[发明专利]一种复杂曲面构件的自动化检测装置

说明书

本发明公开了一种复杂曲面构件的自动化检测装置，包括相机，点光源和检测单元支架，相机和点光源设置于检测单元支架上；以一个相机和为该相机配置的多个点光源作为一个检测单元，同一个检测单元内的点光源的光斑在被测物体上的覆盖区域相互独立，同一个检测单元在进行一次拍摄任务时、点光源依次点亮，点光源亮一次则相机拍摄一次待测物体的图像，相机每次拍摄有且仅有一个点光源点亮。本发明能够全自动的实现钢轨表面质量的定性缺陷检测和加工余量的定量检测，替代目前长轨生产线上的人工眼观、千分尺等人工测量，检测效率高，检测准确率高。

技术领域

本发明属于钢轨打磨技术领域，尤其是涉及一种复杂曲面构件的自动化检测装置。

背景技术

钢厂生产的钢轨标准长度为25米或100米，标准长度的钢轨运输至钢轨焊接基地后，将钢轨焊接连成500米长的无缝钢轨，再运输到铁路线上进行铺设，铁路线现场铺设时再用专用设备将500米长钢轨依次焊接连成500米长钢轨依次焊接连成全线无缝钢轨，钢轨任何位置都不能存在机械连接的狭缝，列车运行时才能平稳。钢轨在焊轨基地焊接时，每两根钢轨焊接处形成焊缝，焊缝厚度高于钢轨表面形成突出于钢轨表面的焊瘤，焊瘤必须打磨掉，形成平滑的焊缝，使焊缝及焊缝左右钢轨都达到行业标准要求的平顺过渡才能形成合格的焊缝，保障列车运行平稳和安全。

钢轨打磨完成后，需要对加工后的表面进行检测，在进行检测时，采用的现有的方法都是单独使用空间信息或者帧间信息来进行法向量的恢复，来判定是否存在横向纹路、台阶等其他加工缺陷。

发明内容

第一方面，一种复杂曲面构件的打磨方法，该方法的打磨对象为具有复杂曲面的构件，该构件的表面由平面、竖直面和圆弧柱面相连而成的复杂曲面，圆弧面至少有两个，且两个圆弧面的半径不同；该方法分为横向打磨和纵向修磨，横向是指沿垂直于平面的高度方向，纵向是指沿平行于圆弧柱面轴向的长度方向；

先用张紧有砂带的打磨轮沿着平面向竖直面再向圆弧面的打磨轨迹连续的横向打磨，打磨轮为圆柱形滚轮，打磨轮具有柔性套筒，砂带张紧在柔性套筒上，打磨轮与结构件相切，打磨轮自转的同时带动砂带运动实现结构件表面的去材打磨，在横向打磨过程中，打磨轮自转、同时沿着打磨轨迹进给、并且同时具有纵向进给量；横向打磨完成后进行纵向修磨，纵向修磨后、打磨区域和非打磨区域之间形成的加工余量至少为0.5mm。

圆弧柱面指的是，在横截面上成圆弧，沿长度方向拉伸后形成的柱面。

进一步，该结构件包括顶面和底面，顶底和底面之间的至少有一个腰面，顶面和腰面之间有第一竖直面和第一过渡圆弧面，第一过渡圆弧面在第一竖直面之下，在俯视方向上、第一竖直面作为顶面的边界，第一过渡圆弧面在第一竖直面与顶面的覆盖范围内；腰面和底面之间有第二竖直面和第二过渡圆弧面，第二竖直面在第二过渡圆弧面之下，在仰视方向上、第二竖直面作为底面的边界，第二过渡圆弧面在第二竖直面与顶面的覆盖范围内；该结构件的最大宽度为150mm，最大高度为176mm。

作为一种应用场景，以铁路、地铁、轻轨等使用的钢轨作为一种具有复杂曲面的构件，长轨生产线上在线打磨焊接后的钢轨，该方法使用砂带在线打磨钢轨；该方法分为横向打磨和纵向修磨，横向是指沿钢轨的高度方向，纵向是指沿钢轨的长度方向；横向打磨时、砂带从钢轨的宽度方向的两侧分别沿第一打磨轨迹和第二打磨轨迹进行打磨，砂带以柔性力抵靠对焊瘤进行抛光去材；第一打磨轨迹和第二打磨轨迹分别对应一侧轨腰，第一打磨轨迹覆盖轨顶面、第二打磨轨迹覆盖轨底面，或者第一打磨轨迹覆盖轨底面、第二打磨轨迹覆盖轨顶面；纵向修磨时，用砂轮沿钢轨纵向进给。

将焊瘤分为两条打磨轨迹，每条打磨轨迹均从上向下打磨，实现轨顶、轨腰和轨底的连续自动化打磨。打磨单元以柔性力抵靠钢轨，避免了刚性力打磨造成硬伤的问题，并且、若焊瘤的强度过大，则打磨单元打滑，避免打磨单元自身损坏。

进一步，横向打磨时，砂带除了沿钢轨横向的运动以外，同时具有沿钢轨纵向的运动。