Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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CALIBRATION METHOD AND SYSTEM FOR INCIDENT ANGLE OF PORTABLE HIGH-PRESSURE WATER JET FOR STEEL RAIL GRINDING
A calibration method and system for an incident angle of a portable high-pressure water jet for steel rail grinding. In the calibration method, firstly, original data of an acceleration and an angular velocity is collected by using an accelerometer and a gyroscope; three-axis acceleration data and three-axis angular velocity data are solved by combining the sensitivities of two sensors, i.e. the accelerometer and the gyroscope; then, an inertial force vector of the accelerometer is calculated by means of a definition, and a first group of included angle data between the vector and each axis is obtained; the three-axis angular velocity data which is obtained by the gyroscope and is less affected by an external vibration is taken as a second group of included angle data; and a first-order complementary algorithm is applied to the two groups of data, so as to obtain an accurate value, thereby determining a final incident angle. By means of the calibration method, the disadvantages of an accelerometer and a gyroscope are complementary, and the problem of mechanical vibration and noise bringing about an error during the calibration of an incident angle of a water jet for steel rail grinding is solved. The calibration system for an incident angle of a portable high-pressure water jet for steel rail grinding comprises a sensor unit (11) for collecting original data of an acceleration and an angular velocity, a control unit (12) for performing calculation to obtain a first group of incident angles, a second group of incident angles and a final incident angle, and a display screen (2), wherein the control unit (12) is in signal communication with the sensor unit (11) and the display screen (2), respectively.
Procédé et système d'étalonnage pour un angle d'incidence d'un jet d'eau haute pression portable pour le meulage de rail en acier. Dans le procédé d'étalonnage, premièrement, des données d'origine d'une accélération et d'une vitesse angulaire sont collectées en utilisant un accéléromètre et un gyroscope ; les données d'accélération à trois axes et les données de vitesse angulaire à trois axes sont résolues en combinant les sensibilités de deux capteurs, c'est-à-dire l'accéléromètre et le gyroscope ; puis, un vecteur de force d'inertie de l'accéléromètre est calculé au moyen d'une définition, et un premier groupe de données d'angle inclus entre le vecteur et chaque axe est obtenu ; les données de vitesse angulaire à trois axes qui sont obtenues par le gyroscope et qui sont moins affectées par une vibration externe sont prises comme second groupe de données d'angle inclus ; et un algorithme complémentaire de premier ordre est appliqué aux deux groupes de données de façon à obtenir une valeur précise, ce qui permet de déterminer un angle d'incidence final. Au moyen du procédé d'étalonnage, les inconvénients d'un accéléromètre et d'un gyroscope sont complémentaires, et le problème de vibration mécanique et de bruit entraînant une erreur pendant l'étalonnage d'un angle d'incidence d'un jet d'eau pour le meulage de rail en acier est résolu. Le système d'étalonnage pour un angle d'incidence d'un jet d'eau haute pression portable pour meulage de rail en acier comprend une unité de capteur (11) pour collecter des données d'origine d'une accélération et d'une vitesse angulaire, une unité de commande (12) pour effectuer un calcul pour obtenir un premier groupe d'angles d'incidence, un second groupe d'angles d'incidence et un angle d'incidence final, et un écran d'affichage (2), l'unité de commande (12) étant en communication de signal avec l'unité de capteur (11) et l'écran d'affichage (2), respectivement.
一种便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定方法及系统。该标定方法为先采用加速度计和陀螺仪采集加速度和角速度的原始数据，结合加速度计和陀螺仪这两种传感器的灵敏度求得三轴加速度数据和三轴角速度数据，然后通过定义计算出加速度计的惯性力矢量，并得出该矢量与各轴之间的第一组夹角数据，将受外界振动影响较小的陀螺仪得到的三轴角速度数据作为第二组夹角数据，将该两组数据采用一阶互补算法得到精确值从而确定最终入射角度，该标定方法将加速度计和陀螺仪劣势互补，解决了水射流钢轨打磨入射角标定时机械振动和噪声带来误差的问题。便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定系统则包括采集加速度和角速度原始数据的传感器单元（11）、计算得出第一组入射角度、第二组入射角度和最终入射角度的控制单元（12）和显示屏（2），控制单元（12）分别与传感器单元（11）和显示屏（2）信号连通。
CALIBRATION METHOD AND SYSTEM FOR INCIDENT ANGLE OF PORTABLE HIGH-PRESSURE WATER JET FOR STEEL RAIL GRINDING
A calibration method and system for an incident angle of a portable high-pressure water jet for steel rail grinding. In the calibration method, firstly, original data of an acceleration and an angular velocity is collected by using an accelerometer and a gyroscope; three-axis acceleration data and three-axis angular velocity data are solved by combining the sensitivities of two sensors, i.e. the accelerometer and the gyroscope; then, an inertial force vector of the accelerometer is calculated by means of a definition, and a first group of included angle data between the vector and each axis is obtained; the three-axis angular velocity data which is obtained by the gyroscope and is less affected by an external vibration is taken as a second group of included angle data; and a first-order complementary algorithm is applied to the two groups of data, so as to obtain an accurate value, thereby determining a final incident angle. By means of the calibration method, the disadvantages of an accelerometer and a gyroscope are complementary, and the problem of mechanical vibration and noise bringing about an error during the calibration of an incident angle of a water jet for steel rail grinding is solved. The calibration system for an incident angle of a portable high-pressure water jet for steel rail grinding comprises a sensor unit (11) for collecting original data of an acceleration and an angular velocity, a control unit (12) for performing calculation to obtain a first group of incident angles, a second group of incident angles and a final incident angle, and a display screen (2), wherein the control unit (12) is in signal communication with the sensor unit (11) and the display screen (2), respectively.
Procédé et système d'étalonnage pour un angle d'incidence d'un jet d'eau haute pression portable pour le meulage de rail en acier. Dans le procédé d'étalonnage, premièrement, des données d'origine d'une accélération et d'une vitesse angulaire sont collectées en utilisant un accéléromètre et un gyroscope ; les données d'accélération à trois axes et les données de vitesse angulaire à trois axes sont résolues en combinant les sensibilités de deux capteurs, c'est-à-dire l'accéléromètre et le gyroscope ; puis, un vecteur de force d'inertie de l'accéléromètre est calculé au moyen d'une définition, et un premier groupe de données d'angle inclus entre le vecteur et chaque axe est obtenu ; les données de vitesse angulaire à trois axes qui sont obtenues par le gyroscope et qui sont moins affectées par une vibration externe sont prises comme second groupe de données d'angle inclus ; et un algorithme complémentaire de premier ordre est appliqué aux deux groupes de données de façon à obtenir une valeur précise, ce qui permet de déterminer un angle d'incidence final. Au moyen du procédé d'étalonnage, les inconvénients d'un accéléromètre et d'un gyroscope sont complémentaires, et le problème de vibration mécanique et de bruit entraînant une erreur pendant l'étalonnage d'un angle d'incidence d'un jet d'eau pour le meulage de rail en acier est résolu. Le système d'étalonnage pour un angle d'incidence d'un jet d'eau haute pression portable pour meulage de rail en acier comprend une unité de capteur (11) pour collecter des données d'origine d'une accélération et d'une vitesse angulaire, une unité de commande (12) pour effectuer un calcul pour obtenir un premier groupe d'angles d'incidence, un second groupe d'angles d'incidence et un angle d'incidence final, et un écran d'affichage (2), l'unité de commande (12) étant en communication de signal avec l'unité de capteur (11) et l'écran d'affichage (2), respectivement.
一种便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定方法及系统。该标定方法为先采用加速度计和陀螺仪采集加速度和角速度的原始数据，结合加速度计和陀螺仪这两种传感器的灵敏度求得三轴加速度数据和三轴角速度数据，然后通过定义计算出加速度计的惯性力矢量，并得出该矢量与各轴之间的第一组夹角数据，将受外界振动影响较小的陀螺仪得到的三轴角速度数据作为第二组夹角数据，将该两组数据采用一阶互补算法得到精确值从而确定最终入射角度，该标定方法将加速度计和陀螺仪劣势互补，解决了水射流钢轨打磨入射角标定时机械振动和噪声带来误差的问题。便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定系统则包括采集加速度和角速度原始数据的传感器单元（11）、计算得出第一组入射角度、第二组入射角度和最终入射角度的控制单元（12）和显示屏（2），控制单元（12）分别与传感器单元（11）和显示屏（2）信号连通。
CALIBRATION METHOD AND SYSTEM FOR INCIDENT ANGLE OF PORTABLE HIGH-PRESSURE WATER JET FOR STEEL RAIL GRINDING
PROCÉDÉ ET SYSTÈME D'ÉTALONNAGE POUR UN ANGLE D'INCIDENCE D'UN JET D'EAU HAUTE PRESSION PORTABLE POUR MEULAGE DE RAIL EN ACIER
一种便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定方法及系统
LI DENG (Autor:in) / CHEN TIANYI (Autor:in) / WU SHIJING (Autor:in) / ZHOU ZHIYU (Autor:in) / ZHANG KUN (Autor:in) / WU ZIQUAN (Autor:in)
06.07.2023
Patent
Elektronische Ressource
Chinesisch
IPC:
E01B
PERMANENT WAY
,
Gleisoberbau
Steel rail grinding angle calibration device, system and method
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