[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

说明书

本发明公开了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，装置包括发射端和测量端，发射端包括激光发射管和方向控制机构等；测量端包括激光接收屏、嵌入式CPU、摄像头和人机界面等。测量时激光发射管将激光投射到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，CPU对光斑图像进行处理分析计算获得光斑中心的位置。轨道平顺度测量前需先建立激光基准弦线，由测量端通过无线通信遥控发射端的激光方向，先手动遥控使激光光斑进入接收屏幕，然后测量端根据光斑与原点的偏差，自动遥控激光发射方向直到光斑中心对准原点，从而建立激光基准弦线。建立过程速度快，效率高，单人即可操作，并可近距离观察激光的对准效果。

技术领域

本发明涉及激光准直测量技术领域，具体涉及一种快速建立激光基准弦线的轨道长波平顺度测量装置及方法。

背景技术

为实现高速状态下列车运行的安全性和舒适性，必须保证铁路轨道的较高平顺度。轨道平顺度包含的轨向和高低两个基本参数，这两个参数是指钢轨在水平和竖直方向与钢轨理想位置的尺寸偏差。

现有技术中，通过建立平行于轨道的激光基准弦线，再利用该激光基准弦线对一段钢轨进行长波平顺度测量，是本领域轨道平顺度测量的一种方法。本领域内基于建立激光基准弦线的测量装置很多，例一GPJ-A01轨道平顺度激光检测仪（北京拉特激光精密仪器有限公司研制），例二公开号为CN203753171U的《激光轨道平顺度测量仪》,例三公开号为CN107764213A的《一种激光轨道平顺度检测装置及方法》，例四公开号为CN104554342B的《轨道平顺度检测装置》它们的共同特点是：利用电子经纬仪式的激光发射装置发射并调整激光的方向，调整时的旋转中心在激光管的中心位置，在生产和使用时还要确保这个位置和测量靶的中心位置相同。测量时，建立激光基准弦线首先需要调平并固定激光发射装置；第二步在远基准端的调平并固定定位靶（有些装置直接用测量装置代替了）；第三步人工通过激光发射装置上的粗调、细调装置调整激光方向，使激光对准远端的定位靶心，这个过程有些需借助于附带的望远镜，并且远端要有人观察配合，通过手势、手机等交互调整激光，因为即使有望远镜，在100米远处，也很难看清靶心的位置，而在夜晚（高铁维护的天窗点）则需要增加照明设备，这个过程如果不熟练，往往需要较长的时间，效率很低。基准弦线建立完成可以进行测量了，为了保证测量装置的水平，有些装置借助了轨道尺（例一），有些利用了轨道车（例四），这无疑增加了整个装置的重量。

另外，因平时维护或现场测量操作等各种原因，使测量靶心偏离了激光发射装置的旋转中心位置，这时就难以保证测量的准确，表现就是激光对准了远端的定位靶心，贴近测量时却发现有偏差，影响了整个测量的准确性，这时就需要校正，校正的过程往往很繁琐。

现有技术中，测量端对激光光斑中心的识别并进行量测的方法和装置各异，例一采用二维栅格坐标靶、激光束通过相位调制成同心圆环状激光光斑，目视识读，例二、例三采用光电探测器、PSD位置传感器接收光斑，然后用电子或机电方式处理接收的信号，例三用摄像头在半透屏幕后拍摄图像，然后传输给计算机进行处理，并配备轨道小车摆放计算机；人工目视读取数据，读取的结果人为因素影响较大，精度只能达到1mm量级，在长距离测量时，光斑会因空气湍流而抖动，人工更无法客观地进行平均、滤波等处理；采用光电探测器、PSD位置传感器，通过探测光线强度来确定光斑中心位置，但是，因为各种因素的影响，激光光束横截面内光强分布会产生不对称性，影响确定光斑中心的精确度；采用摄像头拍摄图像，利用图像识别算法处理激光的衍射图像，通过拟合圆得到圆心位置，从而确定光斑中心，精确度会比较高，但是例三采用计算机现场处理，并且配备小车摆放计算机，使得整套装置笨重、搬运操作都不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供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，该装置结构紧凑、体积小、重量轻、方便携带、操作简便，可以快速建立平行于轨道的激光基准弦线，一个人就可以快速简便地测量直线轨道的长波平顺度。

实现本发明目的的技术方案如下，