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DE19747872C2 - System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke - Google Patents

System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke

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Publication number
DE19747872C2
DE19747872C2 DE19747872A DE19747872A DE19747872C2 DE 19747872 C2 DE19747872 C2 DE 19747872C2 DE 19747872 A DE19747872 A DE 19747872A DE 19747872 A DE19747872 A DE 19747872A DE 19747872 C2 DE19747872 C2 DE 19747872C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rail
rails
laser beam
receiver unit
guide rollers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19747872A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19747872A1 (de
Inventor
Romuald Pojda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Demag Cranes and Components GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Priority to DE19747872A priority Critical patent/DE19747872C2/de
Priority to FR9811926A priority patent/FR2769976B1/fr
Priority to GB9822240A priority patent/GB2330470B/en
Priority to IT1998MI002201A priority patent/IT1302662B1/it
Publication of DE19747872A1 publication Critical patent/DE19747872A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19747872C2 publication Critical patent/DE19747872C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B26/00Tracks or track components not covered by any one of the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

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  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Aus der DD 212 931 ist eine Meßanordnung zum Überwachen von Bahngleisen bekannt, die eine auf dem Gleis angeordnete Sendeeinheit mit einem Laserfluchtungsgerät umfaßt. Hierbei ist der Laserstrahl so ausgerichtet, daß er als raumfeste Meßachse für die Gleisschiene dient. Die Meßanordnung besteht aus einem Meßwagen mit Fahrantrieb, der zwei horizontal angeordnete Laufrollen sowie jeweils zwei Seitenführungsrollen an der rechten und linken Seite aufweist. Zur Erfassung der Lage des Meßwagens in bezug auf die Meßachse ist ein dem Laserstrahl zugewandter Fotosensor vorgesehen, der als Vier-Quadranten-Fotodiode ausgebildet ist. Das bei Auftreffen des Laserstrahls erzeugte elektrische Signal der Fotodiode wird jeweils einer Auswertelektronik zugeführt, die eine vertikale Nachführeinrichtung sowie einen horizontalen Drehmechanismus zur Verschiebung bzw. Verdrehung der Fotodiode ansteuert. Dabei erfolgt die Ansteuerung so, daß die Vier-Quadranten der Fotodiode bezüglich des Laserstrahls jeweils dieselbe Lage einnehmen. Die Lageerfassung ist aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Fotodiode bei einer derartigen Meßanordnung lediglich durch die mechanische Einstellgenauigkeit begrenzt.
Der Nachteil diese bekannten Meßanordnung ist die mechanische Nachführung der Fotodiode, da diese die Genauigkeit der Erfassung der Lage der Schiene bestimmt, also insbesondere die Lageänderung der Lauffläche der Schiene. Weiter sind die langen Meßzeiten durch die mechanische Nachstellung der Fotodiode in der Meßebene (X- und Z-Richtung) von Nachteil.
Ferner ist aus der EP 0807801 A1 eine Einrichtung zur Untersuchung von Deformationen in Rohren bekannt, wobei bei dem dort eingesetzten Laserfluchtungsgerät statt einer mechanischen Nachführung eines Fotoempfängers der Auftreffpunkt des Laserstrahls in einer Meßfläche mit einer Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel allein auf elektronischem Wege durchgeführt wird wobei auch der Abstand zwischen Sende- und Empfängereinheit einbezogen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System für die Vermessung von Schienen anzugeben, das bei hoher Anfahrgenauigkeit einzelne Positionen auf der Schiene anfahren kann, um die Lageänderung der Lauffläche der Schiene relativ zum Laserstrahl zu bestimmen, ohne daß hierzu eine Verschiebung des Fotosensors erforderlich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 23 ist das System für die Vermessung in vorteilhafterweise weiter ausgestaltet.
Die Erfindung sieht vor, daß der Fotoempfänger eine rechteckige Matrix mit einer Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel (optische Sensorelemente) aufweist, deren elektrische Ausgangssignale einer Auswerteelektronik zugeführt sind, durch welche die Bestimmung des Auftreffpunktes des räumlich lagestabilisierten Laserstrahls in der Meßfläche allein auf elektronischem Wege durch Auswertung der Pixel-Ausgangssignale erfolgt und daß der Fotoempfänger eine optoelektrische Kamera ist, vor der eine lichtdurchlässige Streuscheibe als Meßfläche angeordnet ist, die optisch auf die Matrix der Kamera abgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, für jeden Punkt bezogen auf die Länge der Schiene die Lageänderung der Lauffläche in bezug auf den im Raum fixierten Laserstrahl zu bestimmen. Die Ausbildung des Fotoempfängers als rechteckige Matrix ermöglicht es, die Intensitätsverteilung des Laserstrahls zweidimensional zu messen, was eine exakte Bestimmung des Auftreffpunktes der Hauptstrahlrichtung oder der Laserstrahlachse auf der vorgegebenen Meßfläche ermöglicht. Vorteilhafterweise muß dabei die Meßfläche nicht mehr verschoben werden. Die Einjustage des Nullpunktes (Referenzpunkt) ist nur einmal erforderlich, was die Dauer der Messungen verkürzt und außerdem die Meßgenauigkeit erhöht.
Weiter wird vorgeschlagen, daß der Fotoempfänger, der eine CCD-Kamera sein kann. Dies führt zu einem sehr einfach aufzubauenden System für die Vermessung von Schienen.
Eine genauere Bestimmung des Auftreffpunktes des Laserstrahls auf der Meßfläche wird durch eine sogenannte Subpixelauflösung erzielt, und zwar indem der Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Streuscheibe durch Anpassung der gemessenen Subpixel-Position des Strahlabbildes der Streuscheibe auf der Matrix bestimmbar ist. Hierzu werden zunächst in einem quadratischen Bereich um das Strahlabbild jede Bildzeile und jede Bildspalte einzeln bewertet und die Ergebnisse anschließend gemittelt. Als Resultat ergibt sich die genaue Position (Subpixel-Position) des Strahles innerhalb des Kamerabildes. Die Differenz zur (eingelernten) Anfangsposition (Referenzpunkt) ist somit ein Maß für die Abweichung des Meßwagens von der Ideallinie.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Anpassung mittels eines Rechenprogramms.
In Weiterbildung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die Auswerteelektronik einen Mikroprozessor umfaßt, der mit geringem Aufwand die komplizierten Berechnungen und Steuerungsprozesse sicherstellt.
Um die Lage der Lauffläche der Schiene abstandsabhängig zu erfassen, wird vorgeschlagen, daß der Abstandssensor ein auf der Lauffläche der Schiene abrollendes Reibrad aufweist.
Eine hohe Abstandsgenauigkeit wird dadurch erzielt, daß das Reibrad zur Erfassung der Abrollänge mit einem inkrementalen Geber verbunden ist.
Um die korrekte Ausführung der Vermessung zu kontrollieren, ist mittels des Reibrades der Bewegungszustand der Empfängereinheit erfaßbar.
Vorteilhafterweise ist die Empfängereinheit fernsteuerbar ausgebildet, so daß auch schwer zugängliche Schienen unter schlechten Sichtverhältnissen und unter ungünstigen Umfeldbedingungen (giftige Gase, Dämpfe, etc.) vermessen werden können.
Die Lagestabilisierung des Lasers erfolgt vorteilhafterweise mittels einer elektronischen Libelle, da mit dieser mit relativ geringem Aufwand eine hohe Lagestabilität erzielbar ist.
Zweckmäßigerweise beträgt die Lagestabilität +/-1 mm Abweichung auf 100 m Schienenlänge.
Das exakte Anfahren der Meßpositionen wird ermöglicht, wenn bei einem aus Flansch- und Stegteilen bestehenden Fahrschienenquerschnitt zumindest zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, vertikal drehgelagerte, zur Führung der Empfängereinheit an den beiden Seitenflächen der Schiene kraftbeaufschlagt anliegende Führungsrollen vorgesehen sind und zumindest zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche der Schiene abrollende, horizontal drehgelagerte Laufrollen mit quer zur Schienenlängsrichtung ausgerichteter Drehachse, von denen zumindest eine angetrieben ist.
Das System ermöglicht auch die Vermessung stark verschlissener Schienen, wenn die vertikale Höhe der Führungsrollen jeweils einzeln einstellbar ist.
Die Fahreigenschaften sind besonders gut, wenn in Schienenlängsrichtung gesehen jeweils die vordere Laufrolle hinter den vorderen Führungsrollen angeordnet ist. Die Fahrstabilität verbessert sich, wenn der Abstand der Achse der Laufrolle und der unmittelbar benachbarten Führungsrolle, zwischen dem einfachen bis dreifachen Führungsrollendurchmesser liegt.
Die Präzision der Verfahrbarkeit der Empfängereinheit läßt sich dadurch verbessern, daß jeweils auf einer Seite der Schiene die Führungsrollen eine feste Drehachse aufweisen und auf der anderen Seite der Schiene kraftbeaufschlagt an der Seitenfläche anliegen.
Zweckmäßigerweise ist die kraftbeaufschlagte Anlage der Führungsrollen durch eine Federkraft bewirkt.
Damit sich die Führungsrollen besser an geneigte Schienen anpassen können, sind die Führungsrollen in Pendelkugellagern gelagert.
Um Dehnungsfugen und gebrochene Schienen überfahren zu können, sind die Führungsrollen als Paare jeweils auf einem gemeinsamen, sich in Schienenlängsrichtung erstreckenden Längsträger angeordnet, der gelenkig mit der Empfängereinheit verbunden ist. Gleichzeitig werden dadurch die beim Beschleunigen und Bremsen wirksamen Horizontalkräfte auf mehr Anlagepunkte verteilt, was zu einem stabileren Führungsverhalten führt.
Eine bessere Stabilität gegenüber Querneigungen wird durch eine Zweipunktauflage auf der Schienenoberfläche erreicht, indem in die Laufrollenlauffläche mittig eine radiale Nut eingeformt ist.
Zur Absicherung der Empfängereinheit wird vorgeschlagen, diese mit einem Sicherheitssystem zu versehen.
Defekte Schienen oder Schienenbereiche, die zu einem Absturz der Empfängereinheit führen können, werden insbesondere dadurch erfaßt, daß das Sicherheitssystem zur Erfassung des Abstands eines Bezugspunktes der Empfängereinheit zur Schiene zumindest einen Abstandssensor aufweist.
Zur Vermessung von mindestens zwei in einer Ebene liegenden Schienen wird vorgeschlagen, daß der Laserstrahl zerlegt ist in zwei senkrecht zueinander verlaufende horizontale Laserteilstrahlen, und zwar zur Bestimmung der Höhendifferenz der beiden Schienen in bezug auf eine in einer vertikalen Ebene liegenden horizontale Gerade. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Parallelität der beiden Schienen zueinander im Raum mit geringem Aufwand exakt zu vermessen.
Zweckmäßigerweise liegt der quer zu den beiden Schienen verlaufende Laserteilstrahl in der vertikalen Ebene, d. h. die vertikale Ebene ist durch diesen Laserteilstrahl eindeutig definiert.
Mit Vorteil besteht eine der Möglichkeiten zur Definition der Bezugsgerade darin, daß die in einer vertikalen Ebene liegende horizontale Gerade durch den quer zu den beiden Schienen verlaufenden Laserteilstrahl gebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein System für die Vermessung von Schienen in einer dreidimensionalen schematischen Darstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine verschlissene Schiene sowie die Lage der Führungsrollen und der Laufrolle in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Empfängereinheit in schematischer Darstellung,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Empfängereinheit gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Empfängereinheit gemäß Fig. 3 mit Führungsrollenpaaren.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung des Systems für die Vermessung von Schienen 1, mit einer auf einer Schiene 1 angeordneten Sendeeinheit 2 und eine dazu beabstandete Empfängereinheit 3, die auf derselben Schiene angeordnet ist. Die Sendeeinheit 2 ist mit einem Laser ausgestattet, dessen Laserstrahl 4 in Schienenlängsrichtung ausgerichtet ist. Der Laserstrahl 4 trifft auf eine lichtdurchlässige Streuscheibe 5a der Empfängereinheit 3; die Streuscheibe 5a dient hierbei als vorgegebene Meßfläche 5. Hinter der Streuscheibe 5a ist ein dem Laserstrahl 4 zugewandter, als CCD-Kamera 6a ausgebildeter Fotoempfänger 6 angeordnet. Die CCD-Kamera 6a weist eine rechteckige Matrix 6b mit einer Vielzahl von Pixeln auf, die unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Die Pixel werden durch lichtempfindliche Sensorelemente gebildet. Über eine Abbildungsoptik 6c wird der Lichtfleck des Laserstrahls 4 auf der Streuscheibe 5a auf die Matrix 6b abgebildet, so daß der Auftreffpunkt oder die Ortslage des Laserstrahls 4 in der vertikalen, quer zur Längsrichtung der Schiene 1 ausgerichteten Meßfläche 5 durch die vom auftreffenden Laserstrahl 4 bewirkten elektrischen Ausgangssignale der einzelnen Pixel allein auf elektronischem Wege bestimmbar ist. Alle elektrischen und mechanischen Baugruppen der Empfängereinheit 3 sind auf einer massiven Grundplatte 3a angeordnet.
Zur Verbesserung der Empfindlichkeit ist ein schmalbandiges Interferenzfilter in den Strahlengang der CCD-Kamera 6a eingesetzt. Das Abbild des Laserstrahles 4 zeichnet sich hierbei mit hohem Kontrast im Videobild der CCD-Kamera 6a ab.
Die Vermessung der Schiene 1 erfolgt, indem die mit zwei antreibbaren Laufrollen 7 versehene Empfängereinheit 3 in Schienenlängsrichtung verfahren wird und der Auftreffpunkt des Laserstrahls 4 jeweils erfaßt wird, der sich auf der Meßfläche 5 bei Lageänderung der Lauffläche 8 der Schiene verschiebt. Da der Fotoempfängers 6 fest auf der Grundplatte 3a montiert ist, ist die Lage des Strahles 4 relativ zu einer am Anfang der Schiene 1 eingelernten Position ein genaues Abbild der Abweichung der Schiene 1 in horizontaler und vertikaler Richtung an der jeweiligen Meßposition.
Zur genaueren Auswertung der Strahlabbildung auf der Matrix 6b wird ein Verfahren der Subpixelauflösung genutzt. Dabei werden in einem quadratischen Bereich um das Strahlabbild jede Bildzeile und jede Bildspalte einzeln bewertet und die Ergebnisse gemittelt. Als Resultat ergibt sich die "subpixelgenaue" Position des Strahlabbildes innerhalb der Matrix 6b, die der Ortslage des Laserstrahls 4 in der vertikalen quer zur Längsrichtung der Schiene 1 ausgerichteten Meßfläche 5 entspricht bzw. umgerechnet werden kann, und zwar aufgrund des vorhandenen linearen Zusammenhangs zwischen Gegenstand und Bild. Der Auftreffpunkt des Laserstrahls 4 auf der Streuscheibe 5a ist durch Anpassung der gemessenen Subpixel-Position des Strahlabbildes der Streuscheibe 5a auf der Matrix 6b hochgenau bestimmbar.
Die Differenz zur Anfangsposition ist ein Maß für die Abweichung des Meßwagens der Empfängereinheit 3 von der Ideallinie.
Unter Lageänderung wird hierbei die Änderung der Lage des höchsten horizontalen Punktes der Lauffläche 8 der Schiene verstanden. Wie Fig. 2 (und Fig. 3) erkennen läßt, sind die horizontal drehgelagerten Laufrollen 7 als Zylinder ausgebildet, wodurch sichergestellt ist, daß die Empfängereinheit 3 über ihre beiden Laufrollen 7 an zwei beabstandeten Meßstellen jeweils an den höchsten horizontalen Auflagepunkten 9 der Lauffläche 8 der Schiene 1 aufliegt. Somit ergibt sich in Abhängigkeit von dem Verlauf der Lauffläche 8 längs der Schiene 1 eine Anhebung oder Absenkung der Empfängereinheit 3 und folglich der Meßfläche 5. Der Laserstrahl 4 ist räumlich lagestabilisiert, d. h. er behält seine Lage im Raum mit hoher Genauigkeit bei und stellt somit die Referenzlinie des Systems dar. Die Lagestabilisierung des Laserstrahls 4 erfolgt elektronisch, vorzugsweise mittels einer "elektronischen Libelle"; sie beträgt im Ausführungsbeispiel +/- 1 mm Abweichung auf 100 m Länge des Laserstahls 4.
Die Meßfläche 5 ist mit einer Auswertelektronik 10 verbunden, die einen Mikroprozessor umfaßt und mittels Rechenprogrammen steuerbar ist. Die Auswertelektronik 10 liest die von der CCD-Kamera erfaßte Position des Strahlabbildes ortsabhängig aus und ermittelt auf diese Weise die exakte Lage des Laserstrahls 4 auf der Meßfläche 5. Zur Bestimmung des Auftreffpunktes der Hauptstrahlrichtung des Laserstrahls 4 verfügt die Auswertelektronik 10 über ein spezielles Rechenprogramm, das in einem quadratischen Bereich um das Strahlabbild jede Zeile und Spalte einzeln bewertet und die Ergebnisse mittelt (0,2 mm pro Pixel). Um hierbei eine hinreichende Linearität zu erzielen und eine Erhöhung der Meßgenauigkeit zu erreichen, muß eine Meßkamera mit hinsichtlich ihrer Form quadratischen Pixeln eingesetzt werden.
Zur Bestimmung des Abstandes zwischen Sendeeinheit 2 und Empfängereinheit 3 ist die Empfängereinheit 3 mit einem Abstandssensor 11 versehen. Der Abstandssensor Zur Bestimmung des Abstandes zwischen Sendeeinheit 2 und Empfängereinheit 3 ist die Empfängereinheit 3 mit einem Abstandssensor 11 versehen. Der Abstandssensor 11 besteht aus einem Reibrad 12, das auf der Lauffläche 8 der Schiene 1 abrollt und zur Erfassung der Abrollänge mit einem an die der Auswertelektronik 10 angeschlossenen inkrementalen Geber verbunden ist. Auf diese Art und Weise ist der Abstand und/oder die Abstandsänderung zwischen Empfängereinheit 3 und Sendeeinheit 2 mit hoher Genauigkeit erfaßbar. Ferner dient das Reibrad 12 auch dazu, den Bewegungszustand der Empfängereinheit 3 mittels der Auswertelektronik 10 zu erfassen und den Antriebsmotor 13 der Empfängereinheit in Notfällen auszuschalten. Fig. 3 zeigt, daß der Antriebsmotor 13 über Zahnriemen 14 und Umlenkrollen 15 die Laufrollen 7 synchron antreibt.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche der Schiene 1 abrollende Laufrollen 7 mit quer zur Schienenlängsrichtung horizontal ausgerichteter Drehachse und zur Führung der Empfängereinheit 3 auf jeder Seite der Schiene an den Seitenflächen 16 der Schiene 1 kraftbeaufschlagt anliegende Führungsrollen 17, die vertikal drehgelagert sind. Zur besseren Anpassung an den jeweiligen Schienenquerschnitt ist die vertikale Höhe der Führungsrollen 17 jeweils einzeln einstellbar. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Laufrollen 7 zwischen den Führungsrollen 17 angeordnet. Der Abstand der Achsen der Laufrollen 7 und der unmittelbar benachbarten Führungsrollen 17, 18 legt zweckmäßigerweise zwischen dem einfachen bis dreifachen Durchmesser der Führungsrollen 17, 18.
Die Führungsrollen 17, 18 weisen auf einer Seite der Schiene eine feste Drehachse auf und liegen auf der anderen Seite der Schiene 1 kraftbeaufschlagt an der Seitenfläche 16 an, was durch eine Federkraft bewirkt wird. Die Lagerung der Führungsrollen 17, 18 erfolgt in Pendelkugellagern.
Eine alternative Ausführungsform zeigt die Fig. 5, wo die Führungsrollen als Paare 17a, 18a jeweils auf einem gemeinsamen, sich in Schienenlängsrichtung erstreckenden, an der Grundplatte 3a befestigten Längsträger angeordnet sind. Auch die Führungsrollenpaare 17a, 18a weisen auf einer Seite der Schiene jeweils feste vertikale Drehachsen auf und liegen auf der anderen Seite der Schiene 1 durch eine Federkraft kraftbeaufschlagt an der zugehörigen Seitenfläche 16 an.
Die Laufrollenlauffläche 19 weist, wie die Fig. 5 zeigt, alternativ etwa in der Mitte der Laufrolle 7 eine radiale Nut 20 auf, was eine stabilere Zweipunktauflage gewährleistet.
Die Empfängereinheit 3 ist zur Verhinderung von Abstürzen des Systems bei stark verschlissenen Schienen mit einem Sicherheitssystem versehen, welches in die Auswerteelektronik 10 integriert ist. Das Sicherheitssystem umfaßt einen zusätzlichen horizontalen Abstandssensor, der den Abstand eines Bezugspunktes der Empfängereinheit 3 von der Lauffläche 8 der Schiene 1 erfaßt und bei Überschreiten eines Grenzwertes den Antriebsmotor 13 abschaltet.
Zur Vermessung von zwei nebeneinander näherungsweise in einer Ebene liegenden Schienen wird der Laserstrahl 4 in zwei senkrecht zueinander verlaufende horizontale Laserteilstrahlen (4a, 4b) zerlegt, die zur Bestimmung der Höhendifferenz der beiden Schienen 1 herangezogen wird. Dies erfolgt in bezug auf eine horizontale Gerade, die in einer vertikalen Ebene liegt, die durch den quer zu den beiden Schienen 1 verlaufenden Laserteilstrahl (4b) definiert ist.
Bezugszeichenliste
1
Schiene
2
Sendeeinheit
3
Empfängereinheit
3
aGrundplatte
4
Laserstrahl
5
Meßfläche
5
aStreuscheibe
6
Fotoempfänger
6
aCCD-Kamera
6
brechteckige Matrix
6
cAbbildungsoptik
7
Laufrollen
8
Lauffläche
9
Auflagepunkt
10
Auswerteelektronik
11
Abstandssensor
12
Reibrad
13
Antriebsmotor
14
Zahnriemen
15
Umlenkrolle
16
Seitenfläche
17
,
18
Führungsolle
17
a,
18
aFührungsrollenpaar
19
Laufrollenfläche
20
Nut

Claims (23)

1. System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke, mit einer auf der Schiene angeordneten Sendeeinheit, die einen Laser mit zumindest einem in Schienenlängsrichtung verlaufenden Laserstrahl umfaßt, und mit einer antreibbaren Empfängereinheit, die auf derselben Schiene in Schienenlängsrichtung verfahrbar ist und mindestens einen dem Laserstrahl zugewandten Fotoempfänger aufweist, der ein vom auftreffenden Laserstrahl bewirktes elektrisches Ausgangssignal erzeugt, anhand dessen die Ortslage des Laserstrahls in einer vertikalen quer zur Längsrichtung der Schiene ausgerichteten Meßfläche ermittelbar ist, wobei ein Abstandssensor zur Erfassung der Abstandsänderung zwischen der Sendeeinheit und der Empfängereinheit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fotoempfänger (6) eine rechteckige Matrix (5b) mit einer Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter Pixel (optische Sensorelemente) aufweist, deren elektrische Ausgangssignale einer Auswerteelektronik(10) zugeführt sind, durch welche die Bestimmung des Auftreffpunktes des räumlich lagestabilisierten Laserstrahls (4) in der Meßfläche (5) allein auf elektronischem Wege durch Auswertung der Pixel-Ausgangssignale erfolgt
und daß der Fotoempfänger (6) eine optoelektronische Kamera (6a) ist, vor der eine lichtdurchlässige Streuscheibe (5a) als Meßfläche (5) angeordnet ist, die optisch auf die Matrix (6b) der Kamera (6a) abgebildet ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera eine CCD-Kamera ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffpunkt des Laserstrahls (4) auf der Streuscheibe (5a) durch Anpassung der gemessenen Subpixel-Position des Strahlabbildes der Streuscheibe (5a) auf der Matrix (6b) bestimmbar ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung mittels eines Rechenprogramms erfolgt.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (10) einen Mikroprozessor umfaßt:
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (11) ein auf der Lauffläche (8) der Schiene (1) abrollendes Reibrad (12) aufweist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad (12) zur Erfassung der Abrollänge mit einem inkrementalen Geber verbunden ist.
8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Reibrades (12) der Bewegungszustand der Empfängereinheit (3) erfaßbar ist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Empfängereinheit (3) fernsteuerbar ist.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagestabilisierung des Laserstrahls (4) mittels einer elektronischen Libelle erfolgt.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagestabilität +/- 1 mm Abweichung auf 100 m Schienenlänge beträgt.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem aus Flansch- und Stegteilen bestehenden Fahrschienenquerschnitt an den beiden Seitenflächen (16) der Schiene (1) zumindest jeweils zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, vertikal drehgelagerte, zur Führung der Empfängereinheit (3) kraftbeaufschlagt anliegende Führungsrollen (17, 18) vorgesehen sind und
zumindest zwei in Schienenlängsrichtung beabstandete, auf der Lauffläche (8) der Schiene (1) abrollende, horizontal drehgelagerte Laufrollen (7) mit quer zur Schienenlängsrichtung ausgerichteter Drehachse, von denen zumindest eine zum Antrieb der Empfängereinheit (3) angetrieben ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Höhe der Führungsrollen (17, 18) jeweils einzeln einstellbar ist.
14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Schienenlängsrichtung gesehen jeweils die vordere Laufrolle (7) hinter den vorderen Führungsrollen (17, 18) angeordnet ist.
15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Achsen der Laufrolle (7) und der unmittelbar benachbarten Führungsrolle (17, 18), zwischen dem einfachen bis dreifachen Führungsrollendurchmesser liegt.
16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils auf einer Seite der Schiene (1) die Führungsrollen (17, 18) eine feste Drehachse aufweisen und auf der anderen Seite der Schiene (1) kraftbeaufschlagt an der Seitenfläche (16) anliegen.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage der Führungsrollen (17, 18) durch eine Federkraft bewirkt ist.
18. System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (17, 18) in Pendelkugellagern gelagert sind.
19. System nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (17, 18) als Paare (17a, 18a) jeweils auf einem gemeinsamen, sich in Schienenlängsrichtung erstreckenden Längsträger angeordnet sind, der an der Empfängereinheit (3) angeordnet ist.
20. System nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in die Laufrollenlauffläche (19) mittig eine radiale Nut (20) eingeformt ist.
21. System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinheit (3) mit einem Sicherheitssystem zur Verhinderung von Abstürzen des Systems bei stark verschlissenen Schienen versehen ist.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitssystem zur Erfassung des Abstands eines Bezugspunktes der Empfängereinheit (3) zur Schiene (1) zumindest einen Abstandssensor aufweist.
23. System nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vermessung von mindestens zwei in einer Ebene liegenden Schienen der Laserstrahl (4) zerlegt ist in zwei senkrecht zueinander verlaufende, horizontale Laserteilstrahlen (4a, 4b) zur Bestimmung der Höhendifferenz der beiden Schienen (1).
DE19747872A 1997-10-20 1997-10-20 System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke Expired - Lifetime DE19747872C2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19747872A DE19747872C2 (de) 1997-10-20 1997-10-20 System für die Vermessung von Schienen, insbesondere Laufschienen für Krane, Regalbediengeräte, Laufradblöcke
FR9811926A FR2769976B1 (fr) 1997-10-20 1998-09-24 Systeme pour mesurer des rails, en particulier des rails de roulement pour des grues, des appareils de service de rayonnages, des blocs de roues de roulement
GB9822240A GB2330470B (en) 1997-10-20 1998-10-12 Rail measurement system
IT1998MI002201A IT1302662B1 (it) 1997-10-20 1998-10-14 Sistema per la misurazione di rotaie, in particolare rotaie discorrimento per gru, scaffalatori, blocchi di ruote portanti.

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