铁路无缝钢轨直线度测量装置

介绍了一种基于激光位移传感器作为测量元件的铁路无缝钢轨直线度误差在线测量方法.重点阐述了激光位移传感器在这一测量系统中的应用.     

用于钢轨温度应力检测的电容式位移传感器的研究与设计

介绍了一种用于检测无缝钢轨温度应力的电容式位移传感器。它利用了标定轨长原理，通过检测钢轨的应变(位移)来检测钢轨的温度应力。由于这种应变一般只有数十μm，进行位移放大是提高传感器灵敏度和降低电路设计难度的必然要求。因此，设计了一种柔性铰链作为位移放大机构；并通过ANSYS软件对位移机构放大和电容电场进行有限元建模分析，以实现参数的优化；同时还分析了位移放大机构对传感器的灵敏度、线性度等参数的影响，以实现对传感器的优化设计．     

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。     

基于双激光位移传感器的超长深孔圆度检测研究

面向超长深孔管道内壁截面圆度的高精度与快速检测难题,针对基于单个激光位移传感器的传统检测方式存在效率 低,受轴心晃动影响大的不足,本文提出了基于两个激光位移传感器的点式检测方案,并通过建立数学模型与数值仿真的方式, 对检测装置旋转轴的偏心参数与两个激光位移传感器的安装偏差参数进行了仿真,分析了各参数对深孔管道圆度评价结果的 影响。 在此基础上,提出了存在安装误差的两个激光位移传感器数学校正模型,并搭建了管道圆度检测实验系统,验证了该模 型的有效性。 结果表明,相比于两个激光位移传感器所采集的数据直接进行圆度评价,对校正之后的数据进行圆度评价,其圆 度值从 0. 30~ 0. 50 mm 范围降低到 0. 05~ 0. 15 mm 范围,测量时间由 18. 7 s 缩短到 9. 8 s。     

基于激光三角测量原理的轨距检测系统研究

轨距是轨道几何尺寸中的一个重要参数,及时掌握轨距信息对保证行车安全具有重要意义.基于激光三角测量原理研发了一种安装于路轨两栖综合检测车上的轨距检测系统.该系统使用2组共6台二维激光扫描传感器获得左右钢轨断面轮廓,利用基于CPLD的同步信号触发模块保证各传感器数据同步.通过对采集的钢轨断面轮廓数据采用基于不连续度的自适应滤波和钢轨弧形区特征提取算法,实时提取轨距特征点并计算显示当前断面轨距值.实验结果表明,该轨距检测系统可实现轨距参数的非接触式动态实时测量,检测车运行速度为40 km/h时钢轨断面采样间隔3.7 mm,轨距检测精度±0.8 mm.     

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。     

集成激光位移传感器和编码器的曲面仿形测头研究

为实现对大量程自由曲面的高精度仿形测量,提出了一种利用闭环运动控制技术集成激光位移器和线性编码器的新方法。采用线性编码器和精密线性机构以及运动控制卡组成Z向位移量伺服随动系统,步进电机自动调整激光位移传感器位置使其工作在中心范围(95～105mm)内,线性机构位移量可由线性编码器测量得到,自由曲面的起伏变化可通过激光位移传感器和线性编码器的输出而得到。与激光位移传感器进行了线性度、示值误差以及重复性等精度参数对比实验,结果表明系统在扩大测量范围的同时具备较高的测量精度。     

回转体零件装配同轴度误差的激光在线测量研究

给出了回转体零件同轴度误差的激光在线测量方案,应用激光位移传感技术实现了非接触、高精度的测点采集.同时,提出了传感器的空间布置和测试方案,基于该方案提出了同轴度误差的测量算法.实测结果表明,系统测量精度可达0.02 mm.     

高速CCD激光位移传感器

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动.传感器测量系统由光学系统、7 500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器(DSP)构成.系统采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件.采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速A/D采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,满足高速测量的需要.实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为0.01 mm.     

等效非线性阻尼控制的准零刚度振动传感系统

为准确测量移动平台的绝对振动位移并进一步扩展测量频带,采用等效非线性阻尼控制方法设计了一种准零刚度（QZS）传感器。为使QZS传感器具有准零刚度特性,建立了传感器的动力学模型,并对其结构和静态特性进行分析;讨论了在不同预压缩量下传感器的幅频特性和相频特性,分析了不同等效非线性阻尼和激励对测量信号的精度影响。结果表明,等效非线性阻尼控制有效拓宽了准零刚度传感器系统的测量频带范围,该系统能够精确测量移动平台的绝对位移,满足工程实践要求。