献DE10337976A)。为了进行测量，处于前、后 测量车之间的钢索被拉紧。中部的测量车则承载了用于测量钢索的偏移的传感器。由于对 于轨道捣固机来说还在所述传感器附近装有为了捣实轨道所必须的捣固装置，钢索通常在 较窄的弓形部受到阻碍。为了使得捣固设备不被钢索干涉，钢索通常在外侧的张紧点处以 机械方式侧向地偏移。由此产生的测量误差被电子地补偿。
[0003] 为测量轨道的高度位置，将所谓的水准仪钢索张紧在两条钢轨上。钢轨上的两个 测试点大多数情况下用角度传感器扫描出。水准仪钢索必须布置在上部，因为捣固机的捣 固装置和行走机构占用了下部区域。水准仪钢索则会被拉至捣固装置的箱体内，然而这样 却限制了人员在其中的自由活动。钢索根据钢索张紧力和自重而出现振动（捣实频率一般 为35Hz)和松弛，这将导致测量的不准确性。
[0004] 在运输机器的时候，钢索则必须被松开，因为测量车处于锁定位置。钢索在运输过 程中常常会受到损害，有时则会在张紧过程中相互缠绕在一起。在轨道超高部，水准仪钢索 在铁路弯道中的偏移会导致进一步的系统误差，这一误差需要通过计算补偿（也就是所谓 的下沉量）。为使测试结果不出错，所使用的测距仪必须极易操作并且利用较小的力测取。 用于钩住钢索的钩子的空隙则导致进一步的误差。
【发明内容】
[0005] 由此发明所要解决的技术问题为：提供一种上述类型的装置、特别是光学测量和 控制装置，所述装置避免钢索测量装置的缺陷，并且具有更高的测量准确性、普遍的适用性 以及较小的易干扰性。
[0006] 该发明通过以下方式解决上述提到的技术问题：分别为每个外部测量车配置至少 一个指向中部测量车的位置传感器，并且在中部测量车上将至少两个光学传感器、特别是 照相机这样安装在光轴上，从而使至少一个光学传感器布对准后部测量车，并且至少另一 个光学传感器对准前部测量车。
[0007] 根据该发明，前、后部的测量车都装配了位置传感器、尤其照明设备或类似设备， 其提供与发射光学模式。为处于前、后部的测量车之间的中部测量车配置了两个布置在光 轴上的光学传感器，其中一个光学传感器指向前部位置传感器或者测量车，另一个光学传 感器则指向后部位置传感器或者测量车。通过两辆测量车之间已知的几何距离和光学传感 器的成像比例，可借助传统的图像处理程序计算出位置传感器在例如照相机的传感器平面 上的位置并且由此可以计算出前、后测量车在轨道上的实际高度以及实际侧向位置。铺轨 机、例如用于起道以及将轨道朝预期位置定向的捣固机可以通过轨道的测得和算出的实际 位置与预期位置的比较而相应地被操作及控制。
[0008] 特别有益的是，在中部测量车上，两个数字照相机或者PSD照相机、即光学位置传 感器尤其布置在中心，并且处于光轴上，即一个相机指向前，另一个指向后。光学位置传感 器是可以测量光点的一维或者二维位置的传感器。这类的传感器可以分为两类：一种是模 拟传感器、例如位置敏感二极管（PSD)，其传送线性（连续的）位置信息；另一种是离散数 字传感器、例如CCD(电荷耦合元件）照相机，其表面被网格状地结构化，而且传送离散的位 置信息。在此，用于该发明的CCD相机至少应具有四百万像素的参数。
[0009] 根据发明，进一步有益的设计是，分别为前、后测量车配置至少一个位置传感器， 该位置传感器又包括至少一个位置灯。优选地，应分别将多个位置灯以确定的几何布置和 尺寸汇总成一个发光单元，以便简化对图像的处理。该发明的实施方案规定，多个光源（如 白炽灯或者高功率的LED灯）应构造成几何上可处理的形状并且可以以多种色调发光。必 要时，位置传感器还可以是也能利用光源泛光照明的反射器。该反射器（条待）优选具有 规定的几何形式。
[0010] 若测量车在弯道处侧向偏移或者在高度位置上发生高度偏移，照相机将会采集相 应的图像。通过照相机的成像比例可以反推测量车的实际位置，并进而按与实际位置的比 例算出照相机的位置。若在轨道半径较小以致照相机的视野不足时，则建议照明装置或者 反射器布置在带有位置检测装置的横向滑动单元上。由此可借助机械调节单元将位置灯侧 向移动至相机的视野内。调节行程可通过调节传感器测出。调节行程将在计算处理中被考 虑在内。
[0011] 为了更好地测定位置灯或者反光器的图像，可以去除部分背景图像。为实现这一 目的，这样控制发射光线的位置传感器与照相机，即，当位置灯（反射器）开启时采集一张 图像，当位置灯（反射器）关闭时再采集一张图像，并且将两个图像相减。由此可计算出背 景图像和可能的成像误差。
[0012] 灯可以被设计为以不同的颜色发光。同样地，位置灯的颜色可通过控制装置进行 转换。每个照明单元的颜色还可以被设计为在图像采集时改变（多色彩的LED灯）。这种 方式在图像处理和可能的可信度测试中具有许多优点。例如，因为捣固机的工作速度非常 低（最高2. 5km/h)，可由此推出，所采集的两张图像在背景上实际上是一致的。若位置灯 呈十字状交叉布置，则外部测量车相对照相机测量车的侧倾度就可以根据图像数据计算得 出。在照相机测量车装配有绝对侧倾传感器（摆锤，倾角仪或者诸如此类的仪器），由此外 部测量车的绝对倾斜度也能够被计算出来。对于捣固机，倾斜度通过摆锤测出，并用来控制 机器。侧倾不一定必须通过照相机测量车测量，外部测量车也可实现测量。在所述测量车 的其中一个（测量车）的绝对倾斜度已知的情况下，通过照相机测出的侧倾度就可反推出 另一个测量车的侧倾度。捣固机的起道和定向过程以范围在〇. 3-0. 5s之间的时间常数工 作，因此图像采集频率50Hz就足够了。通过传统的图像处理软件，可以以以坐标和角度的 形式给出光学十字的中心和十字沿照相机图像的轨道横向方向的倾斜度。
[0013] 由于测量轮的机械磨损以及其他影响因素，捣固机的测量设备需要定期校准。理 想情况下，测量设备的性能总是在工作开始前就应当被检查。传统的带有钢索的测量系统 一般情况下装配有模拟电路，其需要复杂的校准一一因此实际情况中，在作业开始前对测 量设备进行自动的简单快速的检查是不可行的。在根据本发明的实施方式中，在具有多个 位置灯的设计中可将所述位置灯用于成像比例的校准。由于定义和给定了位置灯的距离和 布置方案，可由采集的图像计算出（校准）图像比例。为实现这一目标，可分别关闭和开启 位置灯的每个照明元件（LED灯）。所述的校准可随时、自动和快速地在捣固作业即将开始 前进行。
[0014] 根据本发明的设计方式，有利地，用无惯性的光学测量轴代替钢索。此外，光轴尤 其处于轨道中心，光轴在该处可对作业位置不产生干扰。由于不会像在带有钢索和水准仪 的情况下那样存在具有系统误差的钢索，所以显著提高了可实现的测量精度。进一步地，在 运输以及设备更新时经常出现的钢索损害现象也将不复存在。另一个优势是，该装置可同 时检测测量车的定向位置、高度位置以及侧倾度。再者，使用数字相机时，不会出现由于温 度造成的例如在使用模拟行程传感器时所经常出现的偏移失真。
【附图说明】
[0015] 在附图中示例性地展示了本发明的技术方案。在附图中：
[0016] 图1以俯视图方式示出根据现有技术的带有拉紧的测量钢索和用于