阅读说明：本技术 一种道砟形态特征的提取装置 (Extraction element of railway ballast morphological characteristic ) 是由 周陶勇 张帅辉 许平 夏建军 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种道砟形态特征的提取装置,属于铁路工程设备技术领域。本发明包括主动机构、拍摄机构、夹紧机构、从动机构、机箱；主动机构一端与从动机构连接,拍摄机构安装在机箱上,夹紧机构安装在机箱上,从动机构安装在机箱中；本发明在不影响正常拍摄道砟的前提下,用机器代替手工,解决了拍摄过程中出现的工作效率低、自动化程度低等问题。主动机构通过利用PLC技术来自动控制伺服电机的转速,减少了人工操作,操作方便,省时省力,能够快速、准确地实现转台的精度旋转,提高了工作效率,有效解决转角不均匀等问题。通过使用拍摄机构解决了以往手工拍摄中出现的拍摄角度不精确,拍摄高度不一致等问题。(The invention relates to an extraction device for morphological characteristics of railway ballasts, and belongs to the technical field of railway engineering equipment. The invention comprises a driving mechanism, a shooting mechanism, a clamping mechanism, a driven mechanism and a case; one end of the driving mechanism is connected with the driven mechanism, the shooting mechanism is installed on the case, the clamping mechanism is installed on the case, and the driven mechanism is installed in the case; according to the invention, on the premise of not influencing normal ballast shooting, a machine is used for replacing manual operation, so that the problems of low working efficiency, low automation degree and the like in the shooting process are solved. The driving mechanism automatically controls the rotating speed of the servo motor by utilizing a PLC technology, manual operation is reduced, operation is convenient, time and labor are saved, precision rotation of the rotary table can be quickly and accurately realized, working efficiency is improved, and the problems of uneven corners and the like are effectively solved. The problems that the shooting angle is not accurate, the shooting height is inconsistent and the like in the traditional manual shooting are solved by using the shooting mechanism.)

一种道砟形态特征的提取装置

技术领域

本发明涉及一种道砟形态特征的提取装置，属于铁路工程设备技术领域。

背景技术

目前，道砟是有砟铁路中不可缺少的一部分，对道砟的分析是必不可少的。在道砟的三维建模之前，需要对道砟进行拍摄，对道砟的三维的形态进行采集。

在以往的道砟拍摄过程中，大多是手工进行操作，难免会在拍摄过程中出现的工作效率低、自动化程度低、转角不均匀、拍摄效果不理想等问题。针对此问题，设计一种道砟形态特征提取装置，在道砟拍摄过程中，在PLC的控制下能按需要自动调节电机转角大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种道砟形态特征的提取装置，以解决拍摄过程中出现的拍摄效果不理想、工作效率低、自动化程度低、转角不均匀等问题。

本发明的技术方案是：一种道砟形态特征的提取装置，包括主动机构、拍摄机构、夹紧机构、从动机构和机箱；所述主动机构的一端与从动机构连接，拍摄机构安装在机箱的箱盖上，夹紧机构安装在箱盖上，从动机构安装在机箱的箱体中。

所述主动机构包括伺服电机、电机轴、联轴器、PLC控制器；所述伺服电机的电机轴通过联轴器与从动机构连接；所述伺服电机与PLC控制器线路连接。

所述拍摄机构包括压缩弹簧、锁紧螺母、相机控制器、相机、拍摄平台、平台支架；所述压缩弹簧分为上下两段，且压缩弹簧固定在平台支架中；所述相机与相机控制器线路连接，相机控制器与PLC控制器线路连接，相机安装在拍摄平台上；所述拍摄平台置于平台支架中，且拍摄平台由压缩弹簧支撑，并且拍摄平台由锁紧螺母进行锁紧。

所述夹紧机构包括短圆锥四爪卡盘、转台；所述短圆锥四爪卡盘安装在转台上，且转台安装在箱盖上。

所述从动机构包括直齿锥齿轮、从动轴、直齿锥齿轮、从动轴、直齿轮、直齿轮；所述从动轴一端通过联轴器与电机轴连接，且从动轴与直齿轮键连接；所述直齿锥齿轮和直齿轮分别与从动轴键连接，且直齿轮和直齿轮之间为齿轮啮合，并且直齿锥齿轮和直齿锥齿轮之间为齿轮啮合，所述直齿锥齿轮和转台键连接，所述从动轴和从动轴通过轴承安装在箱体中，机箱固定在地面上。

本发明的工作原理是：

将道砟平稳放置在短圆锥四爪卡盘上并固定，通过调节拍摄平台的上下移动，角度变化将相机调整到合适的位置以便进行拍摄；在拍摄过程中，PLC控制器通过控制伺服电机调节转台的旋转，并且PLC控制器在固定的旋转角度内通过控制相机控制器进行相机的拍摄。假定需要拍摄m张照片，则拍摄角度

，转台的转速为：

在动机构中的一级减速中，从动轴的转速与转台的转速关系为：

从动轴的转速与从动轴的转速关系为：

伺服电机的转速与从动轴的转速相同，即：

，

假设各级传动比固定不变，由以上可以看出，通过改变伺服电机的实际输出转速，从而实现拍摄所需照片的张数m。

本发明的有益效果是：

1、可解决拍摄过程中出现的拍摄效果不精确、工作效率低、自动化程度低、转角不均匀等问题。

2、通过PLC控制器控制，操作方便，旋转精确，省时省力，可提高生产效率。

3、其设计、分析方法及实际研制过程，可以为其他类似装置提供理论指导。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的立体结构剖视图；

图3是本发明的主视结构剖视图；

图4是本发明的拍摄机构结构示意图；

图5是本发明的左视结构示意图。

图6是本发明的右视结构示意图。

图中：1-主动机构，1-1-伺服电机，1-2-电机轴，1-3-联轴器，1-4-PLC控制器，2-拍摄机构，2-1-压缩弹簧，2-2-锁紧螺母，2-3-相机控制器，2-4-相机，2-5-拍摄平台，2-6-平台支架，3-夹紧机构，3-1-短圆锥四爪卡盘，3-2-转台，4-从动机构，4-1-直齿锥齿轮，4-2-从动轴，4-3-直齿锥齿轮，4-4-从动轴，4-5-直齿轮，4-6-直齿轮，5-机箱，5-1-箱盖，5-2-箱体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1-6所示，一种道砟形态特征的提取装置，包括主动机构1、电机1-1、电机轴1-2、联轴器1-3、PLC控制器1-4、拍摄机构2、压缩弹簧2-1、锁紧螺母2-2、相机控制器2-3、相机2-4、拍摄平台2-5、平台支架2-6、夹紧机构3、短圆锥四爪卡盘3-1、转台3-2、从动机构4、直齿锥齿轮4-1、从动轴4-2、直齿锥齿轮4-3、从动轴4-4、直齿轮4-5、直齿轮4-6、机箱5、箱盖5-1、箱体5-2。

所述主动机构1中伺服电机1-1的电机轴1-2通过联轴器1-3与从动机构4的一端连接，实现动力输出。伺服电机1-1与PLC控制器1-4线路连接，PLC控制器1-4用来控制伺服电机1-1的启停以及转速的大小。

所述拍摄机构2中压缩弹簧2-1分为上下两段，且压缩弹簧2-1固定在平台支架2-6中，压缩弹簧2-1起到支撑作用，用于支撑拍摄平台2-5。相机2-4与相机控制器2-3线路连接，相机控制器2-3与PLC控制器1-4线路连接，PLC控制器1-4通过控制相机控制器2-3在要求的时间内发射脉冲进行相机2-4的拍摄，相机2-4安装在拍摄平台2-5上。拍摄平台2-5置于平台支架2-6中，且拍摄平台2-5由压缩弹簧2-1支撑，并且拍摄平台2-5由锁紧螺母2-2进行锁紧，拍摄平台用于放置相机2-4和相机控制器2-3，且拍摄平台可以实现角度旋转、位置移动，达到拍摄所需的要求。

所述夹紧机构3中短圆锥四爪卡盘3-1安装在转台3-2上，其卡爪可进行伸缩移动，确保拍摄物体能平稳的放置并且夹紧。转台3-2安装在箱盖5-1上，由轴承进行定位、支撑，保证机构的稳定性。

所述从动机构4中从动轴4-2一端通过联轴器与电机轴1-2连接，实现动力传递。且从动轴4-2与直齿轮4-6进行键连接，提高稳定性。直齿锥齿轮4-3和直齿轮4-5分别与从动轴4-4进行键连接，提高稳定性。且直齿轮4-5和直齿轮4-6之间为齿轮啮合，传动平稳、可靠性高，确保动力传输以及实现减速作用。并且直齿锥齿轮4-1和直齿锥齿轮4-3之间为齿轮啮合，传动平稳、可靠性高，能保证瞬时传动比恒定，确保动力传输。直齿锥齿轮4-1和转台3-2进行键连接，使转台3-2能够进行角度的旋转。从动轴4-2和从动轴4-4通过轴承安装在箱体5-2中，保证从动机构4在工作环境中的整洁。机箱5固定在底面上，确保整个装置的稳定性。

使用时，首先将装置固定在平稳的地面上，将所需拍摄的道砟放在夹紧装置3中的短圆锥四爪卡盘3-1上并夹紧；调节拍摄装置2中的拍摄平台2-5的角度以及高低程度，使相机2-4能够完全呈现出道砟的形态；设置好需要对道砟拍摄照片的张数，在PLC控制器1-4中设定伺服电机1-1的转速；对装置进行通电；在PLC的控制下，伺服电机1-1旋转一固定的角度后，PLC控制器1-4对相机控制器2-3发射脉冲，相机控制器2-3对相机2-4发出信号进行拍摄，以此重复直至道砟旋转一周后停止拍摄。以上便完成了整个装置的使用工作。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。