Устройство для контроля расстояния между рельсами пути

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, а именно к оптико-электронным устройствам, предназначенным для автоматизированного геодезического контроля расстояния между осями направляющих рельсов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей . Устройство содержит датчики расстояний 1 и пути 5, 6, выполненные в виде светодальномеров. Датчик 1 расстояний , его ретроотражатель 20, а также ретроотражатели 28 и 29 датчиков 5 и 6 пути расположены на приводных каретках 2 и 3, автономно установленных на рельсах 4, Расстояние между осями рельсов измеряется многократно. Микропроцессор контролирует внутреннюю сходимость результатов измерений, вычисляет среднее значение расстояния, контролирует величину постоянной поправки за возможный фазовый сдвиг масштабных колебаний за время измерений , вычисляет окончательное значение измеренного расстояния между осями рельсов на i-й точке контроля, которое затем запоминается накопителем. Аналогично выполняются измерения на остальных точках контроля. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. (Л

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 01 8 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (л Ъ

О

ЬЭ

Щ/я f (21) 4484388/11 (22) 20.09,88 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (71) Научно-исследовательский институт прикладной геодезии (72) В.Н, Пышкин (53) 625.245.95(088.8) (56) Патент США М 4040738. кл. Е 01 В 29/04. 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ РЕЛЬСАМИ ПУТИ (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению, а именно к оптико-электронным устройствам, предназначенным для автоматизированного геодезического контроля расстояния между осями направляющих рельсов, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Устройство содержит датчики

„„5U„„1641922 Al расстояний 1 и пути 5, 6, выполненные в виде светодальномеров. Датчик 1 расстояний, его ретроотражатель 20, а также ретроотражатели 28 и 29 датчиков 5 и 6 пути расположены на приводных каретках 2 и 3, автономно установленных на рельсах 4, Расстояние между осями рельсов измеряется многократно. Микропроцессор контролирует внутреннюю сходимость результатов измерений, вычисляет среднее значение расстояния, контролирует величину постоянной поправки за возможный фазовый сдвиг масштабных колебаний за время измерений, вычисляет окончательное значение измеренного расстояния между осями рельсов нэ i-й точке контроля, которое затем запоминается накопителем. Аналогично выполняются измерения на остальных точках контроля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

164 1922

Изобретение относится к геодезическому приборостроению а именно к оптико-электронным устройствам, предназначенным для автоматизированного геодезического контроля расстояния между осями направляющих рельсов, в частности подкрановых путей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, На фиг. 1 приведена схема контроля расстояния между осями рельсов контролируемого пути; на фиг. 2 — блок-схема светодальномера датчика расстояний; на фиг. 3 — блок-схема светодальномера датчика пути.

Устройство для контроля расстояния между осями рельсов содержит датчик расстояний (фиг. 1), расположенный на приводных. каретках 2 и 3, установленных на контролируемом рельсовом пути 4, например, подкрановом, и датчики 5 и 6 пути, Датчик 1 расстояний (фиг. 1 и 2) выполнен, например, в виде дифференциально-о фазового светодально лера 7, включающего источник 8 света, светоделитель 9 и коаксиальную приемо-передающую оптическую систему 10, расположенные по ходу луча, а также основной генератор 11, гетеродин 12, фотоприемное устройство 13, смесители 14 и 15, цифровое фаэометрическое устройство 16, микропроцессор 17, накопитель 18 данных и устройство 19 наведения. В комплект светодальномера 7 входит ретроотражатель 20.

Источник 8 све а, в качестве которого использован, например, светодиод на арсениде галлия, оптически связан со светоделителем 9 и приемо-передающей оптической системой 10, а входом подключен к основному генератору 11 модулирующих колебаний, Светоделитель 9 выполнен, например, в виде полупрозрачного зеркала и служит для расщепления светового потока, идущего с дистанции, и направления его части на фотоприемное устройство 13, Коаксиал ьная приемо-передающая оптическая система 10 выполнена в виде линзовой или зеркально-линзовой телескопической системы, Основной генератор 11 и гетеродин 12 выполнены, например, на базе термостатированных кварцевых генераторов, имеющих различные (но близкие) частоты колебаний.

Фотоприемное устройсгво слу>кит для преобразования падающе "î на него светового потока в электрические сигналы, Фотоприемное устройство 13 выполнено, например, на основе полупроводникового фотодиода и имеет в своем составе оптический фильтр (не показан), На фотоприемное

40. ройством 19 наведения, приводной

50 кареткой 2, Накопитель 18 данных выпол55

30 устройство 13 направляется световой поток, отраженный ретроотра>кателем 20, выпс:;ненным наборным и состоящим из нескольких трипель-призм, Выходы фотоприемного устройства 13 подключены к устройству 19 наведения и к одному из входов смесителя

15 — нелинейному элементу, например, транзисторному усилителю, к второму входу которого подключен гетеродин 12, В состав смесителя 15 входит также полосовой фильтр (не показан), Смесители 14 и 15 аналогичны по конструкции и служат для смещения колебаний двух различных, но близких частот генераторэ 11 и геродина 12 и выделения колебания разностной частоты, Выходами смесителя 14 и 15 подключены к цифровому фазометрическому устройству 16.

Цифровое фазометрическое устройство 16 служит для измерения разности фаз между опорным и измерительным сигналами и представления ее в виде числа импуль-сов. Цифровое фазаметрическое устройство

16 включает триггеры, электронный ключ, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов {не показаны) и связано шиной данных с микропроцессом 17.

Микропроцессор 17 служит для управления наведением датчика расстояний на ретроотра>катель 20, а точнее приема-передающей части датчика 1 расстояний, в состав которой входят источник 8 света, светоделитель 9, приемо-передающая система 10 и фотоприемное устройство 11, Исполнительным механизмом наведения является устройство 19. Микропроцессор 17 дает команду на проведение измерений, следит за возмо>кными прерываниями луча в процессе измерений, контролирует внутреннюю сходимость результатов измерений и величину постоянной поправки светодаль о лера. Микропроцессор 17 производит необходимые вычисления, управляет регистрацией результатов контроля. Для решения указанных задач микропроцессор 17 шинами управления и шинами данных связан с цифровым фазометрическим устройством 16, накопителем 18 данных, устнен на твердотельных запоминающих устройствах, например, ПЗС с возмо>кностью передачи измерительной информации в

3ВМ, с целью дальнейшей вычислительной обработки и регистрации.

Устройство 19 наведения служит для направления модулированного излучения света датчика 1 расстояний s центральную часть ретроотражателя 20, Для этого приемо-излучающая часть светодальномера 7

1641922 выполнена с возможностью вращения в диапазоне +,5 относительно осей OY и OZ, Устройство 19 наведения подключено к одному из выходов фотоприемного устройства

13, а шинами управления и данных связано с фотоприемным устройством 13 и микропроцессором 17. Устройство 19 наведения включает измеритель фототока, потенциометрические устройства, сервоприводы и т.д, (не показаны).

Светодальномер 7 расположен на приводной каретке 2, установленной на одном из направляющих рельсов пути 4 с возможностью автономного перемещения и снабженной центрирующими устройствами фиксирования оси головки рельса. Привод каретки 2 включает, например, приемники каналов телеуправления движением кареток 2 и 3, передатчик канала телеуправления движением каретки 3 и сам привод, например электромеханический. Привод каретки 2 шинами управления и данных связан с микропроцессором 17. Ретроотражатель 20 расположен на приводной каретке

3, установленной на другом из направляющих рельсов пути 4 с возможностью автономного перемещения. Каретка 3 также снабжена приводом и центрирующими устройствами фиксирования оси головки рельса, Привод каретки 3 включает, например, приемник канала телеуправления движением платформы 4 и электромеханический привод.

Датчики 5 и 6 пути выполнены на основе дифференциального фазового светодальномера, но более низкой точности, например, в 100 раз, по сравнению с датчиком 1 расстояний I,Äàò÷èêè 5 и 6 пути идентичны по, " конструкции. Датчик пути, например, 5 (фиг.

1 и 3) включает источник 21 света, расположенные по ходу луча светоделитель 22 и коаксиальнуЬ приемо-передающую оптическую систему 23. Кроме того, датчик 5 пути включает генератор 24 модулирующих колебаний, приемно-фаэометрическое устройство 25, микропроцессор с накопителем 26 и передатчик 27 канала телеуправления движением приводной каретки 2, В качестве источника 21 света используют, например, светодиод на арсениде галлия, на вход которого от генератора 24 подается модулирующее напряжение. Светоделитель 22 выполнен в виде полупроз.рачного зеркала; приемо-передающая оптическая система 23 — в виде линзовой ,или зеркально-линзовой телескопической системы; генератор 24 — в виде термостатированного кварцевого генератора, вторым иэ входов связанного с приемно-фазометрическим устройством 25.

Приемно-фазометрическое устройство . 25 служит для преобразования падающего на него светового потока в электрические сигналы и измерения разности фаз между излучаемым и принимаемым световыми потоками. Устройство 25 включает, например, фотоприемник (фотодиод), цифровое фазометрическое устройство, аналогичное по конструкции устройству 16. Шинами управления и данных приемно-фазометрическое устройство 25 связано с микропроцессором

26.

Микропроцессор 26 служит для задания дискретности контроля межосевых расстоя10

15 ний рельсов, контроля постоянной поправки светодальномера, подачи команд на проведение контроля посредством передатчика 27 канала телеуправления движением тодальномеров датчиков 5 и 6 пути расположены на приводных каретках 2 и 3 дальномерного устройства 1, Для установки датчиков 5 и 6 пути на направляющих рельсах контролируемого пути 4 они снабжены наводящими и зажимными устройствами (не показаны).

Кроме того, датчики 5 и б пути могут быгь выполнены в виде колесных датчиков пути однотипных конструкций. Колесный датчик пути, например, 5, включает иэмери25

30 тельное колесо, формирователь меток дальности и расположен на приводной каретке

2. Выход формирователя меток дальности подключен к приводу каретки 2. В случае выполнения датчиков 5 и 6 пути в виде ко35 лесных датчиков пути привод каретки 3 с ретроотражателем снабжают передатчиком канала телеуправления, связанного с приводом каретки 2 светодальномера 7 датчика

1 расстояний. Колесный датчик пути проще по конструкции по сравнению со светодальномером, но имеет более низкую точность измерений пройденного пути, которая в ря40

45 де случаев может быть недостаточной.

Устройство для контроля расстояния между осями рельсов работает следующим образом.

В начале контролируемого, например, подкранового пути 4, устанавливают на рельсах датчики 5 и 6 пути. В конце пути— приводные каретки 2 и 3 со светодальномером 7 и ретроотражателем 20 соответственно. Производят ориентирование датчиков 5 и 6 пути примерно на центры ретроотражателей 28 и 29, используя для этого наводящие устройства.

Подготавливают к работе датчики 5 и 6 пути, На панелях управления светодально50

55 подвижной платформы 2, для чего выход

20 микропроцессора 26 подключен к входу передатчика 27. Ретроотражатели 28 и 29 све164 1922 меров дагчиков 5 и 6 пути задают интервал контроля расстояний между осями направляющих рельсов пути, например, D метрах.

После этого дают команду начала процесса контроля, T,е. вкл!очают датчики 5 и 6 пути. 5

Работ

Iia«aza контроля датчиков 5 и 6 пути измергнотся исходные разности фаэ излучаемых и прини!лаемыx масLUтабных колебаний. Источник 21 света, например, датчика 5 пути, 10 излучает модулирова!!ный по амплитуде световой поток вид=cD =- Фо + cf>i cos (<1> 1+ <оо ), где гр > — i, 0<10,ióëiiðoâàíIIhlé световой по- 15 ток;

Ф!., — и уб1п!а модуляции свеioè0<0 потока; ю т + 1 фл >э излучяемог0 Мо дулирован гого светового потока; 20 а>=- 2л !- — «ругсвая частота модуляцил ! - — i Я C i 0 т.:1 i, I; л y - з Я i 1 И и i, Модуляцию све одиод1Я 21 по току питания Осуществляет генера гор 24 модулирующих колебаний задающий с вь,со«ой 25 стяоиль110стbIO iri::.сшлгаб11ую чяс гОту мОдуля ции, ив." оимеп, 5 I! Гц.

Световой пото«проходит через свеToделитель 22. коли мируется приемно-переда!Ощей оптическол системой 23, уходит 30 на дистя! 1ци10, Отря>кается IDQTpOOTp9>I

ili18Tô0p.rie 2, в 00>)а 10<1 HBIlpGBilelllriI i, проходит оптическу!о систсму 23, преломляется све-адели-елем 22 и направляется 35 ня фотоприем1!ик приемно-фазометрического ус ройств", 25, Пройдя расстояние 2D до îтражателя 28 и обра. Iio, световой поток поступает 1а фотоприемник с фазой масштабных колеба!!ий 40 у?г =-C<1 (T. + гг! ) + po гд т,f> — время расг!ростра11ени". иэлучеI!Ii!1 вдоль длстанции в прямо 1 и обратном

I I а и pQ в/!ен иях.

Световой поток преобразуется фотод11одом в электрический ток, поступающий ня вход цифрового фязометрического устро11сгва прием!!о-фязометоического устрой -Tea 25. На второй uxoq цифрового

50 фазомет рическог0 устройства поступа!от электрические колебания 0Т гпн ратора 24, Цифрово; фаэометрическое ус-ройство измеряет разность фаз иэлучаемогс и принимаемого масштабных колебаний где и — число подсчитанных счетчиком I„:ëôрового фаэометрического устройства импульсов:

Tc« — период следования счетных импульсов, Микропроцессор 26 вычисляет по приведенной формуле исходную разность фаэ излучаемого и принимаемого масштабных колебаний, которая затем запоминается накопителем.

Заданный интервал контроля расстояния между осями рельсов пересчитывается микропроцессором 26 датчика 5 пути в количество целых уложений половины длины волны масштабных колебаний и домер, дробную часть, меньшую единицы

2 где Л L — заданный интервал контроля расстояния между осями рельсов;

N — число целых уложений половины длины волны масштабных колебаний;

hN — домер в импульсах.

Значение заданного интервала контроля так>ке запоминается накопителем, После того, как измеряют исходную разность фаз, микропроцессор 26 дает команду на приведение в движение приводной каретки 2. Сигнал от микропроцессора

26 поступает на вход передатчика 27 канала телеуправления движением приводной каретки 2 и излучается в эфир, Затем сигнал управления движением принимается прие л!!иком приводной каретки 2 и она приходит в движение, Датчик 5 пути измеряет пройденный кареткой 2 путь и постоянно сравнивает его с заданным значением интервала контроля расстояний между осями рельсов. При дви>кении каретки 2 разность фаз излучаемого и принимаемого масштабных колебаний периодически изменяется от 0 до л, измеряется цифровым фазометрическим устройством, фиксируется микропроцессором 26 и с учетом домера сравнивается с заданным значением дискретности контроля. Когда пройденный кареткой 2 путь достигает заданного значения интервала контроля, микропроцессор дает команду на остановку каретки 2. Сигнал излучается передатчиком27 в эфир, принимается приемником привода каретки 2 и она останавливается. На микропроцессор 7 от привода каретки 2 поступает сигнал остановки платформы.

Одновременно с кареткой 2 дают команду на приведение в движение приводной каретки 3, По достижению пройденного привод!!ой кареткой 3 пути заданного эна1641922

10 чения интервала контроля микропроцессор датчика 6 пути подает команду остановки каретки 3, Сигнал остановки излучается в эфир и принимается приемником привода каретки 3 и приемником канала телеуправ- 5 ления движением каретки 3 привода карет.ки 2. Каретка 3 останавливается, а ее микропроцессор 17 дальномерного устройства 1 от привода каретки 2 поступает сигнал остановки каретки 3, Приводные 10 каретки 2 и 3 установлены над точками контроля расстояния между осями рельсов. После прихода на микропроцессор 17 обоих сигналов остановки кареток 2 и 3, микропроцессор 17 приводит в работу устройство 19 15 наведения, Устройство 19 наведения, управляемое микропроцессором 17, сканирует по заданной программе вдиапазоне Ì,5, область . пространства в направлении на ретроотра- 20 жэтель 20. Моменты, когда на фотоприемное устройство 13 попадает и исчезает световой поток, либо максимальные значения фототоков, фиксируются и являются управляющими для производства измерений 25 потенциометрами.

I Сигналы с потенциометров поступают в микропроцессор 17 и запоминаются накопителем 18 данных. Микропроцессор 17 по измеренным потенциометрами значе- 30 ниям определяет положение центра ретроотражателя 20, после чего дает команду устройству 19 наведения, по которой приемоизлучающее устройство светодэльномера 7 сервоприводами направляется на центр ре- 35 троотражателя 20, По окончании операции наведения светодальномера 7 датчика 1 расстояний, микропроцессор 17 дает команду на проведение измерений расстояний между осями на- 40 правляющих рельсов на 1-й точке контроля и вычисляет растояние между осями рельсов по формуле

2 2л где 1 — длина волны масштабных колебаний;

N — целое число уложений полуволн, определяемое из априорной информации 50 (на практике расстояние между осями рельсов известно с точностью, достаточной для определения N).

Расстояние между осями рельсов из- - меряется, например, 100 раз. Микропроцессор 17 контролирует внутреннюю сходимость результатов измерений, вычисляет среднее значение расстояния, контролирует величину постоянной поправки на возможный фазовый сдвиг масштабных колебаний за время измерений посредством включения линии оптического короткого за-. мыкания, вычисляет окончательное значение измеренного расстояния между осями рельсов на I-й точке контроля, которое затем запоминается накопителем 18 данных. Аналогично выполняются измерения на остальных точках контроля.

Микропроцессор 17 дает сигнал приводу каретки 2 об окончании измерений на i-й точке контроля. Передатчиком канала телеуправления движением каретки 3, привода каретки 2 сигнал излучается в эфир. Каретка

2 приходит в движение, Сигнал принимается приемником телеуправления движением каретки 3 привода и каретка 3 приходит в движение. Далее операции повторяются.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля расстояния между рельсами пути, содержащее перемещаемый вдоль пути фотодатчик расстояний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя датчиками пути, каждый из которых выполнен в виде светодальномера, установленного в начале контролируемого участка пути, и ретроотражателя, при этом светодальномер датчика расстояний смонтирован нэ первой приводной каретке, установленной на одном из рельсов пути, а его ретроотражатель смонтирован на второй приводной каретке, установленной на другом рельсе пути, причем ретроотражатели датчиков пути смонтированы на соответствующих каретках, приводы которых и светодальномеры датчиков пути, а также светодальномер датчика расстояний и его ретроотражатель связаны между собой каналами телеуправления движением.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что светодальномер датчика расстояний снабжен устройством наведения, привод которого шинами управления подключен к фотоприемнику и микропроцессору.

1641922

Л npu8u8y

Фиг. Г

Составитель А, Петрухин

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор И, Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1128 Тираж 344 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5