JP4914732B2 - Rail displacement measuring method and rail displacement measuring device - Google Patents
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Description
この発明は、PSD素子の検出値の補正方法およびこれを用いるレール変位量測定装置に関し、詳しくは、軌道検測車に搭載され、レールの左右の変位量をPSD素子(位置検出素子)を用いて測定する場合において、PSD素子(以下PSD)対応にPSDの検出値を補正することによりレール変位量の測定精度を向上させることができるレール変位量測定装置に関する。 The present invention relates to a method for correcting a detection value of a PSD element and a rail displacement amount measuring apparatus using the method, and more specifically, is mounted on a track inspection vehicle and uses a PSD element (position detection element) to measure the left and right displacement amounts of a rail. In this case, the present invention relates to a rail displacement amount measuring apparatus that can improve the measurement accuracy of the rail displacement amount by correcting the detected value of PSD corresponding to a PSD element (hereinafter referred to as PSD).
PSDは、レールからの反射光を受光した位置に応じてその両端から得られるピークを持つ2つの検出信号の発生タイミングがずれるので、レール変位量測定装置は、2つの検出信号の発生タイミングを電圧値あるいは電流値として得てその比により受光位置を算出して、その受光位置からレールの変位量を算出している。
このPSDを用いてレールの左右の変位量を測定する装置としては出願人によるレール変位量測定装置がすでに公知である(特許文献1)。
As a device for measuring the left and right displacement amounts of the rail using this PSD, a rail displacement amount measuring device by the applicant is already known (Patent Document 1).
PSDは、フォトダイオードの表面抵抗を利用した素子であり、その受光位置と両端から得られるピークを持つ2つの検出信号の発生タイミングとは必ずしも1:1に対応するものではない。そのため、実際の受光位置と検出信号から算出される位置との間での補正が必要になる。
単純な補正として、従来、PSDの受光位置に対して補正値テーブルを設けることが行われているが、受光位置の分解能を高くすると、その分、補正値テーブルの容量が大きくなり、かつ、補正処理に時間がかかる問題がある。そこで、ある程度の範囲を直線近似あるいは折れ線近似で補正する近似方式が採られている。しかし、レール変位量の測定仕様として±40mm以下で誤差を±0.5mm以内に納めるとなると、現在のところ軌道検測車を走行させた状態でのレール変位量測定は難しいところである。
一方、前記のような仕様の要請に応えるために、PSD以外のCCD等を用いるレーザ測長装置などにすると軌道検測車上に搭載する装置としては大型化しかつ高価にならざるを得ない。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであり、PSD対応にPSDの検出値の補正することにより位置検出精度を向上させることができるPSDの検出値の補正方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、PSD対応にPSDの検出値の補正することによりレール変位量の測定精度を向上させることができるレール変位量測定装置を提供することにある。
The PSD is an element using the surface resistance of a photodiode, and the light receiving position and the generation timing of two detection signals having peaks obtained from both ends do not necessarily correspond to 1: 1. Therefore, it is necessary to correct between the actual light receiving position and the position calculated from the detection signal.
As a simple correction, a correction value table is conventionally provided for the light receiving position of the PSD. However, if the resolution of the light receiving position is increased, the capacity of the correction value table is increased accordingly, and correction is performed. There is a problem that processing takes time. Therefore, an approximation method is adopted in which a certain range is corrected by linear approximation or broken line approximation. However, if the rail displacement amount measurement specification is ± 40 mm or less and the error is within ± 0.5 mm, it is difficult to measure the rail displacement amount while the track inspection vehicle is running at present.
On the other hand, if a laser length measuring device using a CCD other than PSD or the like is used in order to meet the requirements for the specifications described above, the device mounted on the track inspection vehicle must be large and expensive.
An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and a PSD detection value correction method capable of improving the position detection accuracy by correcting PSD detection values corresponding to PSD. It is to provide.
Another object of the present invention is to provide a rail displacement amount measuring apparatus capable of improving the accuracy of measuring a rail displacement amount by correcting a PSD detection value corresponding to PSD.
この発明は、上記の目的を達成するレールの変位量測定方法およびレールの変位量測定装置であって、その特徴は、誤差のない論理的なPSD素子の検出値yと前記レールの変位量xとの間に成立する関数を一次関数式y=kx(ただし、kは係数)として原点を通る直線に対応させ、少なくとも3点のレール変位量xに対する検出値yaと前記y=kxとからこれらの間の誤差ΔY(=y−ya)を二次関数ΔY= Ax2+Bx+Cとして既知の前記レールの変位量xに対する実測値yaとの関係からこの二次関数の各係数A,B,Cを求めて、
さらに実際に用いているPSD素子の検出値yaの異なる2点から前記レールの変位量xとの間に成立する一次関数yc=ax+bの各係数a,bを求め、測定時におけるPSD素子の検出値yaから仮にya=ycとして前記一次関数の式に従う仮のレール変位量x 1 を求め、さらにこの仮のレール変位量x 1 から前記論理的な検出値yと前記PSD素子の検出値yaとの誤差ΔYをΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cにより得て前記PSD素子の検出値yaをyb=ya+ΔY´に補正し、最後にyb=kx d に基づいて実際のレール変位量xに近いレール変位量x d を求めるものである。
The present invention is a rail displacement amount measuring method and a rail displacement amount measuring apparatus that achieve the above object, characterized in that a logical PSD detected value y without error and the rail displacement amount x And a linear function expression y = kx (where k is a coefficient) corresponding to a straight line passing through the origin, and the detected value ya for at least three rail displacement amounts x and y = kx The coefficient A, B, C of this quadratic function is obtained from the relationship with the measured value ya with respect to the displacement amount x of the rail, which is known as a quadratic function ΔY = Ax 2 + Bx + C. In search of
Further, the coefficients a and b of the linear function yc = ax + b established between the two different points of the detected value ya of the actually used PSD element and the rail displacement x are obtained, and the PSD element is detected at the time of measurement. Temporary rail displacement amount x 1 according to the linear function equation is obtained from value ya , assuming ya = yc , and further, logical detection value y and detection value ya of the PSD element are obtained from temporary rail displacement amount x 1. rail near the detection value ya of the PSD element obtained by the error [Delta] Y to ΔY' = Ax 1 2 + Bx 1 + C is corrected to yb = ya + ΔY ', the last yb = kx d actual rail displacement x on the basis of the and requests the displacement x d.
この発明は、誤差のない論理的なPSDの検出値yと実際の個々のPSDの検出値yaとの間の誤差が個々のPSDでその検出値yaから算出されるレール変位量xに対して二次関数で近似できることを発明者等が発見したことによるものである。
そこで、この発明にあっては、実際に用いているPSDについて二次関数の各係数A,B,Cの値を得ておき、実際に用いているPSDでレール(測定対象)を測定して検出値yaを得て、前記の一次式の係数a,bから仮のレール変位量x 1 を求め、さらにこのx 1 からΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cを求めて検出値yaをΔY´で補正して補正した検出値ybを得てるものである。
これにより、誤差のない論理的な検出値yaに近い検出値ybを得て、実際の測定値としてのレール変位量xを誤差のない論理的な一次関数式y=kxに従って算出することができる。
このように一次関数yc=ax+bから得られる仮のレール変位量x 1 から二次関数ΔY=ΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cで検出値yaを誤差補正することで、検出値yaを補正して得た検出値ybは、PSDの受光位置とは直線的な関係で1: 1に近い対応関係となるので、位置検出精度を向上させることができる。
その結果、PSDの検出精度を向上させることができ、レール変位量測定装置のレール変位量の測定精度を向上させることができる。
In the present invention, an error between a logical PSD detection value y having no error and an actual individual PSD detection value ya is calculated with respect to a rail displacement amount x calculated from the detection value ya in each PSD. This is because the inventors have found that a quadratic function can be approximated.
Therefore, in the present invention, the values of the coefficients A, B, and C of the quadratic function are obtained for the PSD actually used, and the rail (measurement object) is measured with the PSD actually used. The detected value ya is obtained, the provisional rail displacement amount x 1 is obtained from the coefficients a and b of the linear equation, and ΔY ′ = Ax 1 2 + Bx 1 + C is obtained from this x 1 to obtain the detected value ya as ΔY ′. The corrected detection value yb is obtained by correcting with.
As a result, a detection value yb close to the logical detection value ya without error can be obtained, and the rail displacement amount x as an actual measurement value can be calculated according to a logical linear function expression y = kx without error. .
By thus erroneous difference correcting the detection value ya in the rail displacement x 1 of the provisional obtained from a linear function yc = ax + b quadratic function ΔY = ΔY' = Ax 1 2 + Bx 1 + C, correcting the detected value ya The detected value yb obtained in this manner has a linear relationship with the light receiving position of the PSD and has a correspondence relationship close to 1: 1, so that the position detection accuracy can be improved.
As a result, the PSD detection accuracy can be improved, and the rail displacement measurement accuracy of the rail displacement measurement device can be improved.
図1は、この発明を適用した一実施例のレール変位量測定装置における一次関数,二次関数の各係数を取得するレール変位量測定装置による変位量測定の説明図、図2は、レール変位検出器の内部構成のブロック図、そして図3は、レール変位量測定装置におけるPSD検出値の補正の仕方について説明図である。
図1において、10は、軌道検測車に搭載されるレール変位量測定装置であって、軌道検測車の搭載状態と同じ条件で一次関数,二次関数の各係数の測定装置4に設置されている。
すなわち、レール変位量測定装置10は、所定の長さの測定レール1に対して斜め上方に投光器5と受光器6とを有する光学測定部7とレール変位検出部8、そしてデータ処理・制御装置9を有し、一次関数,二次関数の各係数の測定装置4の測定レール1を測定する関係に配置されている。この測定レール1とレール変位量測定装置10との関係は、軌道検測車における走行レールとの位置関係に一致している。
光学測定部7は、投光器5から帯状のレーザパルス光Lを測定レール1に直行する方向に照射し、その反射光Rを受光器6に設けられたPSD63で受けて反射光RのPSD63上の受光位置に応じた2つの検出信号を得てレール変位量(レール移動量)xに対応する検出値を発生する。
FIG. 1 is an explanatory diagram of displacement measurement by a rail displacement measuring device that acquires coefficients of a linear function and a quadratic function in a rail displacement measuring device according to an embodiment to which the present invention is applied. FIG. FIG. 3 is a block diagram of the internal configuration of the detector, and FIG. 3 is an explanatory diagram of how to correct the PSD detection value in the rail displacement measuring device.
In FIG. 1,
That is, the rail
The optical measuring unit 7 irradiates a band-shaped laser pulse light L from the
所定の長さの測定レール1は、各係数の測定装置4の移動台2上に載置され、移動台2は、ボール・スクリュウ移動機構3により5mm間隔で±40mm(=80mm)程度移動する。4aは、ボールスクリュウ移動機構3のスクリュウ軸に結合したステッピングモータであり、駆動回路4bにより駆動される。駆動回路4bはデータ処理・制御装置9により制御される。その結果、レール1は、5mm単位でステップ移動する。
5は投光器であって、投光器5のレーザ光源52には強力な、例えば数百〜千数百Wで極めて短い時間幅のレーザパルスを発生するLDを使用し、これをレール変位検出部8のパルス駆動回路により励起する。このパルス駆動回路は、図2(a)に示すレール変位検出部8の投光回路部に設けられたパルスジェネレータ回路81とドライバ回路82により構成される。
レーザ光源52からのレーザは、投光レンズ53を通してシリンドリカルレンズ54により光帯とされ、測定レールに対して所定の角度で投光される。
なお、ここでは、測定レールは、初期位置に設定され、前後±40mm移動させるものとする。
A measuring rail 1 having a predetermined length is placed on a moving table 2 of a measuring device 4 for each coefficient, and the moving table 2 is moved about ± 40 mm (= 80 mm) at intervals of 5 mm by a ball / screw moving mechanism 3. . 4a is a stepping motor coupled to the screw shaft of the ball screw moving mechanism 3 and is driven by a
The laser from the
Here, it is assumed that the measurement rail is set at the initial position and moved forward and backward by ± 40 mm.
6は、受光器であって、受光器6は、レーザの波長を受けるミラー61と、集束レンズ62およびPSD63とにより構成される。
レールにより反射されたレーザは、ミラー61により受光方向に反射され、集束レンズ62により測定レールの変位に対応したPSD63の受光位置に結像される。
PSD63の2端子A,B(図2(a),(b)参照)からの検出信号は、レール変位検出部8の受光回路に送出される。受光回路は、図2(a)に示すように、PSD63の2端子A,Bにそれぞれ接続されたプリアンプ64a,64b、サンプルホールド回路65a,65bと、サンプルホールド回路65a,65bの出力をA/D変換する16ビットA/D変換回路66、そしてA/D変換されたデータをデータ処理・制御装置9に送信する光ファイバモジュール送信回路67とからなる。
なお、符号に付加したa,bはそれぞれ図2(b)に示すPSD63の2端子A,Bに対応して設けられている回路である。A/D変換回路67は、PSD63の2端子A,Bからの受光信号を時分割で交互にデジタル値に変換してデータ処理・制御装置9に送出する。
レール変位検出部8の投光回路と受光回路は、それぞれデータ処理・制御装置9に接続されて制御される。
なお、レール変位検出部8は、光学測定部7の内部に設けられていてもよい。また、ミラー61の手前にはレーザの波長を透過させるノイズ除去用の透過フィルタが設けられてもよい。
Reference numeral 6 denotes a light receiver. The light receiver 6 includes a mirror 61 that receives the wavelength of the laser, a focusing lens 62, and a
The laser reflected by the rail is reflected in the light receiving direction by the mirror 61, and is imaged by the focusing lens 62 at the light receiving position of the
Detection signals from the two terminals A and B of the PSD 63 (see FIGS. 2A and 2B) are sent to the light receiving circuit of the
Note that a and b added to the reference numerals are circuits provided corresponding to the two terminals A and B of the
The light projecting circuit and the light receiving circuit of the
The rail
図1に示すデータ処理・制御装置9は、MPU91とメモリ92、インタフェース93、ディスプレイ94、キーボード95、そしてこれらを接続するバス96等とを有している。A/D変換回路67からの信号をインタフェース93を介して受けてメモリ92の所定の領域に記憶する。なお、97は、HDD等の外部記憶装置である。
メモリ92には、受光位置算出プログラム92aと、レール移動測定プログラム92b、PSD一次関数算出プログラム92c、PSD二次関数算出プログラム92d、レール変位量算出プログラム92e、そして補正検出値算出プログラム92f等が格納され、パラメータ領域92g、作業領域92hとが設けられている。
A data processing /
The
受光位置算出プログラム92bは、これがコールされたときにMPU91に実行され、PSD63上の受光位置に対応する検出値を次の式から算出する。
ya=(VA−VB)/(VA+VB)
ただし、yaは、端子Aからの距離、VAは、端子Aから得られるピーク電圧値、VBは、端子Bから得られるピーク電圧値である(図2(b)参照)。なお、PSD63の2端子A,Bから電流値が得られるものでは、VA,VBはそれぞれ電流値IA,IBに置き換わる。なお、以下では電圧値で説明する。
ここで、移動台2上の測定レールの初期位置は、ya=0の位置でVA=VBとなるPSD63の中央位置に来るように位置設定されているが、実際には、VA=VBとはならない。この測定レールの初期位置に対応するPSD63の受光位置を基準位置として端子B側方向を−側(測定レールが内側に変位)とし、中央位置から端子A側方向を+側(測定レールが外側に変位)としてPSD63上の受光位置yaを検出(算出)する。
MPU91は、さらに、以上の測定を複数回繰り返し、順次記憶されたレール変位の各測定位置についてレール移動位置が同一の位置における複数個の測定値の平均値を算出して、各位置に対応する平均値多数、例えば、16個を得て作業領域92hへ記憶した後にコール元のメインプログラムにリターンする。
The light reception position calculation program 92b is executed by the
ya = (VA−VB) / (VA + VB)
However, ya is a distance from the terminal A, VA is a peak voltage value obtained from the terminal A, and VB is a peak voltage value obtained from the terminal B (see FIG. 2B). If current values are obtained from the two terminals A and B of the
Here, the initial position of the measurement rail on the moving table 2 is set so as to come to the center position of the
The
レール移動測定プログラム92bは、キーボード95におけるPSD特性測定の機能キー入力に応じてコールされてMPU91により実行される。これをMPU91が実行して、MPU91は、レール変位検出部8のパルス駆動回路(パルスジェネレータ回路81とドライバ回路82)を駆動してレール変位検出部8の受光回路からPSD63の2端子A,Bからの検出信号VA,VBをデジタル値で得て、受光位置算出プログラム92aをコールして受光位置算出ごとに5mm間隔で+40mmまで測定レールを移動して検出値yaを測定して算出し、次に初期位置に戻り、−5mm間隔で−35mmまで測定レールを移動して検出値ya測定して合計16個の各算出値をメモリ92の作業領域92hへレール移動位置に対応するように順次記憶する。そしてPSD一次関数算出プログラム92cをコールする。
The rail movement measurement program 92b is called in response to a function key input for PSD characteristic measurement on the keyboard 95 and executed by the
PSD一次関数算出プログラム92cは、コールされてMPU91に実行される。MPU91は、これを実行して、図3(b)に示す特性グラフに乗るものとして一次直線yc=ax+bを算出する。
PSD63上の受光位置yaは、レール移動量をXとすると、誤差がない場合には、これらは一対一に対応して図3(a)に示すような、y=k・xの直線状に載るはずである。なお、縦軸は、VA=VBとなるPSD63の中央位置を原点として受光位置yaを1mmを1000として1000倍率で表している。
横軸は、測定レールの移動量X[mm]である。なお、y=k・xの傾きkは、誤差のない論理的なPSDの検出値yと前記レールの変位量xとの間に成立する関数を原点を通る直線関係で対応させたもので、前記の1000倍を加えた係数である。これは、実際に複数個あるいは多数のレール変位量測定装置に使用される同一製品のPSDを測定して理想直線を描くことで得られる。パラメータ領域92gにkはあらかじめ記憶されている。
しかし、実際に検測車に搭載されたレール変位量測定装置の搭載された個別のPSD63の実測データの受光位置yaと測定レールの移動量X(レール変位量xに対応)との関係は、図3(b)に示す特性グラフAのように、理想的なものではない。
そこで、PSD63から受光位置yaと測定レールの移動量Xとを得て、これが直線上に乗るものとして関数をyc=ax+bとして傾きaとy軸上の切片bとを求める。
その直線は、例えば、x=30mmのときのyaの値とx=−30mmのときのyaの値の2点から算出できる。
例えば、x=30mmのときのyaは、ya=4.5、x=−30mmのときのyaは、ya=−2.8であったとする。yaは、前記したように1000倍して関数式を求めるので、
4500=a×30+b …(1)
−2800=a×−30+b …(2)
の2式を解くと、傾きa=730/6,切片b=850となる。
MPU91は、PSD一次関数算出プログラム92cを実行して算出した傾きa=730/6と切片b=850とを作業領域92hに記憶し、PSD二次関数算出プログラム92dをコールする。
The PSD primary function calculation program 92c is called and executed by the
When there is no error, the light receiving position ya on the
The horizontal axis represents the movement amount X [mm] of the measurement rail. The slope k of y = k · x corresponds to a function established between the logical PSD detection value y with no error and the rail displacement amount x in a linear relationship passing through the origin. A coefficient obtained by adding 1000 times the above. This can be obtained by measuring the PSD of the same product actually used in a plurality or a plurality of rail displacement measuring devices and drawing an ideal straight line. K is stored in advance in the
However, the relationship between the light receiving position ya of the actual measurement data of the
Therefore, the light receiving position ya and the measurement rail movement amount X are obtained from the
The straight line can be calculated from, for example, two points: a value of ya when x = 30 mm and a value of ya when x = −30 mm.
For example, it is assumed that ya when x = 30 mm is ya = 4.5, and ya when x = −30 mm is ya = −2.8. Since ya is multiplied by 1000 as described above to obtain a functional expression,
4500 = a × 30 + b (1)
−2800 = a × −30 + b (2)
When the following two equations are solved, the slope a = 730/6 and the intercept b = 850 are obtained.
The
PSD二次関数算出プログラム92dはコールされてMPU91に実行される。MPU91は、これを実行して、図3(c)に示す特性グラフBとして示す二次曲線を算出する。この二次曲線は、パラメータ領域92gからkを読み出して図3(a)に示すy=k・xにより、x=30mmのときのyaの値ya1とx=−30mmのときのya2の値を算出し、さらに、傾きa=730/6,切片b=850を作業領域92hから読出してyc=ax+bの関数からx=30mmのときのyc(=ya)の値ya3とx=−30mmのときのyc(=ya)の値ya4とを算出する。
なお、PSD一次関数算出プログラム92cの実行時に、x=30mmのときのyaの値とx=−30mmのときのyaの値の2点の1000倍値を作業領域92hに記憶しておけば、yc=ax+bの算出をする必要はない。したがって、レール移動量の値を同じ2点とすれば、一次関数の算出は不要である。
次に、MPU91は、x=30mm,x=−30mmのときの差値ΔY=y−yaを算出する。このΔYは、誤差のない論理的なPSDの検出値yと実際のPSDの検出値yaとの誤差に相当する。この発明では、この誤差を二次曲線近似をして算出する。
ΔY1=ya3−ya1 …(3)
ΔY2=ya4−ya2 …(4)
補正関数を図(c)に示す二次曲線関数ΔY=Ax2+Bx+Cとして、x=0のときの係数Cをまず求め、さらにこの式にx=30mm,ya=ΔY1,x=−30mm,ya=ΔY2からこの式における係数A,Bを得る。
次に、以上により得られた一次関数の係数a,bと二次関数の係数A,B,Cとをそれぞれメモリ92のパラメータ領域92gに記憶する。
The PSD quadratic function calculation program 92d is called and executed by the
When the PSD linear function calculation program 92c is executed, if the value of ya at x = 30 mm and the value of ya at x = −30 mm, 1000 times the two times, are stored in the
Next, the
ΔY1 = ya3−ya1 (3)
ΔY2 = ya4−ya2 (4)
Assuming that the correction function is a quadratic curve function ΔY = Ax 2 + Bx + C shown in FIG. 2C, a coefficient C when x = 0 is first obtained, and further, x = 30 mm, ya = ΔY 1, x = −30 mm, ya The coefficients A and B in this equation are obtained from .DELTA.Y2.
Next, the coefficients a and b of the linear function and the coefficients A, B and C of the quadratic function obtained as described above are stored in the
以上のようにして一次関数の係数a,bと二次関数の係数A,B,Cを得た後にレール変位量測定装置10は、軌道検測車に搭載される。このとき、測定レール1aは、軌道検測車の走行レールに変わっている。この状態で、レール変位量測定装置10によるレール変位量の実測が行われる。
レール変位量測定装置10を搭載した軌道検測車の走行状態において、レール変位量算出プログラム92eは、キーボード95における測定開始の機能キー入力があったときに、軌道検測車の車輪の回転に応じて発生する距離パルスを受けてコールされて、MPU91により実行される。これをMPU91が実行して、MPU91は、受光位置算出プログラム12bをコールして実行して受光位置の算出値を検出信号yaとして得る。このときの検出信号yaは、軌道検測車の走行状態における実際のレールの変位に対応して検出される検出信号である。
さらに、メモリ92のパラメータ領域92gに記憶された一次関数の係数a,bを読出してこれに基づいて検出値yaから前記関数yc=ax+bに基づいて仮のレール変位量x 1 を求める。次にメモリ92のパラメータ領域92gに記憶された二次関数の係数A,B,Cを読出してこれに基づいて誤差ΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cを算出して実際のPSDの検出値yaに誤差ΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cを加えて補正し、これにyaを加えて、誤差のない論理的なPSDの検出値yに近い補正検出値ybを得る。あるいはyb=ya+Ax 1 2 +Bx 1 +Cにより補正検出値yb得る。算出された補正検出値ybから最後にyb=kxに基づいて実際の測定されるレール変位量xに近いレール変位量x d として算出する。
その結果、距離パルスに応じてレール変位量xが算出され、現在の走行位置に応じてレール変位量xがHDD97の所定の領域に記録される。
After obtaining the linear function coefficients a and b and the quadratic function coefficients A, B and C as described above, the rail
In the running state of the track inspection vehicle equipped with the rail
Further, based coefficients of a linear function stored in the
As a result, the rail displacement amount x is calculated according to the distance pulse, and the rail displacement amount x is recorded in a predetermined area of the
以上説明してきたが、実施例では、ya=(VA−VB)/(VA+VB)によりPSD63の検出値を得ているが、検出値yaは、PSD63の両端子から各電流値を得て各電流値比率として得てもよい。
As described above, in the embodiment, the detected value of the
1…測定レール、2…移動台、
3…ボールスクリュウ移動機構、
4…一次関数,二次関数の各係数の測定装置、
4a…ステッピングモータ、4b…駆動回路、
5…投光器、52…レーザ光源、
53…投光レンズ、54…シリンドリカルレンズ、
6…受光器、61…ミラー、62…集束レンズ、
63…PSD、64a,64b…プリアンプ,
65a、65b…サンプルホールド回路、
66…A/D変換回路、
7…光学測定部、8…レール変位検出部、
81…パルスジェネレータ回路、82…ドライバ回路、
9…データ処理・制御装置、91…MPU、
92…メモリ、93…インタフェース、
94…ディスプレイ、95…キーボード、96…バス、
97…外部記憶装置(HDD)、
92a…受光位置算出プログラムと、
92b…レール移動測定プログラム、
92c…PSD一次関数算出プログラム、
92d…PSD二次関数算出プログラム、
92e…レール変位量算出プログラム、
92f…補正検出値算出プログラム、
92g…パラメータ領域、92h…作業領域。
1 ... measurement rail, 2 ... moving table,
3 ... Ball screw moving mechanism,
4 ... Measuring device for each coefficient of linear function and quadratic function,
4a ... stepping motor, 4b ... drive circuit,
5 ... projector, 52 ... laser light source,
53 ... Projection lens, 54 ... Cylindrical lens,
6 ... light receiver, 61 ... mirror, 62 ... focusing lens,
63 ... PSD, 64a, 64b ... preamplifier,
65a, 65b ... sample hold circuit,
66 ... A / D conversion circuit,
7: Optical measurement unit, 8 ... Rail displacement detection unit,
81 ... Pulse generator circuit, 82 ... Driver circuit,
9 ... Data processing / control device, 91 ... MPU,
92 ... Memory, 93 ... Interface,
94 ... Display, 95 ... Keyboard, 96 ... Bus,
97 ... an external storage device (HDD),
92a ... a light receiving position calculation program;
92b ... Rail movement measurement program,
92c ... PSD linear function calculation program,
92d ... PSD quadratic function calculation program,
92e ... Rail displacement calculation program,
92f... Correction detection value calculation program,
92g ... parameter area, 92h ... work area.
Claims (4)
前記誤差のない論理的なPSD素子の検出値yと前記レールの変位量xとの間に成立する関数を一次関数式y=kx(ただし、kは係数)として原点を通る直線に対応させ、少なくとも3点のレール変位量xに対する検出値yaと前記y=kxとからこれらの間の誤差ΔY(=y−ya)を二次関数ΔY= Ax2+Bx+Cとして既知の前記レールの変位量xに対する実測値yaとの関係からこの二次関数の各係数A,B,Cを求めて、
さらに実際に用いているPSD素子の検出値yaの異なる2点から前記レールの変位量xとの間に成立する一次関数yc=ax+bの各係数a,bを求め、
測定時におけるPSD素子の検出値yaから仮にya=ycとして前記一次関数の式に従う仮のレール変位量x 1 を求め、さらにこの仮のレール変位量x 1 から前記論理的な検出値yと前記PSD素子の検出値yaとの誤差ΔYをΔY´=Ax 1 2 +Bx 1 +Cにより得て前記PSD素子の検出値yaをyb=ya+ΔY´に補正し、最後にyb=kxに基づいて実際のレール変位量xに近いレール変位量x d を求めるレール変位量測定方法。 Mounted on the track inspection and measurement vehicle, a projector and a light receiver are provided obliquely above the rail, and a belt-shaped laser pulse light is emitted from the light projector in a direction perpendicular to the rail, and the reflected light is provided to the light receiver. In a method for calculating a detection value of a PSD element, the detection value corresponding to the amount of rail displacement is calculated by obtaining two detection signals corresponding to the light receiving position of the reflected light on the PSD element received by the PSD element,
Corresponding to a straight line passing through the origin as a linear function expression y = kx (where k is a coefficient), a function established between the detected value y of the logical PSD element without error and the displacement amount x of the rail, From the detected value ya for at least three rail displacement amounts x and y = kx, the error ΔY (= y−ya) between them is known as a quadratic function ΔY = Ax 2 + Bx + C with respect to the known rail displacement amount x. The coefficients A, B, and C of this quadratic function are obtained from the relationship with the actual measurement value ya,
Further, the coefficients a and b of the linear function yc = ax + b established between the two different points of the detected value ya of the actually used PSD element and the rail displacement x are obtained,
Determine the rail displacement x 1 of the provisional according to formula of the linear function as if ya = yc from the detected value ya in the PSD during measurement, further wherein said logical detected value y from the rail displacement x 1 of the temporary An error ΔY with respect to the detected value ya of the PSD element is obtained by ΔY ′ = Ax 1 2 + Bx 1 + C , and the detected value ya of the PSD element is corrected to yb = ya + ΔY ′ , and finally the actual rail based on yb = kx. A rail displacement amount measuring method for obtaining a rail displacement amount xd close to the displacement amount x .
ya=(VA−VB)/(VA+VB)
ただし、VA,VBは、前記PSD素子の両端から得られるピークを持つ前記2つの検出信号についての電圧である。 Rail shift measuring method according to claim 1, wherein the light receiving position is calculated from the following equation on the PSD element.
ya = (VA−VB) / (VA + VB)
However, VA and VB are voltages for the two detection signals having peaks obtained from both ends of the PSD element.
前記誤差のない論理的なPSD素子の検出値yと前記レールの変位量xとの間に成立する関数を一次関数式y=kx(ただし、kは係数)として原点を通る直線に対応させ、少なくとも3点のレール変位量xに対する検出値yaと前記y=kxとからこれらの間の誤差ΔY(=y−ya)を二次関数ΔY= Ax2+Bx+Cとして既知の前記レールの変位量xに対する実測値yaとの関係からこの二次関数の各係数A,B,Cを求め、
さらに実際に用いているPSD素子の検出値yaの異なる2点から前記レールの変位量xとの間に成立する一次関数yc=ax+bの各係数a,bを求め、求めたこれらa,b,A,B,Cを記憶するメモリと、
測定時におけるPSD素子の検出値yaから仮にya=ycとして前記一次関数の式に従う仮のレール変位量x 1 を求め、さらにyb=Ax 1 2 +Bx 1 +C+yaによりybを求め、最後にyb=kxに基づいて実際のレール変位量xに近いレール変位量x d を求めるレール変位量測定装置。 Mounted on the track inspection and measurement vehicle, a projector and a light receiver are provided obliquely above the rail, and a belt-shaped laser pulse light is emitted from the light projector in a direction perpendicular to the rail, and the reflected light is provided to the light receiver. In a rail displacement amount measuring apparatus for obtaining a detection value corresponding to a rail displacement amount by obtaining two detection signals corresponding to a light receiving position on the PSD element of the reflected light received by the PSD element,
Corresponding to a straight line passing through the origin as a linear function expression y = kx (where k is a coefficient), a function established between the detected value y of the logical PSD element without error and the displacement amount x of the rail, From the detected value ya for at least three rail displacement amounts x and y = kx, the error ΔY (= y−ya) between them is known as a quadratic function ΔY = Ax 2 + Bx + C with respect to the known rail displacement amount x. Each coefficient A, B, C of this quadratic function is obtained from the relationship with the actual measurement value ya,
Further, coefficients a and b of a linear function yc = ax + b established between two different points of the detected value ya of the PSD element actually used and the displacement x of the rail are obtained, and the obtained a, b, A memory for storing A, B, and C;
From the detected value ya of the PSD element at the time of measurement, provisionally rail displacement amount x 1 according to the linear function equation is obtained by assuming ya = yc , and yb is obtained by yb = Ax 1 2 + Bx 1 + C + ya , and finally yb = kx rail displacement measuring device for determining the rail displacement x d close to the actual rail displacement x on the basis of.
ya=(VA−VB)/(VA+VB)
ただし、VA,VBは、前記PSD素子の両端から得られるピークを持つ前記2つの検出信号についての電圧である。 The rail displacement measuring device according to claim 3, wherein the light receiving position on the PSD element is calculated from the following equation.
ya = (VA−VB) / (VA + VB)
However, VA and VB are voltages for the two detection signals having peaks obtained from both ends of the PSD element.
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