一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，包括激光發(fā)射器、CCD攝像機(jī)、激光測距傳感器和中央處理控制系統(tǒng)，在機(jī)車行駛通過的主軌上切割出檢測窗口，激光發(fā)射器和CCD攝像機(jī)裝置在主軌的檢測窗口下方，激光測距傳感器裝置在主軌內(nèi)側(cè)正對車輪輪緣處，激光發(fā)射器照射在車輪踏面上形成代表外形尺寸的光截外形曲線，由CCD攝像機(jī)獲取光截外形曲線并且將數(shù)據(jù)傳輸給中央處理控制系統(tǒng)，激光測距傳感器測得到車輪輪緣的距離將數(shù)據(jù)傳送給中央處理控制系統(tǒng)，由中央處理控制系統(tǒng)計算得出車輪直徑。本實(shí)用新型利用激光測距傳感器輔助測量，準(zhǔn)確定位車輪踏面滾動圓的位置，實(shí)現(xiàn)車輪直徑的精確測量，結(jié)構(gòu)簡單，適用性強(qiáng)，保障了列車行駛的安全性。
【專利說明】一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)車車輛車輪的檢測裝置，尤其涉及一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]車輪是機(jī)車行走系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，車輪是機(jī)車車輛上與鋼軌相接觸的部件，車輪的作用是保證機(jī)車車輛在鋼軌上的運(yùn)行和轉(zhuǎn)向，車輪外形關(guān)鍵尺寸直接關(guān)系到行車安全。鐵路提速的大發(fā)展以及機(jī)車車輛的高密度運(yùn)行，加快了車輪的磨損速度。因此為避免出現(xiàn)外形尺寸超限的車輪還在繼續(xù)投入使用的情況，確保列車行駛的安全，需要對車輪外形尺寸進(jìn)行動態(tài)檢測。
[0003]目前激光圖像測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于精密測量，激光測量是一種非接觸式測量，不影響被測物體的運(yùn)動，精度高、測量范圍大、檢測時間短，具有很高的空間分辨率，大量的檢測設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，例如基于點(diǎn)激光的測距儀，基于線激光的光截法測量設(shè)備等。
[0004]利用測量裝置中的攝像機(jī)拍攝行進(jìn)中車輪的外形圖像，從圖像上直接獲取反映車輛車輪外形的輪廓曲線和進(jìn)行有關(guān)車輪外形尺寸參數(shù)和外形曲線的測量。目前對車輪直徑的測量方法采用的是三點(diǎn)直徑測量法:其中第一、第二點(diǎn)采用激光器發(fā)射的激光和車輪踏面的交點(diǎn)，第三點(diǎn)采用車輪踏面與鋼軌的交點(diǎn)，而在實(shí)際中，當(dāng)列車從現(xiàn)有的測量裝置經(jīng)過時，鋼軌要發(fā)生形變并且車輪會發(fā)生左右擺動，該第三點(diǎn)很難精確的定位出，因此，基于三點(diǎn)測量方式得到的車輪直徑的精度及準(zhǔn)確度無法得到保證，數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，解決目前技術(shù)中在列車行進(jìn)時，鋼軌會發(fā)生形變并且車輪會左右擺動，車輪踏面與鋼軌的交點(diǎn)很難精確定位，從而導(dǎo)致車輪直徑的測量精度和準(zhǔn)確度較差的問題。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，包括激光發(fā)射器、CXD攝像機(jī)、激光測距傳感器和中央處理控制系統(tǒng)，其特征在于，在機(jī)車行駛通過的主軌上切割出檢測窗口，激光發(fā)射器和CCD攝像機(jī)裝置在主軌的檢測窗口下方，激光測距傳感器裝置在主軌內(nèi)側(cè)正對車輪輪緣處，在車輛的車輪通過檢測窗口時，激光發(fā)射器發(fā)出沿車輪徑向的寬度很窄的光帶照射在車輪踏面上形成代表外形尺寸的光截外形曲線，由CCD攝像機(jī)獲取光截外形曲線并且將圖像數(shù)據(jù)傳輸給中央處理控制系統(tǒng)，激光測距傳感器測得到車輪輪緣的距離將數(shù)據(jù)傳送給中央處理控制系統(tǒng)，由中央處理控制系統(tǒng)計算得出車輪直徑。激光發(fā)射器發(fā)出的光帶照射在列車動態(tài)通過時的車輪上，利用光截法獲得車輪踏面的圓弧曲線，再由CCD攝像機(jī)獲得圓弧曲線的圖像信息，相比于原有技術(shù)中采用三點(diǎn)測量法來測量車輪直徑，本實(shí)用新型所采用的方法獲得的車輪踏面圓弧曲線上有N個與直徑相關(guān)的點(diǎn)，大大提高了車輪直徑測量的精準(zhǔn)度，并且圓弧曲線有一定的長度，可以更清晰直觀的測量出車輪的整體狀況，了解車輪是否有局部凹陷凸起等狀況。并且在測量時還通過激光測距傳感器獲得列車動態(tài)通過時車輪輪緣內(nèi)側(cè)距離傳感器的距離信息Si，由于實(shí)際測量時要求所測的滾動圓所在的圓弧線距離車輪輪緣內(nèi)側(cè)的距離為70mm，則Sl+70mm即為混動圓所在圓弧線距離激光測距傳感器的距離。并且車輪的輪緣始終處在懸空的狀態(tài)，不會受到磨損，因此其尺寸可以保證長期穩(wěn)定，進(jìn)而判斷出車輪的磨損是否超限，避免出現(xiàn)外形尺寸超限的車輪還在繼續(xù)投入使用的情況，確保列車行駛的安全性。
[0008]進(jìn)一步的，所述的激光發(fā)射器由兩個激光頭垂直于主軌的軸向并排組成。兩個激光頭在車輪的踏面上形成兩條圓弧曲線，提高測量的精度，同時車輪的踏面本身呈一定斜度，利用兩條圓弧曲線可更清楚的掌握車輪的磨損程度。
[0009]進(jìn)一步的，所述的主軌旁還裝置有限制車輪大幅左右擺動的護(hù)軌，護(hù)軌保證車輪按照很小的左右偏移量來行駛，保證車輪不會脫軌，提高測量的精度。
[0010]進(jìn)一步的，所述的激光發(fā)射器、CXD攝像機(jī)和激光測距傳感器裝置有平行的兩套，同時測量兩個車輪，提高測量效率。
[0011]進(jìn)一步的，所述的檢測窗口前方的主軌兩旁軌道床區(qū)外、車廂廂體的高度范圍內(nèi)安裝有與中央處理控制系統(tǒng)相連的判向及計軸計輛傳感器，并且在主軌上還裝置有車輪檢測器，車輪檢測器與中央處理控制系統(tǒng)連接。判向及計軸計輛傳感器可以判斷出機(jī)車車輛行駛方向，并且根據(jù)脈沖數(shù)目可以實(shí)現(xiàn)車輛計數(shù)，同時給出車輛到達(dá)的信號給中央處理控制系統(tǒng)，中央處理控制系統(tǒng)控制激光發(fā)射器、CCD攝像機(jī)和激光測距傳感器等部件開機(jī)并處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)車輛繼續(xù)前行，車輪通過車輪檢測器時，車輪檢測器發(fā)出車輪到達(dá)信號以及車輪速度信號給中央處理控制系統(tǒng)，中央處理控制系統(tǒng)計算出延時拍攝時刻，控制激光發(fā)射器、CXD攝像機(jī)和激光測距傳感器在精確時刻進(jìn)行記錄測量工作，實(shí)現(xiàn)全天候自動檢測，自動數(shù)據(jù)記錄，不需要人工干預(yù)。
[0012]進(jìn)一步的，所述的激光檢測裝置還裝置有蓋板保護(hù)激光測距傳感器和中央處理控制系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)備，保護(hù)設(shè)備的使用安全性，避免雨水風(fēng)沙腐蝕，提高設(shè)備的使用壽命。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]本實(shí)用新型所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置利用激光發(fā)射器照射在行駛中的列車的車輪踏面上形成代表車輪圓弧曲度的光截外形曲線，然后通過CCD攝像機(jī)將光截外形曲線拍攝獲取，并且采用激光測距傳感器輔助測量，準(zhǔn)確的定位了車輪踏面滾動圓的位置，實(shí)現(xiàn)車輪直徑的精確測量；
[0015]本實(shí)用新型在軌道的主軌旁裝置了護(hù)軌，保證車輪按照很小的左右偏移量來行駛，保證車輪不會脫軌的同時提高測量的精度；
[0016]本實(shí)用新型所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置對列車的速度限制小，允許列車通過速度達(dá)到30km/h，實(shí)現(xiàn)動態(tài)檢測，并且利用向及計軸計輛傳感器和車輪檢測器進(jìn)行全自動控制，可實(shí)現(xiàn)全天候自動檢測、自動數(shù)據(jù)記錄，完全不需要人工的干預(yù)，節(jié)省人力物力，降低使用成本；
[0017]本實(shí)用新型所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，適用性強(qiáng)，操作簡單，經(jīng)濟(jì)效益高，保障列車行駛的安全性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的工作原理示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的軌道局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例公開一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，將原有的兩點(diǎn)測量方法拓展到N點(diǎn)的直徑測量方法，同時采用激光測距傳感器輔助測量，準(zhǔn)確的定位車輪踏面滾動圓的位置，實(shí)現(xiàn)車輪直徑的精確測量。
[0023]如圖1和圖2所示，一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，包括激光發(fā)射器
1、CXD攝像機(jī)2、激光測距傳感器3和中央處理控制系統(tǒng)4，機(jī)車行駛通過的主軌5上切割出檢測窗口 6，激光發(fā)射器I和CXD攝像機(jī)2裝置在主軌5的檢測窗口 6下方，激光測距傳感器3裝置在主軌5內(nèi)側(cè)正對車輪輪緣處，主軌5旁還裝置有緊靠車輪輪緣內(nèi)側(cè)的護(hù)軌7，限制車輪大幅左右擺動，防止車輪懸空、出軌。激光發(fā)射器I由兩個激光頭垂直于主軌5的軸向并排組成，在車輛的車輪通過檢測窗口 6時，激光發(fā)射器I發(fā)出兩條沿車輪徑向的寬度很窄的光帶照射在車輪踏面上形成代表外形尺寸的光截外形曲線，由CCD攝像機(jī)2獲取光截外形曲線并且將圖像數(shù)據(jù)傳輸給中央處理控制系統(tǒng)4，激光測距傳感器3測得到車輪輪緣的距離將數(shù)據(jù)傳送給中央處理控制系統(tǒng)4，由中央處理控制系統(tǒng)4計算得出車輪直徑。
[0024]通過2個并排的激光頭及CXD攝像機(jī)2獲得列車動態(tài)通過時的車輪踏面圓弧曲線，同時通過激光測距傳感器3獲得車動態(tài)經(jīng)過的車輪輪緣內(nèi)側(cè)距離測距傳感器的距離信息SI，由于實(shí)際測量時，要求所測的滾動圓所在的圓弧線距離車輪輪緣內(nèi)側(cè)的距離為70mm，因此，Sl+70mm即為滾動圓所在的圓弧線距離激光測距傳感器3的距離，可以利用簡單的三角關(guān)系計算出車輪的直徑信息。
[0025]如圖3所示，激光發(fā)射器1、(XD攝像機(jī)2和激光測距傳感器3裝置有平行的兩套，同時測量兩個車輪。激光檢測裝置還裝置有蓋板10保護(hù)激光測距傳感器3和中央處理控制系統(tǒng)4等系統(tǒng)設(shè)備。
[0026]如圖3所示，檢測窗口 6前方的主軌5兩旁軌道床區(qū)外、車廂廂體的高度范圍內(nèi)安裝有與中央處理控制系統(tǒng)4相連的判向及計軸計輛傳感器8，并且在主軌5上還裝置有車輪檢測器9，車輪檢測器9與中央處理控制系統(tǒng)4連接。判向及計軸計輛傳感器8采用以前以后安裝的兩對對射光電開關(guān)，當(dāng)有機(jī)車車輛通過檢測區(qū)域時，先后擋斷兩支對射光電開關(guān)，中央處理控制系統(tǒng)獲得一組具有時序的脈沖信號，據(jù)此可以判斷機(jī)車車輛運(yùn)行方向；同時根據(jù)脈沖數(shù)目可以實(shí)現(xiàn)車輛計數(shù)，結(jié)合車輪檢測器的脈沖信號可實(shí)現(xiàn)每節(jié)車廂的輪對軸的計數(shù)即計軸。當(dāng)車輪通過車輪檢測器時，車輪檢測器發(fā)出車輪到達(dá)信號以及車輪速度信號給中央處理控制系統(tǒng)，中央處理控制系統(tǒng)計算出延時拍攝時刻，控制激光發(fā)射器、CCD攝像機(jī)和激光測距傳感器在精確時刻進(jìn)行記錄測量工作，實(shí)現(xiàn)全天候自動檢測，自動數(shù)據(jù)記錄，不需要人工干預(yù)。
[0027]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，包括激光發(fā)射器(1)、(XD攝像機(jī)(2)、激光測距傳感器(3)和中央處理控制系統(tǒng)(4)，其特征在于，在機(jī)車行駛通過的主軌(5)上切割出檢測窗口( 6 )，激光發(fā)射器(I)和CXD攝像機(jī)(2 )裝置在主軌(5 )的檢測窗口( 6 )下方，激光測距傳感器(3)裝置在主軌(5)內(nèi)側(cè)正對車輪輪緣處，在車輛的車輪通過檢測窗口(6 )時，激光發(fā)射器(I)發(fā)出沿車輪徑向的寬度很窄的光帶照射在車輪踏面上形成代表外形尺寸的光截外形曲線，由CCD攝像機(jī)(2)獲取光截外形曲線并且將圖像數(shù)據(jù)傳輸給中央處理控制系統(tǒng)(4)，激光測距傳感器(3)測得到車輪輪緣的距離將數(shù)據(jù)傳送給中央處理控制系統(tǒng)(4)，由中央處理控制系統(tǒng)(4)計算得出車輪直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，其特征在于，所述的激光發(fā)射器(I)由兩個激光頭垂直于主軌(5)的軸向并排組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，其特征在于，所述的主軌(5)旁還裝置有限制車輪大幅左右擺動的護(hù)軌(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，其特征在于，所述的激光發(fā)射器(1)、(XD攝像機(jī)(2)和激光測距傳感器(3)裝置有平行的兩套，同時測量兩個車輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，其特征在于，所述的檢測窗口(6)前方的主軌(5)兩旁軌道床區(qū)外、車廂廂體的高度范圍內(nèi)安裝有與中央處理控制系統(tǒng)(4)相連的判向及計軸計輛傳感器(8)，并且在主軌(5)上還裝置有車輪檢測器(9)，車輪檢測器(9)與中央處理控制系統(tǒng)(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量機(jī)車車輛車輪直徑的激光檢測裝置，其特征在于，所述的激光檢測裝置還裝置有蓋板(10 )保護(hù)激光測距傳感器(3 )和中央處理控制系統(tǒng)(4 )等系統(tǒng)設(shè)備。
【文檔編號】B61K9/12GK203739913SQ201320854594
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】楊凱, 彭建平, 彭朝勇, 張渝, 趙全軻, 王黎, 高曉蓉, 王澤勇, 戴立新 申請人:成都鐵安科技有限責(zé)任公司