[發(fā)明專利]一種鐵軌幾何尺寸自動檢測與報警系統(tǒng)一體化設(shè)備

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910801614.2
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN112444198A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘國梁;彭博文;竇煒強(qiáng);張雪超
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種軌道幾何尺寸自動檢測儀器與報警系統(tǒng)一體化設(shè)備，其特征在于：它包括檢測裝置、運動控制系統(tǒng)和人機(jī)操作界面軟件。檢測設(shè)備主體機(jī)械結(jié)構(gòu)采用雙驅(qū)動小車+雙直線滑軌+滾筒傳送帶組成。在雙驅(qū)動小車內(nèi)部安裝有多個激光測量傳感器，可以跟隨小車在滾珠絲杠的牽引下沿雙直線滑軌上移動，而且激光傳感器的固定機(jī)構(gòu)可以根據(jù)被測目標(biāo)的尺寸大小調(diào)整測量位置(伸縮、旋轉(zhuǎn))；雙直線滑軌采用滾珠絲杠高精度直線導(dǎo)軌，其定位精度可達(dá)到±0.05mm，而且該驅(qū)動方案摒棄了傳統(tǒng)的電機(jī)+減速機(jī)的傳動形式，直接通過伺服電機(jī)驅(qū)動絲杠的方式，減少了中間傳動，提高了傳動精度；檢測裝置上還配備有滾筒傳送帶，方便于將重型軌道運輸?shù)綑z測位置處。

2.如權(quán)利要求1所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述雙驅(qū)動小車由兩個軌道小車、一對車架以及一個激光傳感器固定裝置組成。所述軌道小車底部設(shè)有一個小孔，用以安裝滾珠絲杠。所述滾珠絲杠布置在雙直線導(dǎo)軌上，與雙直線導(dǎo)軌另一側(cè)的伺服電機(jī)相連，用以驅(qū)動小車沿導(dǎo)軌移動。

3.如權(quán)利要求2所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述軌道小車上設(shè)有螺紋孔，用以連接車架；所述一對車架之間由兩根橫梁固結(jié)，保證其垂直度，所述車架頂部設(shè)有一塊支撐板。

4.如權(quán)利要求4所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述支撐板通過螺釘固定在車架上，在支撐板中間設(shè)有一螺紋孔，激光傳感器固定支架穿過該螺紋孔，通過雙螺母固定于支撐板上。

5.如權(quán)利要求5所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述多個激光傳感器均布于固定支架內(nèi)，利用非接觸式激光掃描系統(tǒng)對軌道進(jìn)行逆向建模，得到軌道的點云數(shù)據(jù)并利用點云數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向三維模型的全狀態(tài)重構(gòu)，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為CAD數(shù)據(jù)模型顯示在UI界面上。對逆向三維模型與標(biāo)準(zhǔn)CAD模型進(jìn)行多層次，多算法對比分析，并找到與標(biāo)準(zhǔn)CAD模型不同之處，進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)別處理，超出設(shè)定偏差范圍閾值的部分進(jìn)行警報處理并生成偏差報告。

6.如權(quán)利要求1所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述運動控制系統(tǒng)由檢測設(shè)備的伺服驅(qū)動控制器同時采用交叉耦合控制+滑模控制。提高了雙驅(qū)動小車的軌跡跟蹤精度、抗干擾能力以及保證兩邊驅(qū)動的同步性。

7.如權(quán)利要求8所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述交叉耦合控制估算出兩邊的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的軌跡跟蹤誤差，并將兩邊的誤差反饋給各個運動軸作為附加的補(bǔ)償，提高了兩個伺服驅(qū)動系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性。

8.如權(quán)利要求8所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述滑模控制加強(qiáng)了單個伺服驅(qū)動系統(tǒng)的魯棒性與穩(wěn)定性，讓整個檢測設(shè)備在運行過程保持平穩(wěn)并且減少來自外界環(huán)境干擾的影響。

9.如權(quán)利要求1所述的幾何尺寸自動檢測儀器，其特征在于：所述滾筒傳送帶作為運送導(dǎo)軌的媒介，承載量大，適用于運送多種型號的導(dǎo)軌進(jìn)行檢測以及裝卸。

10.一種軌道幾何尺寸自動檢測儀器與報警系統(tǒng)一體化設(shè)備，其特征在于：它基于世界坐標(biāo)系的被測軌道定位。本項目外形三維輪廓主要是通過激光掃描技術(shù)獲取，多個激光掃描儀可以通過軌道表面反射激光獲取軌道表面的三維輪廓信息。在本項目研發(fā)中，需研究獨立的軌道位姿測量方法，以保證被測軌道相對其承載的滾筒傳送帶位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確性。在準(zhǔn)確獲取軌道外形輪廓的前提下，必須保證取樣的精度，從而實現(xiàn)軌道在三維空間的外形輪廓獲取。測量過程中，為使軌道的被測面能夠達(dá)到任意的測試姿態(tài)，可通過確定軌道測點坐標(biāo)和檢測設(shè)備系統(tǒng)坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，對軌道位置和姿態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)。最終，通過其測量軌道表面若干個基準(zhǔn)點的位置，使用相對應(yīng)的算法來確定軌道基準(zhǔn)點和理論數(shù)據(jù)點之間的誤差，并分析其是否達(dá)到需要測量的要求。