[发明专利]一种钢轨表面加工质量的定量测量方法

说明书

本发明公开了一种钢轨表面质量的定量测量方法，其特征在于：该方法通过激光器向钢轨表面照射直线光条，相机获取钢轨和光条的钢轨‑光条图像，从钢轨‑光条图像中分割出光条，沿着X向对光条离散取点，提取出各离散点的光条中心像素坐标，寻找纵坐标最小的光条中心点作为特征点，从特征点分别向左右两边搜索光条曲线的二阶导数的最小值点，将特征点左右两边的二阶导数最小值点判定为钢轨焊缝边界特征点，以钢轨焊缝边界内的特征点和钢轨焊缝边界外的特征点在y轴的差值作为打磨后轨底焊筋高度。本发明定性缺陷检测能够对钢轨焊缝处的铣削痕迹、磨削痕迹进行自动化检测，自动识别横向打磨纹路并报警，自动识别焊缝去除不干净、出现棱角、台阶并报警。

技术领域

本发明属于钢轨打磨技术领域，尤其是涉及一种钢轨表面加工质量的定量测量方法。

背景技术

钢厂生产的钢轨标准长度为25米或100米，标准长度的钢轨运输至钢轨焊接基地后，将钢轨焊接连成500米长的无缝 钢轨，再运输到铁路线上进行铺设，铁路线现场铺设时再用专用设备将500米长钢轨依次焊接连成500米长钢轨依次焊接 连成全线无缝钢轨，钢轨任何位置都不能存在机械连接的狭缝，列车运行时才能平稳。钢轨在焊轨基地焊接时，每两根钢 轨焊接处形成焊缝，焊缝厚度高于钢轨表面形成突出于钢轨表面的焊瘤，焊瘤必须打磨掉，形成平滑的焊缝，使焊缝及焊 缝左右钢轨都达到行业标准要求的平顺过渡才能形成合格的焊缝，保障列车运行平稳和安全。

随着钢轨平温性的要求不断提高，而钢轨焊接定量是影响其平顺性的重要因素之一。过大的错边量会造成列车运行不平 稳，影响列车的行车安全、乘车舒适度以及钢轨的寿命。焊接错边量的检测标准是测量焊缝中心两侧15mm～25mm的位置高 度差，其测量值不能超过标准中的允许值，当焊接接头的错边量超标时，必须将焊接接头锯下来重焊。目前对于钢轨错边 量采用的主要还是手工测量，误差大，效率低。

发明内容

第一方面，一种复杂曲面构件的打磨方法，该方法的打磨对象为具有复杂曲面的构件，该构件的表面由平面、竖直 面和圆弧柱面相连而成的复杂曲面，圆弧面至少有两个，且两个圆弧面的半径不同；该方法分为横向打磨和纵向修磨，横 向是指沿垂直于平面的高度方向，纵向是指沿平行于圆弧柱面轴向的长度方向；

先用张紧有砂带的打磨轮沿着平面向竖直面再向圆弧面的打磨轨迹连续的横向打磨，打磨轮为圆柱形滚轮，打磨轮具有柔 性套筒，砂带张紧在柔性套筒上，打磨轮与结构件相切，打磨轮自转的同时带动砂带运动实现结构件表面的去材打磨，在 横向打磨过程中，打磨轮自转、同时沿着打磨轨迹进给、并且同时具有纵向进给量；横向打磨完成后进行纵向修磨，纵向 修磨后、打磨区域和非打磨区域之间形成的加工余量至少为0.5mm。

圆弧柱面指的是，在横截面上成圆弧，沿长度方向拉伸后形成的柱面。

进一步，该结构件包括顶面和底面，顶底和底面之间的至少有一个腰面，顶面和腰面之间有第一竖直面和第一过渡 圆弧面，第一过渡圆弧面在第一竖直面之下，在俯视方向上、第一竖直面作为顶面的边界，第一过渡圆弧面在第一竖直面 与顶面的覆盖范围内；腰面和底面之间有第二竖直面和第二过渡圆弧面，第二竖直面在第二过渡圆弧面之下，在仰视方向 上、第二竖直面作为底面的边界，第二过渡圆弧面在第二竖直面与顶面的覆盖范围内；该结构件的最大宽度为150mm，最 大高度为176mm。

作为一种应用场景，以铁路、地铁、轻轨等使用的钢轨作为一种具有复杂曲面的构件，长轨生产线上在线打磨焊接 后的钢轨，该方法使用砂带在线打磨钢轨；该方法分为横向打磨和纵向修磨，横向是指沿钢轨的高度方向，纵向是指沿钢 轨的长度方向；横向打磨时、砂带从钢轨的宽度方向的两侧分别沿第一打磨轨迹和第二打磨轨迹进行打磨，砂带以柔性力 抵靠对焊瘤进行抛光去材；第一打磨轨迹和第二打磨轨迹分别对应一侧轨腰，第一打磨轨迹覆盖轨顶面、第二打磨轨迹覆 盖轨底面，或者第一打磨轨迹覆盖轨底面、第二打磨轨迹覆盖轨顶面；纵向修磨时，用砂轮沿钢轨纵向进给。