[發(fā)明專利]使用光學(xué)測(cè)量裝置實(shí)時(shí)地測(cè)量移動(dòng)主體的相對(duì)位置數(shù)據(jù)和/或幾何尺寸

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280051647.6
• 申請(qǐng)日: 2012-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN103890538A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅伯特·克佩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊斯奇里因特菲斯技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 白云;王漪

本發(fā)明涉及使用光學(xué)測(cè)量裝置對(duì)移動(dòng)主體的相對(duì)位置數(shù)據(jù)和/或幾何尺寸的實(shí)時(shí)測(cè)量。一個(gè)特別有利的應(yīng)用涉及監(jiān)視旅行過(guò)程中鐵路車輛的車輪的變化。

早在1962年，DE1159173B就提出在鐵路車輛上記錄旅行過(guò)程中在車架與敞車或車輪組之間的相對(duì)移動(dòng)。為了記錄，在每種情況下，一支筆與相對(duì)于車架相伴移動(dòng)的部件相伴地移動(dòng)，所述筆在相對(duì)于車架一致地移動(dòng)的紙張表面上書寫。

根據(jù)US3864093A，在旅行過(guò)程中已經(jīng)借助于一個(gè)事實(shí)測(cè)量了鐵路車輛的車輪相對(duì)于鐵軌的橫向偏移，即僅僅從車輛為鐵軌的下部部分照明，并且從下部部分反射的光被光學(xué)傳感器形式的光電二極管檢測(cè)到，這些光學(xué)傳感器同樣被裝配到車輛上。鐵軌的側(cè)邊遮蔽住相對(duì)于傳感器的一部分反射的光的一部分?？梢愿鶕?jù)傳感器處的陰影邊緣的位置來(lái)計(jì)算橫向車輪偏移。舉例來(lái)說(shuō)，可以將激光器用作光源。

根據(jù)US4040738A，鐵路車輛相對(duì)于鐵軌的位置的測(cè)量方式如下：激光光束用在第一角度下以盡可能良好聚焦的方式照射鐵軌的一個(gè)區(qū)域，并且通過(guò)從不同于第一角度的一個(gè)角度指向所述鐵軌的相機(jī)給光點(diǎn)成像，所述相機(jī)是通過(guò)透鏡和光電管陣列形成的。由于光點(diǎn)必須處在將透鏡中點(diǎn)連接到激光光束的各個(gè)點(diǎn)上的多條直線所限定的平面上，可以根據(jù)光點(diǎn)在光電管陣列上的成像位置來(lái)計(jì)算光點(diǎn)相對(duì)于相機(jī)的位置。

根據(jù)FR2674809A1和JP10332323A用稍微展的方式使用本原理。可以利用或者具有直線的橫截面面積形式或者具有沿著直線放置的多個(gè)點(diǎn)的橫截面形式的激光光束，而不是利用具有理想地點(diǎn)狀橫截面面積的激光光束。激光光束在鐵軌上產(chǎn)生的光區(qū)域的圖像（所述圖像被相機(jī)從限定的位置捕獲）使得可以計(jì)算鐵軌與相機(jī)之間的距離并且計(jì)算鐵軌的橫截面面積的等高線的一部分。

根據(jù)EP0707196B1，前文論述的基于激光源和光電管的檢測(cè)裝置是被裝配在鐵路車輛的敞車上。此外，優(yōu)選是借助于機(jī)械傳感器來(lái)檢測(cè)敞車相對(duì)于鐵路車輛的車架的移動(dòng)。

根據(jù)EP1324005A2，通過(guò)使車輪在測(cè)量鐵軌上緩慢滾動(dòng)并且在這個(gè)過(guò)程中被準(zhǔn)直的激光光束照射來(lái)測(cè)量鐵路車輛的車輪的運(yùn)轉(zhuǎn)表面的幾何形狀。相機(jī)捕獲到被照射的區(qū)域的圖像，并且由計(jì)算機(jī)評(píng)估這個(gè)圖像，包含與分別承載著車輪的測(cè)量鐵軌的位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。

根據(jù)US7715026B2，通過(guò)一個(gè)程序來(lái)測(cè)量鐵路車輛的靜止車輪的橫截面面積的邊緣線的一部分，在這個(gè)程序中，使一個(gè)正在操作的激光距離測(cè)量裝置在這個(gè)部分上方樞轉(zhuǎn)，并且連續(xù)地記錄和評(píng)估包括激光距離測(cè)量裝置的位置、方向和距離以及激光距離測(cè)量裝置與被其照射的表面點(diǎn)之間的距離在內(nèi)的數(shù)據(jù)。

根據(jù)EP2343496A1提出了一種裝置，這種裝置被安排在鐵路車輛上并且在車輪的水平面上，并且如上文進(jìn)一步論述，具有一個(gè)照明單元和一個(gè)相機(jī)，這個(gè)照明單元和這個(gè)相機(jī)從不同的角度朝鐵軌定向，以便根據(jù)上文進(jìn)一步論述的原理測(cè)量鐵軌。該裝置被一個(gè)外殼包圍，壓縮空氣通過(guò)一根軟管被引導(dǎo)到這個(gè)外殼中。在外殼中的必需的窗子的區(qū)域中，壓縮空氣從外殼流出，并且因此防止污染物從外部到達(dá)窗子。

針對(duì)作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制表面的應(yīng)用，WO2010/006348A1描述了一個(gè)檢測(cè)器表面，這個(gè)檢測(cè)器表面檢測(cè)到光脈沖入射在其上的事實(shí)和在其上的入射點(diǎn)的空間坐標(biāo)。該檢測(cè)器表面被構(gòu)造成平面光波導(dǎo)。在彼此間隔開的多個(gè)位置處，將多個(gè)小面積的光電傳感器裝配到該平面光波導(dǎo)上，在這些傳感器處，經(jīng)由光波導(dǎo)到達(dá)的光被耦合出去并且產(chǎn)生電信號(hào)。一個(gè)具有光致發(fā)光特性的層與該光波導(dǎo)平行地在該光波導(dǎo)上延伸。碰撞到該層安排上的適當(dāng)波譜中的光在光致發(fā)光層處被轉(zhuǎn)換成具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，這個(gè)光在波導(dǎo)中傳播，并且由此傳遞到光電傳感器。隨著離耦合到波導(dǎo)中的位置的距離增加，在波導(dǎo)中引導(dǎo)的光的強(qiáng)度降低。結(jié)果，通過(guò)一種三角測(cè)量法，可以根據(jù)在多個(gè)光電傳感器處測(cè)量到的信號(hào)強(qiáng)度而推斷出成因光入射的位置。用于確定光脈沖的入射點(diǎn)位置的這個(gè)推斷可以實(shí)現(xiàn)的空間分辨率比各個(gè)光電傳感器之間的距離的間距精細(xì)許多倍。

在得知這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的情況下，發(fā)明人解決了改善正在操作性移動(dòng)的對(duì)象的位置和幾何數(shù)據(jù)的連續(xù)測(cè)量的問(wèn)題。本發(fā)明將能夠?qū)崿F(xiàn)每單位時(shí)間的更多次測(cè)量，而預(yù)期在測(cè)量過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)量是可容易傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)的，并且預(yù)期所需要的裝置既魯棒又便宜。還預(yù)期本發(fā)明有利地適用于連續(xù)記錄在操作性旅行中鐵路車輛的車輪的位置和幾何數(shù)據(jù)。