应用于铁路货车的激光测量技术

轨道机车制造商Waggonbau Niesky对几种跟踪仪进行了评估。他们最终选择了API激光跟踪仪，因为它在水平方向的旋转角度范围为±320°，在垂直方向上的旋转角度范围为-60°～+ 80°，具有漂亮的API设备包装，并拥有API公司提供的自动化培训和售后服务支持。

作为新项目的重要部分，DB Waggonbau Niesky股份有限公司从API公司购买激光跟踪仪，这是因为相对于传统测量技术，移动测量系统在时间、精度以及必须的各项预备工作方面，都具有明显的优势。由于测量过程的高度自动化，即使是没有任何经验的生产工人，也能够进行测量并且不会出现任何问题。

我们所有人都会时不时地会碰到这种情况，即当一辆很长的(但并非是无限长的)货运列车通过时，我们必须在封锁的铁路护栏外面等待好几分钟，然后才能通过。在等待的时候，你经常会看着货车从你面前贴身而过——准确来说是“包厢席位”。 大部分情况下，他们的结构都非常简单：车轮、车架和(随列车行进不断晃动的)车身。但是如果你参观过DB Waggonbau Niesky股份有限公司的生产设施以后，这种印象很快就会发生改变：在这里，我们可以看到隐蔽在车厢内部的很多精细的工艺技术。然而最重要的是，车厢类型的改进都是单个单个发生的，以期着眼于各种应用情况。因此创新的解决方案往往要从细节中寻找。

因此，质量保证在生产过程范围内具有特别重要的作用。基于此，Niesky公司采用了最顶尖的测量系统，如API第三代激光跟踪仪。“我们购买跟踪仪并将其作为新产品的重要组成部分，该新产品就是瓦腾福(Vattenfall)能源公司的四轴单侧箱式倾斜斗车。相比其它货车，倾斜斗车有着更高的精度要求。在组件焊接方面，我们讨论的倾斜斗车总长度为20米，因此1mm是一个非常小的量级。如果我们使用传统的测量仪器，显然在精度、时间和必须的预备工作方面，我们会被激光跟踪仪远远地甩在身后。换句话说，移动式激光跟踪仪非常适合这些测量。”DB Waggonbau Niesky公司的质量经理Frank Hommel这样解释道。

该API激光跟踪仪允许对大型物体进行测量，即时是从很近的距离进行测量。跟踪仪激光头可以在水平反向±320°范围内，以及垂直方向-60°~ 80°范围内进行旋转，从而使测量系统可以更加接近于目标位置。通过水平和垂直方向上的两个角度以及待测距离，该三维测量系统可以计算出测量对象的坐标。由于跟踪仪质量较轻，激光头仅高36cm，待测物体位置的一些变化对测量结果丝毫没有影响。得益于跟踪仪激光头的设计，激光束不必通过反射镜或导光管而发生偏转。全面测量的不准确度因此会减少到最低限度。除了尺寸紧凑，API激光跟踪仪还是世界上最小的激光跟踪仪 – 此外，API激光跟踪仪的亮点还包括其卓越的测量范围，测量距离可达120m，测量时无需改变跟踪仪的位置。最后但同样重要的是，这种功能特性在未来的移动测量系统中，为“撒克逊人”(API激光跟踪仪英国设计人员)提供了更加多样化的应用可能性。

截至目前，铁路机车内部结构中都使用了激光跟踪仪，它于2009年中期购买，几乎完全来源于瓦腾福公司的项目工程。这辆机车用于运输煤燃烧过程中出现的大量(湿的)灰烬以及冷却下来的水。由于褐煤行业的特殊要求，该车还具有特殊的内部涂层，以确机车是不带电的。此外，瓦腾福公司机车保持着较高的功能需求：例如，完整的倒料过程是通过气缸完成的。在这个动作中，旋转接头和功能元件必须彼此100%匹配。机车框架通过料车组成一个功能单元，而且料车具有一个可移动的翼片 – 这不仅使得在组装过程中，所有的元件可以放置在一起而不会出现任何问题，同时还可以在实践中可靠工作。

API激光跟踪仪用于瓦腾福机车的日常生产中，有时它会保持三班倒的工作状态。测量在三个最大的部件上进行，包括框架、料车和襟翼。一共有五名工人，在这个测量系统上工作，从而保证每次倒班至少有一名运行人员。这些都不是测量技术专家，只是普通的生产工人而已。然而这是没有任何问题的，因为测量过程通过API公司开发的软件程序，被一步步地精确地描述和记录下来。每次待记测量点都可以在屏幕上看到，然后记录并存储下来。然后下个测量点将紧跟着重复上述过程。因此工人可以看到测量点1过了之后是测量点2，然后以此类推。最后，测量软件计算出测量结果并显示测量值。Spatial Analyzer软件通常作为测量软件使用。铁路机车建造人员对该软件的印象尤为深刻，因为任何测量点都可以重复进行测量，比如当测量水平度和界定分离状态时需要对同一个测量点进行多次操作。

Waggonbau Niesky公司和API公司展开了密切合作，并制定了相关的测量计划。设计部门需要对焊接组件的测量点进行预定义。“我们经常会遇到一些特殊的挑战，尤其是对测量点来说，在实践中它们被证明是与图纸上的测量点有所不同的。

测量支架对测量结果也会有一定的影响。因此我们会在测量计划中作出一些改变：比如在一些情况下，某些测量过程会通过一种不同的方式予以实现，为了获得正确的结果，它们往往需要一个、两个或者三个测量点。这种努力确实得到了回报，因为测量过程通过自动化程序完美运行”，API公司的销售工程师Steffen Linnemann这样说道，他主要为DB Waggonbau Niesky公司提供技术支持。

举例来说，铁路机车建设者在与API公司展开密切合作的过程中发现了一种巧妙的解决方案，该方案主要用于牵引装置安装工件的测量。该货车没有想普通货车那样存在缓冲区，而是彼此刚性联接的。因此需要预留一定的安装空间，这样您只需要激光跟踪仪就可以进行测量，甚至从外部进行测量也是可能的。因为在进行测量时，激光跟踪仪可以安装于安装空间下方，内部空间最终也可以从下面进行测量。然而撒克逊人显示了他们的框架测量技巧，因为轴承的中心线位置与框架的中性线位置相关，它应该由后者所决定。为了做到这一点，球使用了一个定位销洞。定位销和销洞一块使用，然后“四处走动”，并记录测量点。

在料车、框架和襟翼上，铁路机车建设人员也通过许多不同的方式对很多不同点进行了测量。例如，在料车上，至少100个测量点需要进行检查。

截至目前，在Niesky 公司，API激光跟踪仪一直非常可靠地运行，没有出现任何问题。对于撒克逊来说，这是非常重要的，因为他们每天都需要该测量系统。由于他们对激光跟踪仪只是上手了几个月，所以他们仍然觉得自己需要一定的学习过程。

在这方面，铁路机车的建设人员们在测量系统工作之余，仍然想学一些更多的“花样” ，以提高测量效率。这些“花样”特别适用于反射器，因为在大厅中反射器非常沾染灰尘，而且东西会脏得很快。在这些条件下，需要一定的经验才能够避免激光束的“丢失”问题。但是在API公司的帮助下，撒克逊人希望他们会很快找到解决反射器问题的长久之计。

Frank Hommel作出积极的结论：“我们邀请所有的激光跟踪仪供应商进行基准测试，最终我们决定采用API公司的激光跟踪仪，因为他们为我们提供最富吸引力的测量系统方案，包括激光跟踪仪、测量自动化、测量培训课程和费用清单明细。过去几个月证明了我们的决定是正确的，因为系统为我们证明了它的价值。”