專利名稱：手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前公知的電氣化鐵路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測設(shè)備有三類，1)接觸式絕緣桿，配合刻度尺，采用懸掛測量法，該方法受環(huán)境影響大，測量精度差。2)手持式激光接觸網(wǎng)檢測儀，由于儀器重量大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，瞄準(zhǔn)采用光學(xué)瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)困難，測量速度慢，自動(dòng)化程度低。3)接觸網(wǎng)參數(shù)檢測車，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的列車車體上，安裝測量弓，列車運(yùn)行中測量弓和接觸網(wǎng)線接觸，通過測量弓內(nèi)置的位移傳感器測量接觸網(wǎng)的拉出值和導(dǎo)高，適用于局內(nèi)線路不定期檢測，不適用于電氣化鐵路供電段的日常檢修維護(hù)和施工單位的施工檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有電氣化鐵路接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測設(shè)備的不足，適應(yīng)鐵路不斷提速的要求，提供一種測量速度快、瞄準(zhǔn)精度高、自動(dòng)化程度高的手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，適用于電氣化鐵路供電段的日常檢修維護(hù)和施工單位的施工檢測。
本發(fā)明采用以下技術(shù)解決方案該檢測儀由車輪、車體、推桿、測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器組成，車輪安裝在車體底部，推桿安裝在車體上，測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器均置于車體上；測量瞄準(zhǔn)頭包括激光距離傳感器、攝像頭及分光棱鏡，分光棱鏡設(shè)置在激光距離傳感器的前方，并且激光距離傳感器的出射光束和分光棱鏡的右側(cè)入射面垂直，攝像頭放置在分光棱鏡下方入射面的正下方，并且該攝像頭的光軸和分光棱鏡下方入射面垂直且與激光距離傳感器出射光束垂直；數(shù)據(jù)處理器包括控制電路、液晶顯示器、控制鍵盤及電源，液晶顯示器、控制鍵盤、步進(jìn)電機(jī)均與控制電路及電源連接，攝像頭的視頻輸出與液晶顯示器連接。
激光距離傳感器與攝像頭安裝在同一傳動(dòng)軸上，該傳動(dòng)軸與步進(jìn)電機(jī)連接，并安裝有用來測量角度的光電脈沖編碼器。
數(shù)據(jù)處理器可通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
檢測時(shí)，推動(dòng)推桿使車體沿電氣化鐵路軌道移動(dòng)。接觸網(wǎng)線的圖像直接透過測量瞄準(zhǔn)頭的分光棱鏡到達(dá)攝像頭，激光距離傳感器的出射光束通過90度轉(zhuǎn)向到達(dá)接觸網(wǎng)線。這樣使攝像頭的光路與激光距離傳感器的光路同軸。從而消除了攝像頭與激光距離傳感器在瞄準(zhǔn)時(shí)所產(chǎn)生的視差，提高了瞄準(zhǔn)精度。利用現(xiàn)有攝像頭的十字線發(fā)生功能，當(dāng)被測線或點(diǎn)的圖像和十字線重合時(shí)則瞄準(zhǔn)。十字線可以通過軟件進(jìn)行位置調(diào)整，攝像頭的最低照度為0Lux，這樣就可以適應(yīng)人眼所能感受到的各種光強(qiáng)場合。
導(dǎo)高的測量通過測量瞄準(zhǔn)頭內(nèi)的激光距離傳感器實(shí)現(xiàn)。測量模式有兩種，一種是測量瞄準(zhǔn)頭自動(dòng)跟蹤接觸網(wǎng)，對接觸網(wǎng)連續(xù)測量，適用于激光距離傳感器測量頻率低的機(jī)型；另一種是測量瞄準(zhǔn)頭來回掃描，快速拾取空中網(wǎng)線的幾何數(shù)據(jù)，適用于激光距離傳感器測量頻率高的機(jī)型。
本發(fā)明可在軌道上推行，采用攝像頭瞄準(zhǔn)，同時(shí)瞄準(zhǔn)光軸和距離測量光軸同軸。靜態(tài)定點(diǎn)測量時(shí)瞄準(zhǔn)快捷方便，精度高。在動(dòng)態(tài)連續(xù)測量的場合不必瞄準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測量。本實(shí)用新型測量速度快、瞄準(zhǔn)精度高、自動(dòng)化程度高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。適應(yīng)各種光強(qiáng)場合，適用于電氣化鐵路供電段的日常檢修維護(hù)和施工單位的施工檢測。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3、4、5為本發(fā)明中測量瞄準(zhǔn)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明中測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器的控制電路原理框圖。
其中1、車輪，2、車體，3、推桿，4、測量瞄準(zhǔn)頭，5、數(shù)據(jù)處理器，6、步進(jìn)電機(jī)，7、液晶顯示器，8、光電脈沖編碼器，9、傳動(dòng)軸，10、目標(biāo)，11、激光距離傳感器，12、分光棱鏡，13、攝像頭具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1和圖2給出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，該檢測儀由車體2、測量瞄準(zhǔn)頭4及數(shù)據(jù)處理器5組成，整體為三輪等腰三角形結(jié)構(gòu)。車體底部安裝有車輪1，車體上安裝有推桿3。測量瞄準(zhǔn)頭4置于車體2上，數(shù)據(jù)處理器5通過一個(gè)支架與車體2連接。測量瞄準(zhǔn)頭4與數(shù)據(jù)處理器5連接，通過無線傳輸和數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
測量瞄準(zhǔn)頭4的結(jié)構(gòu)如圖3、4、5所示，由激光距離傳感器11、攝像頭13、分光棱鏡12、光電脈沖編碼器8及微型步進(jìn)電機(jī)6組成，分光棱鏡12設(shè)置在激光距離傳感器11的左方，并且激光距離傳感器11的出射光束和分光棱鏡12的右側(cè)入射面垂直，攝像頭13設(shè)置在分光棱鏡12的正下方，并且該攝像頭13的光軸和分光棱鏡12下方入射面垂直且與激光距離傳感器11的出射光束垂直。激光距離傳感器11與攝像頭13安裝在同一傳動(dòng)軸9上，該傳動(dòng)軸與步進(jìn)電機(jī)6連接，并安裝有光電脈沖編碼器8的轉(zhuǎn)子，光電脈沖編碼器8用來測量角度。步進(jìn)電機(jī)6由其相關(guān)處理電路控制。通過步進(jìn)電機(jī)6的帶動(dòng)，測量瞄準(zhǔn)頭4的激光距離傳感器11、攝像頭13及分光棱鏡12可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以瞄準(zhǔn)目標(biāo)10。攝像頭13與液晶顯示器7連接。視頻信號傳給液晶顯示器7。攝像頭13本身產(chǎn)生的十字線顯示在液晶顯示器7上，被測接觸網(wǎng)線的圖像和十字線交叉點(diǎn)重合則表示已經(jīng)瞄準(zhǔn)接觸網(wǎng)線。
測量瞄準(zhǔn)頭4采用攝像頭13瞄準(zhǔn)，利用現(xiàn)有攝像頭13的十字線發(fā)生功能，為瞄準(zhǔn)提供了極大的方便。目標(biāo)接觸網(wǎng)線10的圖像直接透過分光棱鏡12到達(dá)攝像頭13，激光距離傳感器11的出射光束通過90度轉(zhuǎn)向到達(dá)目標(biāo)接觸網(wǎng)線10。這樣使攝像頭13的光路與激光距離傳感器11的光路同軸。從而消除了攝像頭13與激光距離傳感器11在瞄準(zhǔn)時(shí)所產(chǎn)生的視差，提高了瞄準(zhǔn)精度。當(dāng)被測目標(biāo)10的圖像和十字線重合時(shí)則瞄準(zhǔn)。十字線可以通過攝像頭13自身軟件進(jìn)行位置調(diào)整，這樣為校準(zhǔn)儀器提供了方便。攝像頭13的最低照度0Lux，可以適應(yīng)人眼所能感受到的各種光強(qiáng)場合。打開攝像頭13的紅外模式，完全可以排除自然光的影響。
導(dǎo)高的測量通過測量瞄準(zhǔn)頭4內(nèi)的激光距離傳感器11實(shí)現(xiàn)。測量模式有兩種，一種是測量瞄準(zhǔn)頭4自動(dòng)跟蹤接觸網(wǎng)，對接觸網(wǎng)連續(xù)測量，適用于激光距離傳感器11測量頻率低的機(jī)型；另一種是測量瞄準(zhǔn)頭4來回掃描，快速拾取空中網(wǎng)線的幾何數(shù)據(jù)，適用于激光距離傳感器測量頻率高的機(jī)型。當(dāng)測量瞄準(zhǔn)頭4瞄準(zhǔn)接觸網(wǎng)線10時(shí)，啟動(dòng)激光測量傳感器11發(fā)出激光，激光在被測目標(biāo)10上發(fā)生漫反射，漫反射光束被激光距離傳感器11的接收透鏡接收，通過內(nèi)置的電路分析處理得到接觸網(wǎng)線導(dǎo)高。
數(shù)據(jù)處理器5包括控制電路、液晶顯示器7、控制鍵盤及電源。液晶顯示器、控制鍵盤、步進(jìn)電機(jī)6均與控制電路及電源連接。攝像頭13的視頻輸出與液晶顯示器7連接?？刂齐娐敷w現(xiàn)在內(nèi)置的電路板上。電源采用電池，為控制鍵盤、液晶顯示器7、步進(jìn)電機(jī)6及攝像頭13供電。數(shù)據(jù)處理器可通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)通信進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。
圖6給出了本發(fā)明中測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器的控制電路原理框圖。本系統(tǒng)主要有兩個(gè)處理器MCU1和MCU2及其外圍電路組成。MCU1主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，通過對步進(jìn)電機(jī)和攝像頭的控制實(shí)現(xiàn)了瞄準(zhǔn)；通過對光電編碼器和激光測距傳感器的控制完成了測角和測距的基本參數(shù)采集。MCU2主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、人機(jī)界面和系統(tǒng)控制，完成了數(shù)據(jù)計(jì)算、顯示、存儲(chǔ)和傳輸；通過鍵盤完成了人對整個(gè)系統(tǒng)的控制。MCU1與MCU2通過串行口以無線方式通信，完成了兩處理器之間的信息交換。
權(quán)利要求
1.一種手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，由車輪、車體、推桿、測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器組成，車輪安裝在車體底部，推桿安裝在車體上，其特征在于測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器均置于車體上；測量瞄準(zhǔn)頭包括激光距離傳感器、攝像頭及分光棱鏡，分光棱鏡設(shè)置在激光距離傳感器的前方，并且激光距離傳感器的出射光束和分光棱鏡的右側(cè)入射面垂直，攝像頭放置在分光棱鏡的正下方，并且該攝像頭的光軸和分光棱鏡下方入射面垂直且與激光距離傳感器出射光束垂直；數(shù)據(jù)處理器包括控制電路、液晶顯示器、控制鍵盤及電源。液晶顯示器、控制鍵盤、步進(jìn)電機(jī)均與控制電路及電源連接，攝像頭的視頻輸出與液晶顯示器連接。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，其特征在于激光距離傳感器與攝像頭安裝在同一傳動(dòng)軸上，該傳動(dòng)軸與步進(jìn)電機(jī)連接，并安裝有用來測量角度的光電脈沖編碼器。
3.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，其特征在于測量模式測量瞄準(zhǔn)頭自動(dòng)跟蹤接觸網(wǎng)，對接觸網(wǎng)連續(xù)測量，適用于激光距離傳感器測量頻率低的機(jī)型。
4.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，其特征在于測量模式是測量瞄準(zhǔn)頭來回掃描，快速拾取空中網(wǎng)線的幾何數(shù)據(jù)，適用于激光距離傳感器測量頻率高的機(jī)型。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種手推式多功能激光接觸網(wǎng)檢測儀，由車輪、車體、推桿、測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器組成，車輪安裝在車體底部，推桿安裝在車體上，測量瞄準(zhǔn)頭及數(shù)據(jù)處理器均置于車體上；測量瞄準(zhǔn)頭包括激光距離傳感器、攝像頭及分光棱鏡，分光棱鏡設(shè)置在激光距離傳感器的前方，攝像頭設(shè)置在分光棱鏡的正下方，數(shù)據(jù)處理器包括控制電路、液晶顯示器、控制鍵盤及電源，攝像頭的視頻輸出與液晶顯示器連接。本發(fā)明可在軌道上推行，采用攝像頭瞄準(zhǔn)，同時(shí)瞄準(zhǔn)光軸和距離測量光軸同軸，具有測量速度快、瞄準(zhǔn)精度高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。
文檔編號G01S17/00GK1785730SQ20051004543
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者王道睿, 李朝政, 張文亮, 林憲旗, 陳強(qiáng) 申請人:濟(jì)南藍(lán)動(dòng)激光技術(shù)有限公司