Устройство для контроля прямолинейности рельсовых путей

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) ( 1 В 11/30 я)л Е 01 В 35/О ЗОБРЕТЕН ОПИСА ТЕЛЬСТВУ КО(56) Авторское свидетельство СССРМ 641274, кл. Е 01 В 11/30, 1970.,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ РЕЛЬСОВЫХ ПУТЕЙ(57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению, а именно к лазернымоптико-электронным устройствам, предназначенным для автоматизированного геодезического контроля прямолинейностирельсовых путей, Целью изобретения является повышение точности и производительности, Устройство содержит излучатель 1,анализатор 2 прямолинейности, опорныйприемник 3, пульт 5 управления, регистратор 6 и электронное вычислительное устройство 7. Излучатель 1 включает источник 8светового излучения с оптической коллимирующей системой 9 и привод 10 перемещения и расположен на подвижной платформе ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 11, Анализатор 2 прямолинейности включает светоделитель 12, оптическую сопрягающую систему 13 и фотоприемник 14, подключенный к входу накопителя 15 информации. К второму управляющему входу накопителя 15 информации подключено исполнительно-регистрирующее устройство 16, Выход накопителя 15 информации подключается к входу регистратора 6 для передачи информации. Анализатор 2 расположен на подвижной платформе 17. Опорный приемник 3 включает оптическую масштабирующую систему 18, фотоприемник 19, накопитель 20 информации, один из двух входов которого подключен к выходу фотоприемника 19, а другой, управляющий вход, подключен к выходу исполнительно- регистрирующего устройства 21, Выход накопителя 20 инфоомации для снятия измерительной информации и передачи ее в регистратор 6 подключается к входу регистратора 6. Опорный приемник расположен на подвижной платформе 22, Регистратор 6 для ввода информации в электронное вычислительное устройство 7 подключается к его входу, 3 ил,Изобретение относится к геоде ическому приборостроению, э именно к лазернымоптико-электронным устройствам, г реднэзначенным для автоматизированного геодезического контроля прямолинсйностирельсовых путей, в частносги направляющих рельсов подкрановых путей,Цель изобретения - повыщениз точности и производительности,На фиг,1 приведена структурная схемапредложенного устройства; на фигЛ - функциональная схема исполнигельно регисгрируощего устройства анализаторапрямолинейности; на фиг,З - ход лучей воптической сопрягаощей системе.Устройство для контроля прямэлине: -ности направляощих рельсов ссдержи;излучатель 1 света(фиг,1), ачализэтср 2 прямолинейности пути и опорньй приемник 3излучения, оптически связанные между собой и установленные на кочтролируемомучастке пути 4 с возможносью перемещения. Анализатор 2 и опорный гриемник 3связаны между собой каналом синх юнизэции, Устройство содержит также пулы 5управления, связанный каналами телеугнравления с излучателем 1, анализатором 2 .:.опооным приемником 3, регистратор 6 излекгронное вычислительное устройство 7Излучатель 1 включает источни; 8 светового излучения. например лазерного, соптической коллимирующей систе ой 9 ипривод 1 О перемещения излучателя 1 гдольконтролируемоо участка пути по командампульта 5 управления, Для этого иэл ча;ель1 расположен на подвижной г:латфо эме 11,снабженной механическими центри 1 уюгцими устоойствэми фиксирования оси 1 оовкирельса (не показаны) и установленной нарельсе с возможностьк пеоемещен ля, Излучатель 1 служит для задания референтного направления с помощьо колллми,ованного луча лазера и может автономно перемещаться вдоль контролируемо(.напоэвляющей,Анализатор 2 прямол чейности вклк; -чэег светоделитель 12 оптическуо ссп рягаогцую систему 13 и фотоприемник 14,оптически связанные и расположенные походу отраженного луча, Выход фоториемника 14 подключен к входу накопитегя 15информации, к второму управляющему входу которого подключено исг олнительно-регистрирующее устройство 16, Выходнакопителя 15 информации подключэегся квходу регистратора 6 для передачи и мерительной информации. Анализатор 2 прямолинейности расположен на подь лжнойплатформе 17, снабженной механичсскимицентрируощими устройствами (не показаны). Светоделитель 12 выполнен, например,в виде голупрозгзачного зеркала, Оптическая сопрягающая системз 13 выполнена,например, в виде ломаной телескопической5 системы, Фотоприемник 14 выполнен, например, на основе матричной ФСЗС (фотоструктуры с зарядовой связью), Исполнительно-регистрирующее устоойство 16 служит для управления перемещением10 анализатора 2 вдоль контролируемого учас кэ пути по командам пуьта 5 управления,измерения пройденных расстояний и подачи команд по каналу синхронизацииопорному приемнику 3 для синхронньх из,5 мерений нестабильности задания оеферентнсго направления одновременно сизлере ни ем не п ря мол инейности контролируемого пути, Накопитель 15 информэцииислужит для оперативного запоминания ин 20 формации об измеречных непрямолинейнос,и контролируемой направляощеи ипроиденном пути, На подвижной плат.Форме 17 задана координатная плоскостьизмерений непрямолинейности и пройден 25 но;о расстояния, которая совпадает с совмещенными плоскостями центрирования иопирания платформы на головке рельса. Координатнаяя плоскость и светочу; -.твител ьн;-я поверхность фотоприемника 14 в свою30 о середь совмещены с опти еск сопояженными плоскостями сопрягающей системы13, т.е. координатная плоскость АА г.латформы 17 и светочувствительная поверхнссть фотоприемника 14 рэспсложены35 соответственно в переднел обьектива и задней окугяоа фокальных плоскостях (фиг.З).Светоделитель ,2 расположен, например,посередине между координатной плоскостью платформы 17 и обьективом оптиче 40 ской сопрягающей системы 13, При такомположении угловые развороты светоделителя относительно точки 0 координатной плоскости АА ., лучи а, с л Ь, с 1 (фиг.З) придвижении анализатора 2 по направляющей45 не вызывают смещения светового пятна лазерного луча в плоскости фотоприемника14, 1(роме того, оптическая сопрягэющая система 13 используется также для согласования диапазона измеряемой непрямоли 50 нейности с диапазоном работы фотоприемника 14 путем задания необходимогоувеличения. Анализатор 2 прямолинейности служит для измерения с заданной дискретностью непрямолинейности контроли 55 руемой направляющей, измерения пройденного пути до точек контроля и синхронизации моментов измерения непрямолинейности рельсового пути с измерениемнестабильности заданя референтногонаправления, 157661630 40 45 50 55 Опорный приемник 3 включает оптическую мзсштабирующую систему 18, оптически связанный с ней фотоприемник 19, накопитель 20 информации, один из входов которого подключен к выходу фотоприемника 19, а второй управляющий вход подключен к выходу исполнительно-регистрирующего устройства 21, Выход накопителя 20 информации для снятия измерительной информации и передачи ее в регистратор 6 подключается к входу регистратора б, Огорный приемник 3 расположен на подвижной платформе 22, снабженной механическими центрирующими устройствами (не показаны) и установленной на контролируемом рельсовом пути с возможностью перемещения, Оптическая масштабирующая системз 18 выполнена, например, в виде одиночной положительной линзы и служитдля согласования диапазонов измеряемых нестабильности задания опорного направления и непрямолинейности контролируемого пути с диапазоном работы фотоприемника 19, Согласование диапазона производится путем оасположения светочувствительной поверхности фотоприемника 19 на определенном расстоянии от задней фокальной плоскости линзьь Фотаприемник 19, также как и фотоприемник 14, выполнен, например, на основе матричной ОСЗС и служит для преобразования геометрических координат положения светового пятна на светочувствительной поверхности фотоприемника в электрические сигналы, Исполнительно-регистрирующее устройс гво 21 служит для управления перемещением опорного приемника 3 вдоль контоолируемого рельсового пути по командам с пульта 5 управления, приема сигналов синхронизации моментов измерения непрямолинейно-т. промежуточным приемником 2 и нестабильности задания референтного направления опорным фотоприемником 3, и измерения пройденньх расстояний до то, чек контроля непрямолинейности, Накопитель 20 информации служит для оперативного запоминания информации об измереннь,х нестабильности задания опорного направления или непоямолинейности контролиоуемой направляющей и расстояния до точек контроля, Опооный приемник 3 служит для контроля задания референтного направления и прямолинейности рельсов с измерекием расстояний до точек контроля и выполнен с озможосю азононоо движения вдоль направляющего рельса,Пульт 5 управления выполнен переносным и включает, например, панель управления, передатчики каналов телеуправления и источник автономного питания (не показаны), Пульт 5 управления служит для дистанционного управления движением излучателя 1, анализатора 2 и опорного приемника 3,Регистратор б информации выполнен переносным и включает, например, последовательно соединенные коммутатор информации, интерфейсный блок и накопитель информации на твердотельных запоминающих устройствах, а также источник автономного питания (не показаны). Для ввода результатов измерений в регистратор 6 по окончании процесса контроля прямолинейности рельса регистратор подкгночают к выходам накопителей 15 и 20 информации, Затем для передачи измерительной информации в электронное вычисг, ггельное устройство 7, регистратор б подключают к входу электронного вычислительного устройства 7. Регистратор б служит для хранения измерительной информации и передачи ее в электронное вычислительное устройство 7 с целью дальнейшей вычислительной обработки и регистрации,Электронное вычислительное устройство 7 может быть выполнено, например, в виде электронной вычислительной машины (ЗВЧ).Накопители 15 и 20 информации выполнены, например, в виде оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) и служат для фиксирования изк ерительной информации в процес:е контроляИсполнительно-регистрирующие устройства 16 и 21 аналогичны по конструкции,И с пог и ител ь но-регистрирующее устройство 16 включает привод 23 и датчик 24 пути (фиг,2), Привод 23 выполнен, например, электромеханическим и включает источник 25 автономного питания, электрически связанный с приемником 26 канала телеуправления и контзктором 27. Управляющий вход контактора 27 подключен к выходу приемника канала телеуправления 26, а выход - к электродвигателю 28, котооый посредством редуктора 29 механически связан с ведущим роликом 30 подвижной г 1 латформы 17.Датчик пути 24 выполнен. например, в виде колесного датчика пути, включающего измерительное колесо, конструктивно совмещенное, например, с ведущим роликом 30, формирователь 31 импульсов дальности, счетчик 32 импульсов дальности и передатчик ЗЗ канала синхронизации, Канал телеизмерения служит для синхронизации моментов контроля прямолинеиности рельсового пути и задания референтного направления. Формирователь 31 импульсоа дальности связан с измерительным колесом посредством, например, контактного уст 157666 Г(1)Ойс ГБЗ (не показано), 3 Быхсдом подклк)чен к сетчику 32 импульсов Счетчик 32имсет дВЗ Выхода, которыми Он связан снакопителем 15 информации и с перед;тчиком 33 канала синхронизацииДатчик пути исполнительно-реги(,трируюЩВГО /стройствз 21, В Отлиие От Датчика 24 пути исполнительно-регистрируО.цагоустройства 16,вместо передатчика 33 каналасинхронизации Включав) приемник каналасАнхронизации (не показан), лодключенньйк Одному из двух ВхОдОВ сч 8"чика импульсов.Поиьоданалогичен ло конструкции приводу 23.К 1 спо/Нительно-регистрируощие устройства 16 и 21 служат для приведения гдвижгяИа анализатора и опсрного лиемника 3, измерения гройденных расстсянийи синхронизации моментов измерений нелрямолинейности пути и нестабильностизадаия референтного направления,Пр)ОД 10 служитдля приведения ндви)КЕНИЕ ИЗЛУЧатЕЛя 1 ПО КОМЗНдаМ ЛуЛЬГЗ Оуправления,Устройство для контроля прямол лнейности напоэвляющи)( 08 льсов РаботасГ следу;о.цим образом,Зссмотрим двз случая к)Нтроля,С.онтроуь прямо/инейности рельсовсольшсй протя)кенности и с высокой )очностьо В атом случае необходимо учит.ваьнесЙбгьность заДзниЯ рефер 8 тно О налравчения и ослаблять Влияние аМосфер.- ы х ту р 0)/л 8ц и и и р Р ф О 3 к ц и и, К О н т 1) О л ьОСУ(ЦЕСТЯЛЯОТ МЕТОДОМ Г 18 РБКРЬБЗНЭ 1 ИХСЯц(. л.1,1) и - ,БОРОВ1,/1 злучатель 1 устанавлива;от на рельсКОНтрОЛИруеМого ЧЗСТКЗ ПУТИ 4 В НЗЧ 31 ЬНойточк) -Зстного с Бора и посредс Вои сксг; -лимирояанноГО луча лазера задают реферет.08 направление, В конечной точ;ецастного створа устанавливают опорныйприемник 3, Вл/отцуо к изгучзтелю устанав/илВаОт 1-3 оельс Знзлиззто 1) 2 лоямолинейности пути, Командой пул)та 5управления приводят анализатор 2 в,г,вижение. Управляющий сигнал излуцаесязфир одним из передатчиков канала т злеул -равления пульта 5 и поини Зется приемником 26 испОлните/Ьнс-репстриру 1 ошего;/стройства 16, Приемник 26 канала твлеулрзвл 8 ния через кОнтзктор 27 пОдк/1 Очзезле:,тродвигатель 28 к источникч 25 автономного питания, 3/ектродвигатель 28 че/ез редукто 1) 29 привоДит ВО Врз)енотеВедушнй г)олик 3 О подвижной платфо 1)мы 17и анализатор 2 приходит в движение, Придвижен(ии анализатора 2 ормирова) ель 3импульсов дальности, связанный по( редсг вом 1;г) нтактгОго усройс)Ба с . едущим рол 1 ком 30, (Оормирует зле) 1)и 1)скиР, имульсы церез заданные интс)1)валпройденного пути 1/1 млульсы поступают на вход счетчика 5 32 имгульсов, где суммируются. Затем каждый 1(-ый импульс, соответству;ощий дискретности контроля прямолинейности рельсоь, поступает на улравляющии вход накопителя 25 информации и вход перед; т 1 с 1 чика 33 канала синхронизации. Передатиком 33 канала си 1 хрониззЦии 1( й им улЬс излучается Б зфир.Референный пучок лучей лазера делитс:я светод,8/1 теле12 нз Два Лучи лрошед шие через свеОделитель 2, лоладаОт всГт(/ческу 1 О ма( сабируОщ,/10 систегуВ :ЛО 1),ОГО ПРИРМНИКЭ 3, . 1/"Огх ЛУЧей, ОТРЗ;кенный светоделителем ",2, направляется Р ОГ ицеску 10 солря 13 сЩую систе 4 у ( и)Оходи Г 88 и ПОПЗДает на све) ОЯ 1/Бстви ". Л ЬУ ГО П О Б 8 г) Х Н ОС Т Ь ф О т О П ГЕ М Н И 1( - 1 80"1 ет Ричесх)8 1 СЛО,КБНИЕ СББТОБО/О ЛЯ На лча лазе оз на светочу свитег ь нойО" щадке г)реобраз/етс/. (го) с/1 р 1/емни ко/ ,:4 В ,-; г/РГ-, ;.Г;:Р СИ НПГЫ агД; гг. и/.,;,ИГ,хХ 1 мл/ ьсы да/ :- Осл Б,1 Ос) 3". 938,1 Р 1/ги Впя срабать 1.-.3.,-1 я- Зколи-ег/я11 "Форг 1 г -1 го1"8 г .-г г = ии" /ЧО К (- Й Л ПГ 1 РЛШ /и Ч "-3ЕР ) С; -ртрчЬ 1 О"Зпя , Б ОЛ ь г" К .СШ, а ОйсуОШ 1/ О СИ" ГЕ 1.51-,ГЛрг 1 ЗЛ;,Етг Я СПЮ 1-:а СВ 8" ОчуВСТЗ 1)п елЬНук) ЛОВЕрХНОСТЬ ВТорОГО фотОГ г)кем- ХЗ 19, Н 8 стабильности В лОло жснии излучателя 1 и гОострзнственногоЛоложеНИЯ гУЧЗ пЯЗЕРЗ ПУКТУ 31 ИИ ЛУЧЗ В ВОЗДУН 01, грЗК.Е, ОбуСЛОВЛЕННЫЕ ЗТМОС- фЕБНЫг/(И Гурбус 8 НЦИЕй И рефракЦИей, СМЕЩЕН гЯ ЗНеогЕТИ ЕСКОго 1 РНТРЗ ВЬЗЫВЗОт 45 изенения Б геометрическом положениисветовогс пятна на светочувствительной поверхности фотоприемника 19, Злектриче. (Ие сигнале Нс Выходе С)отолриемника 19 )(аоектериз/ют указанчус Нестабильность в 5 С загапии референтного направления, Сиги"лы с фотоприемника 19 лостулаОт на 03., н из двух Входов наког;ителя 2/ инфоомзсии3 Второй управляю 1 ий Вхо наколи-еля информации 23 иОсипают 1(-8 иИГульсы Р 13 льноси От испОнитель.с,38 Г,ст 1 зиру 10)его устройсгеа 2:., г риня) ые Г 1 ЭИБМНИКОМ КЗНЗГ 3 СНХРОЬИЗЗЦИ 1 Г 13 КО- пи.ель 2 с) информаии заломи 1.138) имг,.льС ь ДЗЛЬН ОСТИ И алекрИЧВС КИ 8 СИ/ НЗЛ Ы,референтного направления в момент измерения непрямолинейности 1-й точки,Анализатор 2 прямолинейности прокатывает по всей длине контролируемогоучастка пути и останавливают вплотную перед опорным фотоприемником 3, Контрольпрямолинейности на данном частном створе закончен. Накопителями 15 и 20 зафиксированы непрямолинейность участка пути,нестабильность задания референтного направления и расстояния до каждой 1-й точкиконтроля,Затем анализатор 2 возвращают назадна определенное расстояние, равное заданному перекрытию частных створов, необходимому для приведения результатовконтроля к общему створу. При движенииназад вновь контролируют прямолинейность пути анализатором 2 прямолинейности и нестабильность задания 20референтного направления опорным приемником 3. После остановки анализатора 2приводят в движение излучатель 1 и перемещают его вдоль контролируемого участкапути до анализатора 2, Затем приводят в 25движение и перемещают вдоль направляющей опорный приемник 3 на расстояниезаданной длины частных створов. Устройство готово к работе, к контролю прямолинейности следующего участка, 30. Приведенные действия повторяют дотех пор, пока не будет проконтролированвесь участок пути,По окончании контроля информация изнакопителя 15 вводится в реглстратор 6, Для 35дальнейшей вычислительной обработки,вычисления непрямолинейности направляющей относительно общего створа и оценкиточности контроля информация из регистратора 6 вводится в электронное вычислительное устройство 7,Контроль участка рельсов небольшойдлины или с меньшей точностью. когда нетнеобходимости в учете нестабильности задания референтного направления и влияния атмосферных турбуленции ирефракции, производят с помощью излучателя 1 и опорного приемника 3, без участияанализатора 2 прямолинейности пути.Излучатель 1 устанавливают на рельс в 50начале контролируемого участка и задаютреферентное направление, Вплотную,к нему на рельсы устанавливают опорный приемник 3. Командами пульта 5 управленияприводят в движение опорный фотоприемник 3. При движении формировательимпульсов дальности исполнительно-регистрирующего устройства 21 формируетэлектрические импульсы через определенные интервалы пройденного пути, соотеетствующие дискретности измерения расстояний, Импульсы поступают на вход счетчика импульсов, где суммируются, и каждый 1-й импульс, соответствующий дискретности контроля прямолинейности, подается на управляющий вход накопителя 20 информации,Референтный пучок лучей проходит оптическ) ю масштабирующую систему 18 и попадает на светочувствительную поверхность фотоприемника 19. Фотоприемник 19 преобразует геометрическое положение светового пятна в электрические сигналы, характеризующие координаты луча, Электрические сигналы с фотоприемника 19 поступают на вход накопителя 20 информации. к-е Импульсы дискретности контроля прямолинейности управляют работой накопителя 20 информации, Накопитель 20 информации запоминает 1-е импульсы дальности до -й точки прямолинейности и электрические сигналы фотоприемника 19, характеризующие отклонения 1-й точки контроля от заданного референтного направления,По окснчании измерений информация из накопителя 20 информации вводится в регистратор 6, а затем из регистратора 6 - в электронное вычислительное у тройство 7, где производится вычислительная обработка и оценка точности контроля прямолинейности.Формула изобретения Устройство для контроля прямолинейности рельсовых путей, содержащее установленный в начале контролируемого участка излучатель света, опорный приемник излучения с фотоприемником, движущуюся вдоль луча платформу, на которой установлен анализатор прямолинейности пути со светоделителем и фотоприемником, регистратор и пульт управления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, излучатель установлен на подвижной платформе с приводом перемещения, а анализатор снабжен оптической сопрягающей системой, оптически связанной со светоделителем и фотоприемником, исполнительно-регистрирующим устройством и накопителем информации, входы которого подключены к выходам фотоприемника и исполнительно- регистрирующего устройства, причем координатная плоскость подвижной платформы и фотоприемник расположены в оптически сопряженных плоскостях оптической сопрягающей системы, а опорный приемник также установлен на подвижной платформе и снабжен оптической масштабирующей системой, расположенной перед фотоприемниЗаказ 1833 ВНИИПИ Гос Поретениямкая наб 4 исное ткрытиям при ГКНТ СССР о из Рау Производственно-издательский комбина "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарин ком, причем на подвижной платформе установлено исполнительно-регистрирующее устройство перемещения и измерения пройденного пути, и накопитель информации, входы которого подключены к выходам фотоприемника и исполнительно-регистрирующего устройства, при зтом пульт управления каналами телеуправления связан с указанным приводом и исполнительно-регистрирующими устройствами соответственно излучателя и анализатора и опорного приемника излучения, причем анализатор и опорный приемник излучения связаны меж ду собой каналом синхронизации, а регистратор выполнен с возможностью подключения к выходам накопителей информации и к входу электронно-вычислительного устройства.