非接触式钢轨平直度及扭曲度测量研究

为了对钢轨厂生产的成品钢轨外表面轮廓进行全面的检测,设计了一种非接触式钢轨轮廓检测系统。该系统基于激光轮廓仪和高精度位移传感器采集到的钢轨轮廓数据,使用弦测法及移动平均平滑滤波计算钢轨的平直度,使用共面法计算钢轨扭曲度,完成钢轨轮廓数据的检测。试验表明,系统测量的标准差为20μm以内,与标准测量方法所得结果对比误差均在合理范围内,该系统能够准确且稳定地完成对钢轨平直度和扭曲度的测量。     

高精度钢轨扭曲度检测算法研究与应用

当前国内钢轨扭曲度测量主要是人工采用电子扭曲尺测量,存在工作效率低、无法满足自动化生产流水线要求等缺陷。故提出一种基于激光轮廓仪非接触式高精度钢轨扭曲度测量模型。根据扭曲尺测量方法构建模型;使用自适应阈值的弦高差法剔除异常点,提高了算法精度;利用双正交小波法对剔除异常点后的数据进行去噪,使去噪后的数据更加真实反映钢轨廓形;最后通过改进的最小绝对残差法对数据线性拟合。经现场测试,钢轨扭曲度的重复测量误差小于0.07 mm,绝对测量精度最高可达0.005 4 mm,证明该系统可以高效、稳定地完成钢轨扭曲度检测工作,满足铁道部规定标准。     

基于CCD的钢轨表面几何尺寸非接触式测量方法

针对当前人工对钢轨几何尺寸的手工测量存在检查率低、工作效率低、人为检查误差大的现状,提出了基于CCD成像和激光三角测距的非接触式测量方法。通过一次测量完成钢轨的扭曲度、弯曲度和外形尺寸精确检测,并通过计算机图形图像处理技术自动生成钢轨外形的仿真图。该方法测量过程全自动在线完成,避免了人工的参与和干预,具有重复性能好、故障率低、精度高的优点。     

高精度平面度测量技术研究

为解决高精度平面的测量提出了平直度光电组合测量法,开发了PG－1高精度平直度测量系统。平直度光电组合测量法和PG－1高精度平面度测量系统主要用于被测面能导电的中等尺寸工件的高精度平直度测量。系统采用双频激光直线光轴作为参考基准,进行单一线的连续非接触测量。通过若干测量线的相关检测构造出被测面的形貌,进而评定出符合国际规定的平面度或直线度误差。其主要技术指标如下：1．最大测量尺寸600×400mm2（平面度）或800mm（直线度）;2．测量分度值：0．01μm;3．量程：60μm或200μm;4．测量间隔：最小为1mm;5．测量不确…     

城轨车辆车载轨道几何参数检测系统的研制

针对目前城市轨道交通中安装于工程车辆的轨道几何参数检测系统不能真实反映列车实际在途运行时的轨道几何状态问题，研制了基于载客车辆的轨道几何参数检测系统，在列车日常载客行驶的同时，实现对轨向、轨距、水平、高低、三角坑、钢轨断面磨耗等轨道几何参数的实时采集和分析。通过研究基于非接触式激光测量技术和惯性基准测量等技术，载客车上集成安装激光摄像组件及惯性测量组件，实现了钢轨外形轮廓的实时测量及各传感器的姿态跟踪测量。最后通过上位机采集软件实现了原始数据的收集、各个轨道几何参数的合成计算、检测结果报表的自动传输等功能，并在实际轨道线路上进行了各参数的人工设置障碍测试。结果表明：轨距参数检测精度小于0.8 mm，高低参数精度小于或等于1 mm，轨向、水平、三角坑参数检测精度小于或等于1.5 mm，验证了系统检测的准确性；对比分析多趟检测结果，各参数重复精度均小于0.5 mm，验证了系统具有较高的稳定性。     

高精度数显式电子水平仪

一、前言水平仪是机械制造行业检测、安装、调试和修理时常用的测量仪器。上海机床厂研制的数显式电子水平仪采用精密的差动式变极距型电容传感器作为发信元件,具有灵敏度高、量程范围大、读数方便、性能稳定和使用携带方便等特点,可广泛应用于水平测量和平面测量的各个领域,特别适宜于精密机床导轨的平直度、斜度、扭曲测量、精密平台的平面度及绝对水平     

测量导轨面平直度及扭曲度的工具

通常机床的导轨面(此处系指有一V形及平面的导轨面,如图1α、σ)皆须经过粗鉋、精鉋及一定的时效处理,最后装配时再加以刮研。刮研时并需要测量其平直度及扭曲误差。为了测量这一误差,必须要有一种适用的测量工具。现将我厂所设计的测量导轨面平直度及扭曲度的工具介绍於后。 其构造如图2:由座体①、垫铁②、圆柱③、支承板④、托块⑤、弹簧⑥、弹簧螺帽⑦、垫块⑧、调节螺丝⑨、压紧塞⑩并紧螺丝⑾、钢珠⑿、垫片⒀、平行块⒁、支架⒂及支紧螺丝⒃等组成。 为能符合精密测量的要求,此工具本身的误差也希望极力微小。因此一般精密及使用时…     

钢轨焊前平直度研究

钢轨焊前检查选配工序中,轨端平直度没有对应的选配标准,焊后如果焊缝两侧母材平直度不良,可能造成反复矫直或返工处理,将影响焊接质量。对钢轨焊前平直度进行了研究,在焊前检查工位使用1 m电子直尺测量轨端平直度,并对焊接前后平直度数据进行对比分析,提出轨端1 m平直度选配标准。在厂焊流水线上对这一标准进行验证,确认满足焊接生产质量要求。     

大直径在线高精度测量不确定度分析

讨论了基于"弓高弦长法"测量原理,由3只精密激光位移传感器组成的大直径非接触在线测量装置的测量不确定度。针对被测大轴的尺寸,选择固定的弦长;基于两标准尺寸的外圆盘进行弦长参数的标定;通过3只传感器的对称布置、相对测量、多次测量求平均值等措施,简化了测量装置的结构、方便了标定和测量过程、提高了直径测量精度。对于直径500 mm~510 mm的大轴,当其圆度误差不超过30μm、3只传感器光线的不平行度误差小于0.5°、上下传感器的不对称小于1 mm、标定和测量时中间传感器光线不对中误差小于1 mm时,直径测量结果的不确定度小于3μm。     

攀枝花钢铁（集团）公司时速350公里高速客运专线钢轨

攀钢时速350公里高速客运专线钢轨从冶炼、轧制等各环节生产技术，均为自主开发，并先后申请了10项专利。在钢轨的内部质量、断面尺寸、平直度等方面与国外最先进的法国高速钢轨不相上下，处于世界先进水平。     

基于机器视觉的硅钢板边浪平直度测量方法

针对硅钢生产过程中存在的边浪平直度难以检测问题,提出了一种基于机器视觉的硅钢板边浪平直度测量方法。在辅助光源照射下使用相机采集边浪图像信息,强化边浪的图像明暗特征,提高检测精度的同时实现非接触式测量。同时提出了一种基于轮廓检测的硅钢板边浪平直度算法,首先利用种子点生长法的思想对边浪区域进行轮廓定位;其次对图像进行 3 个尺度的高斯滤波,重建图像,增强轮廓细节;最后基于优化的 Canny 边缘检测方法对边浪实现自适应阈值轮廓提取,计算平直度,从而实现非接触式高精度边浪平直度测量。将平直度测量仪测量结果与该方法结果进行对比,结果表明,所提方法平直度测量误差不超过 0.05% 。     

钢轨轮廓测量中的车体振动补偿问题研究

采用车载方式进行钢轨轮廓高精度测量,必须进行车体振动补偿.针对车体振动对钢轨轮廓测量带来的误差影响,提出将车体振动分解为同一平面内的平移振动分量和旋转振动分量,对左右股钢轨轮廓数据各个振动分量分别进行补偿.研究了用于钢轨轮廓测量的激光摄像式传感器标定计算方法、车体振动补偿计算方法.给出了基于激光摄像技术的钢轨轮廓测量方案.针对现场钢轨轮廓测量数据检测精度难验证的问题,建议采用钢轨磨耗测量数据验证.研制了基于激光摄像技术和车体振动补偿技术的钢轨轮廓检测装置.每隔100 m共选取10个采样点,分别在人工静态、振动补偿前动态、振动补偿后动态测量钢轨磨耗数据,以静态测量数据为基准,验证振动补偿有效性.结果表明,采用车体振动补偿后,左右股钢轨磨耗测量误差标准差各自减小2.0 mm,测量误差百分比各自减小38.8％、39.7％.选取200 m长线路分别以10 km/h、40 km/h、80 km/h进行钢轨轮廓动态测试,以10 km/h测量数据为基准,验证钢轨磨耗测量数据一致性.结果表明,动态测量钢轨磨耗数据重复性误差均方差控制在0.40 mm以内.     

基于投影条纹法的带钢平坦度检测系统

平坦度是描述带钢表面几何形状的重要参数,平坦度在线检测对于带钢板形的控制尤为重要。因此,研究了一种新的基于投影条纹法的平坦度检测系统。文中阐述了该系统的测量原理、硬件结构和软件部分。软件部分包括图像处理、深度提取及平坦度计算等。此测量方法属于全场式三维测量方法,能克服带钢运动对测量造成的不良影响,与目前广泛采用的传统测量方法相比,能更准确地测量出带钢平坦度。测量实验表明,该系统测量误差小于±0.4mm,能够分辨出±1I的不平度偏差。     

钢轨精磨机测控系统设计

高速铁路的发展建立在无缝钢轨之上,无缝钢轨的生产加工中平直度打磨是一道重要工序。确定打磨基准是提高钢轨打磨精度的重要途径。提出了一种基于振动传感器、激光测距传感器和数据采集卡以及相应软件系统的测控系统设计方法。利用振动传感器以及配套的伺服电机确定钢轨的磨削基准;利用激光测距传感器得到钢轨表面的平直度,以此来得到钢轨的磨削加工量;最后由数据采集卡将测得和计算出的数据信息直观地显示在用户面前。该系统能够快速确定磨削基准,提高钢轨精磨机床的加工效率。     

激光热轧带钢平直度测量方法研究

介绍了现有激光平直度测量计算方法,分别指出了激光三角法平直度测量模型的"平滑作用",激光光切法平直度测量模型的"拐点失效"现象.提出了激光截光法平直度测量模型,并且给出了各自的工业测量结果.     

激光跟踪仪多边测量的不确定度评定

激光跟踪仪多边测量是大型高端装备制造现场溯源的重要手段,正确评定其不确定度是确保制造过程量值统一、结果可靠的关键。本文提出了一种准确、快速的激光跟踪仪多边测量的不确定度评定方法。从仪器误差、环境干扰及靶球制造误差等方面分析激光跟踪仪多边测量的不确定度来源。针对多边测量的输出量为多维向量的特点,重点研究基于多维不确定度传播律(GUM法)的不确定度合成方法,同步评定目标点坐标和跟踪仪站位的不确定度。最后,介绍了点到点长度的不确定度计算方法。实验表明:GUM法评定的不确定度结果与蒙特卡洛法(MCM法)的结果相比,坐标不确定度偏差小于0.000 2 mm,相关系数偏差小于0.01,满足数值容差,且GUM法用时仅为MCM法的0.08%;点到点长度测试的En值均小于1。因此,基于GUM法评定激光跟踪仪多边测量的不确定度具有可行性及高效性,且评定结果正确、可靠。     

一种高精度平直度测量的新技术

70年代,美国贝尔公司的Bruning博士发明动态调制相位法,使得平面度干涉计量精度达到1/50λ(0.013μm)。但是,由于光波干涉法要求被测表面具有镜面的粗糙度、测量面积不大于φ200mm2和被测量的平面度误差值很小(一般不超过2μm),从而限制了它的使用范围。对于机械加工件平直度,目前国内外仍广泛采用测角仪器(水平仪、自准直仪等)加桥板的节距法测量技术。这种方法具有简便、测量尺受限制等优点。但它属于间接测量,无法克服桥板与工件接触误差所带来的影响。作为平面度测量精度的主要指标-闭合差一般多在2～3μm以上。试验与实际统计表明,考…     

对平直度测量中的一个原则——布莱恩(J.B.Bryan)建议的修正意见

平直度测量中,常以标准直尺为基准对被测直尺进行比较测量。为了使测量系统的原理误差最小,习惯上都是按照一个原则——即布莱恩建议进行布局。其内容如下: “平直度测量系统(即标准尺)的工作点应当位于垂直于滑板移动方向的、并通过被测的平直度(即被测尺)作用点的方向线上。如果这不可能,那么或者必须使传送平直度的导     

EXCEL电子表格在设备大修中的应用

在设备大修中对导轨平行度和直线度测量,一般采用水平仪或合像仪或光学平直仪分段进行测量。所测量的数据,我们以往做法采用手工处理,然后在坐标纸上绘制检具运动曲线图,分析导轨各段的磨损和变形程度。由于数据多,手工处理太麻烦,且容易出错。为此我们采用了利用EXCEL电子表格进行数据处理并利用其丰富的图表功能绘制曲线图,下面以我公司一台设备为例介绍应用方法。我公司的螺纹磨床V导轨全长4．3m,采用分度值0．002mm／1000mm光学平直仪检测直线度误差,光学平直仪垫铁长度350mm,在导轨全长连续测得13个示数（见附表）。     

高速轨端部平直度控制方法的研究与运用

为解决钢轨端部平直度不达标的问题,分析了高速轨端部平直度不合格的原因,指出钢轨每道次进轧机时的冲击力和出钢时走势不正是导致端部原始曲率大小和方向各不相同,经矫直后造成端部平直度不稳定的原因。针对端部平直度不稳定的问题,采用大变形+小变形矫直方案,设计正交试验,得到最优矫直压力参数;分析矫前矫后平直度数据,得出矫前原始曲率控制范围。通过上述措施,优化矫直工艺后的钢轨端部平直度完全满足标准要求,并稳定控制在较窄的波动范围内。