專利名稱：用于測(cè)定鐵路用車輪不圓度和直徑的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為車輪凸緣最大高度和最小高度間的差值的車輪不圓度的測(cè)定，基于這一事實(shí)車輪凸緣周邊還是圓形的，這樣，當(dāng)滾動(dòng)帶滾動(dòng)時(shí)，伴隨輪子的滾動(dòng)過程就產(chǎn)生車輪凸緣高度的變化。在這種測(cè)量中采用人工視覺。
平均凸緣高度作為凸緣的平均和真實(shí)的高度值。
如果測(cè)定了最后的滾動(dòng)帶車床加工的直徑，加上最后的車床加工的凸緣的高度的兩倍，再減去該設(shè)備凸緣高度的平均值的兩倍，就可以得到滾動(dòng)帶的當(dāng)前直徑。
利用合適的計(jì)算機(jī)化的設(shè)備支持，就可以測(cè)定“滾動(dòng)直徑橢圓化和平均直徑值”參數(shù)。
測(cè)定鐵路用車輪不圓度和直徑的現(xiàn)有技術(shù)是基于機(jī)械接觸，未采用人工視覺。盡管如此，人工視覺技術(shù)已經(jīng)被用來測(cè)定鐵路車輛車輪的不同滾動(dòng)參數(shù)，比如本申請(qǐng)人的EP-A-0751371文件中。
對(duì)于一列以5-10千米/小時(shí)的速度在鐵軌上運(yùn)行的火車，本發(fā)明投射數(shù)條集束光線于要測(cè)定的車輪上，比如四條光線，這樣所投射的光線連續(xù)地干涉車輪的凸緣和滾動(dòng)帶。集束光線光源可以是圓柱形激光器。
由集束光線產(chǎn)生的圖像通過不透明的濾光器被電視攝像機(jī)以每秒鐘50-76幅的速度拍攝，這些圖像被送到一個(gè)用于后期處理的計(jì)算機(jī)中。
測(cè)定裝置的長(zhǎng)度應(yīng)等于或小于最小值為1.8米的轉(zhuǎn)向架軸距。最好安裝距離比轉(zhuǎn)向架軸距短200毫米。
在這些條件下，車輪完整一周的情況不會(huì)被測(cè)到，這樣就需要將基本的安裝距離翻倍或三倍直到可以測(cè)定整個(gè)車輪的情況。
參照如下附圖，將更詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1顯示了本發(fā)明的裝置的整體布置情況；
圖2顯示了車輪的單軌滾動(dòng)，光束的干涉和被測(cè)量的參數(shù)。
首先參照?qǐng)D1，轉(zhuǎn)向架B隨同沿滾動(dòng)區(qū)域2滾動(dòng)的被測(cè)車輪1一同被觀察，集束光線光源3發(fā)射在距離L段與滾動(dòng)輪干涉的集束光線。這一距離被選為等于或小于1.8米，或者可以按等式L＝D/2*π計(jì)算，此處D是圖1所示車輪的直徑。
一個(gè)不透明的濾光器4使得所獲得的圖像如圖2所示，攝像機(jī)物鏡5以每秒鐘50-76幅的速度拍攝被投射到不透明濾光器4上的視頻圖像。
被電視攝像機(jī)5拍攝到的圖像被送到用于后期處理的計(jì)算機(jī)6中。
如圖1所示的裝置，還需配置觸發(fā)系統(tǒng)7才完整。該系統(tǒng)檢測(cè)車輪1的存在與否并啟動(dòng)和關(guān)閉測(cè)量設(shè)備。
參照?qǐng)D2，在滾動(dòng)區(qū)域2內(nèi)有一個(gè)鐵軌，被測(cè)量的車輪1斜靠在所述鐵軌上，保護(hù)軌8在測(cè)量過程中保持車輪中心不偏離。
相似的，在圖2中，可以看到由電視攝像機(jī)5拍攝到的車輪與集束光線9的干涉圖像，這些干涉圖像被送到圖1所示的計(jì)算機(jī)6中，測(cè)量值K1，K2，K3和b以及a1，a2，a3就可以得到，因此可以得到車輪滾動(dòng)過程中的幾個(gè)點(diǎn)處的高度測(cè)量值h1，h2，h3。所有這些測(cè)量值如圖2所示。
為了測(cè)量整個(gè)車輪運(yùn)動(dòng)的情況，就需要將50-76之間的值每三個(gè)分為一組。
比較h1i，h2i和h3i值，三個(gè)滾動(dòng)圓C1，C2，C3的橢圓化程度就是himax和himin之間的差值。
由圖2可以得到，滿足下列等式h1＝k1+a1-bh2＝k2+a2-bh3＝k3+a3-bh2值的平均值是高度的平均值，由下列比率表示hm=Σh2ihi]]>相似的還滿足下列等式；Dma＝Dm+2h-2hm
此處，Dm是最后機(jī)加工中測(cè)定的直徑，h是在最后機(jī)加工中測(cè)定的凸緣的高度，Dhma是當(dāng)前車輪直徑，hm是當(dāng)前車輪凸緣的高度。
通過使用本發(fā)明的裝置，就可以通過人工視覺測(cè)定車輪滾動(dòng)過程中的滾動(dòng)高度，還可以得到滾動(dòng)圓的橢圓化程度，也就是車輪滾動(dòng)過程中不同的滾動(dòng)圓的hmax與hmin之間的差值。
相似的，利用本發(fā)明的裝置，還可以從最后機(jī)加工中測(cè)定的滾動(dòng)直徑并同時(shí)考慮距車輪內(nèi)表面70毫米處滾動(dòng)圓的平均高度，從而得到滾動(dòng)直徑。
盡管上面集中描述了本發(fā)明的基本特征，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員可以有一些變化或修改。為此，本發(fā)明的范圍僅由隨附的權(quán)利要求書的內(nèi)容限定。
權(quán)利要求
1.一種利用人工視覺技術(shù)測(cè)量鐵路用車輪不圓度和直徑的裝置，其特征在于，對(duì)鐵軌的每一邊，它包括要進(jìn)行測(cè)量的鐵路用車輪(1)以5-10千米/小時(shí)在上面運(yùn)行的滾動(dòng)鐵軌(2)；確保所述鐵軌(1)在測(cè)量過程中不偏離中心的保護(hù)軌(8)；多個(gè)在車輪(1)上投射集束光線(9)的集束光線光源(3)，這樣，它們可以連續(xù)干涉車輪凸緣和滾動(dòng)帶；由所述集束光線(9)所產(chǎn)生的圖像投射于其上的不透明濾光器(4)；用于拍攝投射在不透明濾光器(4)上的圖像的電視攝像機(jī)(5)；連接到電視攝像機(jī)(5)上并將拍攝的圖像隨后進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)(6)；以及用于檢測(cè)車輪(1)的存在與否并啟動(dòng)和關(guān)閉測(cè)量設(shè)備的觸發(fā)系統(tǒng)(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，電視攝像機(jī)(5)用來以每秒50-76幅的速度拍攝和存儲(chǔ)圖像。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，測(cè)量長(zhǎng)度(L)等于或小于轉(zhuǎn)向架軸距，最好比所述軸距短200毫米。
4.按照權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該裝置包括四個(gè)集束光線光源(3)。
5.按照權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述集束光線光源(3)是圓柱形激光器。
6.一種使用按照權(quán)利要求1至5中所述的裝置來測(cè)定鐵路用車輪的不圓度和直徑的方法，其特征在于，測(cè)量設(shè)備由觸發(fā)系統(tǒng)(7)啟動(dòng)；多個(gè)集束光線(9)由集束光線光源(3)投射到要測(cè)量的車輪(1)上，最好為四束，這樣所述光線連續(xù)地干涉車輪凸緣和滾動(dòng)帶；由集束光線(9)產(chǎn)生的圖像投射到不透明的濾光器(4)上；投射到不透明濾光器(4)上的圖像被電視攝像機(jī)(5)拍攝并存儲(chǔ)在所述攝像機(jī)中；電視攝像機(jī)(5)將圖像送到用于后期處理的計(jì)算機(jī)(6)中。
全文摘要
測(cè)量鐵路用車輪不圓度和直徑的裝置及方法使用滾動(dòng)鐵軌(2)及保護(hù)軌(8)。多個(gè)集束光線光源(3)在車輪(1)上投射集束光線(9),以便連續(xù)干涉車輪凸緣和滾動(dòng)帶,由所述集束光線產(chǎn)生的圖像投射于不透明濾光器(4)上。電視攝像機(jī)(5)拍攝不透明濾光器上的圖像并把圖像送到隨后進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)(6)。測(cè)量過程由檢測(cè)車輪(1)的存在與否并啟動(dòng)和關(guān)閉測(cè)量系統(tǒng)的觸發(fā)系統(tǒng)(7)初始化。本發(fā)明可用于鐵路用車輪的維修和保養(yǎng)。
文檔編號(hào)G01B11/30GK1247973SQ9911117
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1999年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者何塞·路易斯·洛佩斯·戈麥斯, 安赫爾·路易斯·桑切斯·雷韋爾塔, 卡洛斯·哈維爾·戈麥斯·戈麥斯 申請(qǐng)人:帕朋佩斯-塔爾戈股份有限公司