CRTSⅡ型轨道板磨床激光测量方法研究

第1期 韩彦军 等：CRTS I/型轨道板磨床激光测量方法研究 ·43·承轨台是指轨道扣件的安装面 ，每两个相对的承轨台构成-个承轨台对。同-个承轨台内的两个侧斜面之间的距离称为内钳距 ，-个承轨台对两个外侧斜面之间的距离称为外钳距。无砟轨道板及其承轨台采用长线台座法预制成型，用专用数控磨床通过金刚石成型砂轮将承轨台磨削成型。保证外钳距、内钳距等尺寸，精度要求0.1 mm。轨道板铺设后可获得高精度的几何形状，最大限度地降低了铺轨过程的精调工作，大幅度提高了综合施工进度。

轨道板磨床采用龙门式布局结构，在横梁上有两套 。轴滑台，在其上内侧各有-组垂直导轨 ，垂直导轨上分别设置有-套激光测量机构。该机构在气动系统的控制下作伸出与缩回运动，当伸出时其激光测量头发出激光束，对轨道板两侧承轨台进行测量。测量完毕后在气动系统的控制下缩回。测量系统使用两台光学扫描仪进行无接触式测量，可按 轴、Y轴、z轴向运动。通过测量，-方面用于在磨削前确定待加工轨道板的位置和磨削余量，根据这些数据生成磨削NC程序；另-方面用于对磨削后的轨道板进行检测 ，将测量的数据传输到数控系统中储存，并根据储存的数据指导后续轨道板铺设过程。

2 激光测量2.1 CRTSⅡ型轨道板的测量点(1)承轨台的编号轨道板上单个承轨台编号如下：左侧承轨台依次编号为 01、04、07、、28，确定左轨线位置。承轨台对中心依次编号为 02、05、08、、29，确定轨道板轴线位置。右侧承轨台依次编号为 03、06、09、、3O，确定右轨线的位置。

(2)承轨台上的测量点如图2所示，测量时 ，对每块轨道板承轨 台内、外部进行测量。轨道板长度方向为 方向，每个承轨台对将在 2个 坐标上进行测量。

通过在 名称后加上-个 a或 b”，以便区别 2个 坐标上的测量点。如测量点 1.1b是第 1个承轨台上的第1个测量点的第2个 坐标。当 或坐标不相等时表示该轨道板为曲线段 (超高)轨道板，则需在 和 值位置上进行测量。

每个 坐标上可以最多收集8个测量点，其中有4个测量点经过定义。其余的测量点是按 虚拟点5”进行镜像处理。镜像后出现了以下测量点：P1 P6，P2 P7，P3 JP8，P4 P9，其中 P”代表承轨台数据组中的承轨台编号。

测量点 1位于-个承轨台的外侧钳 口斜面上 ，测量点 6则在承轨台的内侧钳 口斜面的对应点上。-个承轨台上 (如承轨台1)的所有测量点接着再进行镜像，使右列承轨台 (承轨台3)的测量点也能保持同样的排序。镜像轴线位于外钳口的1/2处 (轨道板轴线)。如 7.2这-名称就代表了第 7个承轨台上 的第2个测量点，也就是说，左列第3个承轨台，依此确保测量点排序明确。承轨台对中心始终位于左右两个承轨台间的轨道板轴线上。

(b)右列图 2 承轨台上的测量点2.2 激光扫描对上述的测量点采用激光无触点扫描测量。激光扫描时，横梁沿 轴方向移动，两台光学扫描仪首先分别对-列的承轨台的测量点 1～4 (左列)和 6～9(右列)进行激光扫描，然后扫描仪在 Y轴方向(横向)运动约 350 mm后，横梁再沿 - 轴方向移动，并对其他 (相对应的)点进行扫描。

3 测量数据建模3.1 测量点的数据结构模型每-测量点的数据结构模型采用数组 的形式 ： ，Y ， ， ，Y ，Z ，i，J，k。

对于直线段上的轨道板，它表示的含义是 ： 轴实际值，Y轴实际值， 轴实际值， 轴理想值，Y轴理想值， 轴理想值，无，无，是否已测 。

对于曲线段上的轨道板，需要对 值进行修正，则每-测量点的数据结构模型如下：X轴实际值，Y轴实际值，z轴实际值， 轴理想值，Y轴理想值， 轴理想值，间距A的修正值，间· 44· 机床与液压 第 41卷距 的修正值，是否已测，修正值 -99 999意味着无效。

3.2 测量点数据分析对每-承轨台左侧和右侧的斜面测量数据拼接在- 起 ，且测量点4～9之问拼接成-条直线，每-个被测承轨台就形成-个完整的图形。根据图形可以得到重要测量点的 ，Y和 轴方向的实际坐标值。

(1)磨削前测量数据的分析针对待加工轨道板，对左列所有点 P4、P。和右列所有点P。、P4计算各点理论磨削余量：Az -z (1)式中： 为计算点实际z坐标值；z 为计算点理想z坐标值。

同理，分别对左列所有点 P 、P2，P 、P 和右列所有点P 、P，，P 、P 计算各点侧向理论磨削余量：a √(Y -Y ) ( -z ) (2)式中：(Y ， )为计算点的实际坐标值；(Y ， )为计算点的理想坐标值。

在计算的 中，其最大值 -即为承轨台轨底平面最大理论磨削余量，其最小值 即为轨道板轨底平面最小理论磨削余量。

轨道板磨削是以轨道板底面作为安装平面，以承轨台轨底平面作为加工基准面。若 过大或过小，可以磨轮理想位置为基准整体向上或向下平移磨轮，从而适当调整实际磨削余量。调整时也须考虑因调整对侧向磨削余量△.带来 的影响。 -修正以后即为实际最大磨削余量。磨削-般分多次走刀，每次走刀的磨削余量应按 -修正后的值合理分配。

(2)磨削后测量数据的分析任取某-承轨台，计算点 P 到 P 之间的距离，可得该承轨台内钳口距离：An， /(Y l-Y ) (z 1- ) (3)式中：(Y ， )为P。的实际坐标值；( ，z )为P 的实际坐标值。

任取某-承轨台对 (如0l，03)计算左列点 P到右列点 P 之间的距离 ，可得该承轨台对外钳 口距离 ：△ /(Y -Y R) (z L- ) (4)式中：(YmL，z )为左列 P 的实际坐标值 ；(ymR，z )为右列 P 的实际坐标值。

4 结束语(1)CRTS I型无砟轨道板承轨台数控磨床采用光学扫描仪进行无接触点扫描测量，每个承轨台的每个 坐标上测取 8个点。

(2)通过对承轨台编号 ，采用数组的形式描述测量点的信息。

(3)对磨削前后测量点数据进行分析，可获得待加工轨道板磨削余量，或可获得加工后轨道板的实际尺寸和加工误差。