[发明专利]一种快速建立激光基准弦线的轨道平顺度测量装置及方法

权利要求书

1.一种快速建立激光基准弦线的轨道平顺度测量装置，包括测量时相对放置在被测铁轨两端的发射端和测量端，其特征在于：发射端包括激光发射管、向心关节轴承、方向控制机构；测量端包括激光接收屏、摄像头和人机界面；

所述发射端还包括控制电路，以及与控制电路连接的无线通信模块；

向心关节轴承与激光发射管的头部连接，使得调节方向时出口光斑的位置变化在可允许的误差范围内；

方向控制机构设置在激光发射管的尾部，接受控制电路的指令，控制激光发射管尾部的二维运动,从而控制激光的发射方向；

所述测量端还包括嵌入式CPU、无线通信模块；摄像头、无线通信模块、人机界面分别与嵌入式CPU相连接；

设在发射端和测量端内部的无线通信模块，相互交换数据信息；

测量时发射端的激光发射管将激光投射到测量端的激光接收屏上形成光斑，摄像头捕获光斑在激光接收屏上形成的光斑图像，嵌入式CPU对光斑图像进行处理分析计算获得光斑中心的位置。

2.根据权利要求1所述的轨道平顺度测量装置，其特征在于：所述测量端的激光接收屏由灰色滤光片和紧贴滤光片的半透模组成；所述摄像头在测量端内部，置于激光接收屏后部中心位置，能够拍摄整个激光接收屏和投射在激光接收屏上的激光光斑图像；所述嵌入式CPU，以激光接收屏中心或附近某点位置为原点，建立平面直角坐标系；嵌入式CPU计算获得的光斑中心在坐标系中的位置，就是所测量点钢轨平顺度的高低和轨向偏差。

3.根据权利要求1所述的轨道平顺度测量装置，其特征在于：所述发射端内部的激光发射管以头部为轴，通过摆动尾部调节激光方向；所述向心关节轴承与激光发射管的头部连接，并固定于发射端内的前端；所述方向控制机构位于发射端内的尾部，包括机架，设置在机架两侧的左调节装置和右调节装置，左调节装置和右调节装置结构相同，均由微型步进电机驱动，其结构还包括滑台、丝杆、带滑槽的滑块，在电机的驱动下，滑块能够带动滑槽沿丝杆来回运动；所述激光发射管尾部设有与激光管同轴的拨杆，拨杆穿入两个滑块的滑槽中，左调节装置和右调节装置成正交设置，使得拨杆能在小范围的平面内运动，从而调节激光的方向；左调节装置与底座成45°角，使拨杆能在重力的作用下紧贴滑槽的一侧稳定地运动。

4.根据权利要求1所述的轨道平顺度测量装置，其特征在于：所述发射端和测量端的内部均有无线通信模块，发射端和测量端之间可以相互交换数据信息和指令信息；

所述测量端的人机界面由液晶显示屏及若干按键组成；操作人员可以通过测量端的人机界面发送指令，控制发射端的激光发射方向；操作人员也可以按键使测量端进入自动对准方式，测量端根据光斑在激光接收屏上的位置，自动发送控制激光方向的指令，从而使激光光斑移动并对准激光接收屏上的原点位置。

5.根据权利要求1所述的轨道平顺度测量装置，其特征在于：

所述发射端和测量端的外部均有与其结构相适配的密闭壳体，壳体上分别设有凹纹，方便单手抓握；发射端的壳体前端上设有采用光学平面玻璃的激光发射窗口；所述测量端的激光接收屏由灰色滤光片和紧贴滤光片的半透模组成构成测量端的前脸，测量端的人机界面设在其壳体上方，采用薄膜面板密封；测量操作时，发射端和测量端的底板底面紧贴钢轨顶面，底板的侧边在钢轨的同一侧并贴合钢轨的侧面，当发射端和测量端贴近时，发射端发射的激光投射到测量端激光接收屏的中心位置或附近。

6.根据权利要求1-5任一项所述的轨道平顺度测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.在测量起点的钢轨上固定发射端，移动测量端使激光接收屏紧靠发射端的激光发射口；

S2.调平测量端后，发射激光，测量端分析并存储投射在激光接收屏上光斑中心的位置，并以此位置作为原点位置在激光接收屏内建立平面直角坐标系；

S3.测量端摆放于远测量基准端的钢轨上，使激光接收屏朝向发射端，如果激光投射在激光接收屏外，先通过人机界面遥控激光发射管角度，确保激光进入激光接收屏内，再调平测量端；

S4.测量端根据接收的激光光斑中心位置与S2所述的原点位置的偏移量对发射端发出调整激光发射管角度的指令，直到激光光斑中心对准原点位置，测量端发出锁定激光发射管角度的指令，发射端根据指令锁定激光发射方向，激光基准弦线建成；

S5.将测量端放置到所需测量位置的钢轨上，调平测量端后，测量端根据S2建立的坐标系，对投射到激光接收屏上的光斑中心位置进行分析计算，获得该测量位置钢轨平顺度偏差，并在液晶屏上显示出来。