[發明專利]一種快速建立激光基準弦線的軌道平順度測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201911060244.8
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110645922A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 趙智良;劉光輝
• 申請（專利權）人: 桂林賽普電子科技有限公司
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 45112 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司
• 代理人: 楊雪梅

本發明公開了一種快速建立激光基準弦線的軌道平順度測量裝置及方法，裝置包括發射端和測量端，發射端包括激光發射管和方向控制機構等；測量端包括激光接收屏、嵌入式CPU、攝像頭和人機界面等。測量時激光發射管將激光投射到激光接收屏上形成光斑，攝像頭捕獲光斑在激光接收屏上形成的光斑圖像，CPU對光斑圖像進行處理分析計算獲得光斑中心的位置。軌道平順度測量前需先建立激光基準弦線，由測量端通過無線通信遙控發射端的激光方向，先手動遙控使激光光斑進入接收屏幕，然后測量端根據光斑與原點的偏差，自動遙控激光發射方向直到光斑中心對準原點，從而建立激光基準弦線。建立過程速度快，效率高，單人即可操作，并可近距離觀察激光的對準效果。

技術領域

本發明涉及激光準直測量技術領域，具體涉及一種快速建立激光基準弦線的軌道長波平順度測量裝置及方法。

背景技術

為實現高速狀態下列車運行的安全性和舒適性，必須保證鐵路軌道的較高平順度。軌道平順度包含的軌向和高低兩個基本參數，這兩個參數是指鋼軌在水平和豎直方向與鋼軌理想位置的尺寸偏差。

現有技術中，通過建立平行于軌道的激光基準弦線，再利用該激光基準弦線對一段鋼軌進行長波平順度測量，是本領域軌道平順度測量的一種方法。本領域內基于建立激光基準弦線的測量裝置很多，例一GPJ-A01軌道平順度激光檢測儀（北京拉特激光精密儀器有限公司研制），例二公開號為CN203753171U的《激光軌道平順度測量儀》,例三公開號為CN107764213A的《一種激光軌道平順度檢測裝置及方法》，例四公開號為CN104554342B的《軌道平順度檢測裝置》它們的共同特點是：利用電子經緯儀式的激光發射裝置發射并調整激光的方向，調整時的旋轉中心在激光管的中心位置，在生產和使用時還要確保這個位置和測量靶的中心位置相同。測量時，建立激光基準弦線首先需要調平并固定激光發射裝置；第二步在遠基準端的調平并固定定位靶（有些裝置直接用測量裝置代替了）；第三步人工通過激光發射裝置上的粗調、細調裝置調整激光方向，使激光對準遠端的定位靶心，這個過程有些需借助于附帶的望遠鏡，并且遠端要有人觀察配合，通過手勢、手機等交互調整激光，因為即使有望遠鏡，在100米遠處，也很難看清靶心的位置，而在夜晚（高鐵維護的天窗點）則需要增加照明設備，這個過程如果不熟練，往往需要較長的時間，效率很低。基準弦線建立完成可以進行測量了，為了保證測量裝置的水平，有些裝置借助了軌道尺（例一），有些利用了軌道車（例四），這無疑增加了整個裝置的重量。

另外，因平時維護或現場測量操作等各種原因，使測量靶心偏離了激光發射裝置的旋轉中心位置，這時就難以保證測量的準確，表現就是激光對準了遠端的定位靶心，貼近測量時卻發現有偏差，影響了整個測量的準確性，這時就需要校正，校正的過程往往很繁瑣。

現有技術中，測量端對激光光斑中心的識別并進行量測的方法和裝置各異，例一采用二維柵格坐標靶、激光束通過相位調制成同心圓環狀激光光斑，目視識讀，例二、例三采用光電探測器、PSD位置傳感器接收光斑，然后用電子或機電方式處理接收的信號，例三用攝像頭在半透屏幕后拍攝圖像，然后傳輸給計算機進行處理，并配備軌道小車擺放計算機；人工目視讀取數據，讀取的結果人為因素影響較大，精度只能達到1mm量級，在長距離測量時，光斑會因空氣湍流而抖動，人工更無法客觀地進行平均、濾波等處理；采用光電探測器、PSD位置傳感器，通過探測光線強度來確定光斑中心位置，但是，因為各種因素的影響，激光光束橫截面內光強分布會產生不對稱性，影響確定光斑中心的精確度；采用攝像頭拍攝圖像，利用圖像識別算法處理激光的衍射圖像，通過擬合圓得到圓心位置，從而確定光斑中心，精確度會比較高，但是例三采用計算機現場處理，并且配備小車擺放計算機，使得整套裝置笨重、搬運操作都不便。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種快速建立激光基準弦線的軌道平順度測量裝置及方法，該裝置結構緊湊、體積小、重量輕、方便攜帶、操作簡便，可以快速建立平行于軌道的激光基準弦線，一個人就可以快速簡便地測量直線軌道的長波平順度。

實現本發明目的的技術方案如下，