鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線的製作方法

2023-06-15 15:28:11 1

專利名稱：鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷射檢測技術領域，確切地說是一種鐵路貨車鉤舌雷射檢 測自動線。
技術背景-
鐵路貨車鉤舌形狀複雜，日檢測量大且檢測難度高，目前基本依賴手 工樣板比對檢測方式。該工作方式工人勞動強度大，效率低，精度低，隨 意性強，經常發生錯檢情況，給鐵路安全埋下隱患。我們與鐵路檢測部門 合作，結合現實需求提出了鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線系統。該系統綜 合了雷射檢測、機械、計算機軟硬體、控制、測量及數據處理等多項技術， 能夠實現鐵路貨車鉤舌檢測自動化和信息化管理。該項發明能夠減輕工人 的工作強度，降低誤檢率，提高安全性、穩定性和工作效率，為鐵路貨車 鉤舌提供可靠高效的檢測手段。

發明內容
本發明的目的就是提供一種安全、穩定、髙效的鐵路貨車鉤舌雷射 檢測自動線。本發明的原理是一項用雷射掃描技術配合自動線技術，並在 計算機控制下實現工作過程控制、掃描信息處理以及檢測信息管理的一套 鐵路貨車鉤舌檢測光機電一體自動化技術，實現鐵路貨車鉤舌三維表面數 據快速測量和評估。該系統不僅通過創造性地發明獨特的檢測裝備造型使 檢測功能及效率極大地得到提高，而且由於在系統和軟體設計上的集成化 智能化的發明使系統能夠完成快速數據處理，三維模型構建及三維表面檢 測的快速評估。
本發明所達到的有益效果是能夠實現鐵路貨車鉤舌安全、穩定、高 效的工業自動化檢測和信息化管理，並為鐵路貨車鉤舌的進一步維修創造 必要條件。該項發明的可靠性設計能夠適應工業現場的惡劣環境，減輕工 人的工作強度，降低誤檢率，提高安全性、穩定性和工作效率，為列車鉤 舌提供可靠高效的檢測手段。


圖1是本發明的系統西南等軸測視圖。 圖2是本發明的系統東北等軸測視圖。 圖3是本發明的系統結構分解圖。
具體實施例方式本發明採用如下的方案實現本發明-
一種鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線系統，由鉤舌定位機構(1)、測量
旋轉機構(2)、雷射測頭定位機構(3)、雷射測頭(4)、伺服及過程控制 系統(5)、主控計算機(6)以及鉤舌工件(7)組成。鉤舌定位機構(1) 包括水平定位機構(1-1)、垂直定位機構(1-2)、叉形取件機構(1-3)、上 件工位(1-4)和卸件工位(1-5);上件工位(1-4)和卸件工位(1-5)分 別位於流水線的前後兩段，叉形取件機構(1-3)安裝於垂直定位機構(1-2) 上方，垂直定位機構(1-2)可以裝有電磁鐵。垂直定位機構(1-2)固定 於水平定位機構(1-1)滑塊上；鉤舌定位機構(1)負責工件的工位運輸 和定位。測量旋轉機構(2)位於流水線的中間工位，負責測量時的鉤舌工 件旋轉定位。雷射測頭定位機構(3)包括水平X向定位機構(3-1)和水 平Y向定位機構(3-2)，位於測量旋轉機構(2)後側；水平Y向定位機 構(3-2)承載雷射測頭(4)安裝於水平X向定位機構(3-1)滑塊上；激 光測頭定位機構(3)負責測量過程中對雷射測頭的定位。雷射測頭(4) 固定於水平Y向定位機構(3-2)支架上，負責測量鉤舌工件型面幾何信息。 伺服及過程控制系統(5)通過動力電纜及信號電纜連接伺服執行器及各個 信號採集單元，包括伺服控制器和PLC等電氣系統，負責控制伺服電動機 運轉，採集各種開關量以及控制系統工作流程。主控計算機(6)通過信號 電纜連接伺服及過程控制系統(5)，負責採集雷射測頭測量信息，監控PLC 工作狀態，計算測量結果和各種信息管理。 系統工作的步驟是
1) 將待檢鉤舌工件(7)固定於上件工位(1-4);
2) 通過主控計算機(6)輸入待測鉤舌工件(7)的參數，並自動規劃 出掃描路徑；
3) 鉤舌定位機構(1)的叉形取件機構(1-3)將鉤舌工件(7)從上件 工位取下，並運送至測量旋轉機構(2)工位；
4) 測量旋轉機構(2)定位檢測位置1，測頭定位機構(3)驅動雷射 測頭(4)對鉤舌工件(7)第一面進行掃描；
5) 測量旋轉機構(2)旋轉90°定位檢測位置2，測頭定位機構(3) 驅動雷射測頭(4)對鉤舌工件(7)第二面進行掃描；
6) 測量旋轉機構(2)旋轉90°定位檢測位置3，測頭定位機構G) 驅動雷射測頭(4)對鉤舌工件(7)第三面進行掃描；
7) 測量旋轉機構(2)旋轉90°定位檢測位置4，測頭定位機構(3) 驅動雷射測頭(4)對鉤舌工件(7)第四面進行掃描；
8) 主控計算機(6)對數據進行後處理，計算目標數據並與參考值比
4較生成檢測報告；
9) 鉤舌定位機構(1)的叉形取件機構(1-3)將鉤舌工件(7)從檢測 工位取下，並運送至卸件工位(1-5);
10) 鉤舌定位機構(1)空載將叉形取件機構(1-3)返回到上件工位 (1-4);
11) 返回到第l)步，進入下一工件的檢測。
雷射測頭的測量誤差^0.05mm，測量機構的定位誤差^0.02 mm，轉 臺旋轉^0.0r 。系統的總體測量精度優於0.07 mm，可以滿足鐵路貨車鉤 舌在線測量精度要求。工作時間由工件的運送定位速度和雷射測頭掃描速 度決定，單個鉤舌檢測時間小於2min。
下面結合前述的操作步驟說明最佳實施實例如下-
列車鉤舌工件(7)工作於三個工位，即上件工位(1-4)、測量旋轉機 構(2)和卸件工位(1-5)。這三個工位運輸和定位是由鉤舌定位機構(1) 實現的。
鉤舌定位機構(1)的取件叉形機構(1-3)固定於由伺服電機驅動的 滾珠絲槓和導槓垂直運動(1-2)機構上。其構成的垂直升降取料模組能夠 將工件從三個工位上取下和放上。垂直升降取料模組固定於由伺服電機驅 動的滾珠絲槓和線性導軌水平運動機構(1-1)上，實現三個工位的運達。
在檢測工位上，工件被放置在測量旋轉機構(2)的固定託上由旋轉機 構帶動實現0度90度180度和270度四個檢測位置的定位。為實現旋轉工 位的較佳的動態效果，本發明採用同步帶雙級減速設計。在主輸出軸採用 高解析度(80000)的光電編碼器實現旋轉角度的精密測量用以補償旋轉定 位誤差。
為實現不同角度的測量，雷射測頭(4)採用單目四雷射測頭非接觸式 測量方式。雷射光源採用650nm半導體雷射器,線型雷射束寬度小於lmm， CCD信號採集系統採用成一定角度的CCD攝象頭。
雷射測頭(4)固定於測頭定位機構(3)的水平Y向定位機構(3-2) 滑軌滑塊的連接板上，並由伺服電機驅動滾珠絲槓使雷射測頭做水平Y向 精密定位。水平Y向定位機構(3-2)又固定於水平X向定位機構(3-1)， 同樣由伺服電機驅動滾珠絲槓使測頭做精密水平X嚮往復運動，從而實現 測頭的高精度二維定位。
權利要求
1.一種鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線，其特徵在於由鉤舌定位機構(1)、測量旋轉機構(2)、雷射測頭定位機構(3)、雷射測頭(4)、伺服及過程控制系統(5)、主控計算機(6)以及鉤舌工件(7)組成，鉤舌定位機構(1)和測量旋轉機構(2)構成鉤舌傳送流水線，雷射測頭定位機構(3)安裝在流水線測量旋轉機構(2)後側，雷射測頭(4)固定於雷射測頭定位機構(3)上，伺服及過程控制系統(5)通過動力電纜及信號電纜與各個伺服執行器及信號單元連接，主控計算機(6)通過信號電纜與伺服及過程控制系統(5)相連，鉤舌工件(7)在流水線上由鉤舌定位機構(1)傳送於上料工位、檢測工位及卸料工位。
2. 根據權利要求1所述的鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線，其特徵在於 鉤舌定位機構(1)包括水平定位機構(1-1)、垂直定位機構(1-2)、叉形 取件機構(1-3)、上件工位(1-4)和卸件工位(1-5)，上件工位(1-4)和 卸件工位(1-5)分別位於流水線的前後兩段，帶電磁定位的叉形取件機構(1-3)安裝於垂直定位機構(1-2)上方，垂直定位機構(1-2)固定於水 平定位機構(1-1)滑塊上，鉤舌定位機構(1)負責工件的工位運輸和定 位；測量旋轉機構(2)位於流水線的中間工位，通過雙級同步帶減速，主 轉軸裝有高精度旋轉編碼器對旋轉誤差進行補償，負責測量時的鉤舌工件 旋轉定位。
3. 根據權利要求1所述的鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線，其特徵在於 雷射測頭定位機構(3)包括水平X向定位機構(3-1)和水平Y向定位機 構(3-2)，位於測量旋轉機構(2)後側，水平Y向定位機構G-2)承載 雷射測頭(4)安裝於水平X向定位機構(3-1)滑塊上，雷射測頭定位機 構(3)負責測量過程中對雷射測頭的定位；雷射測頭(4)固定於水平Y 向定位機構(3-2)支架上，應用非接觸雷射測量檢測鉤舌工件磨耗信息。
4. 根據權利要求1所述的鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線其特徵在於 伺服及過程控制系統(5)通過動力電纜及信號電纜連接伺服執行器及各個 信號採集單元，包括伺服控制器和PLC電氣系統，負責控制伺服電動機運 轉，採集各種開關量以及控制系統工作流程，主控計算機(6)通過信號電 纜連接伺服及過程控制系統(5)，負責採集雷射測頭測量信息，監控PLC 工作狀態，計算測量結果和各種信息管理。
全文摘要
鐵路貨車鉤舌雷射檢測自動線屬於製造技術領域。這是一項用雷射掃描技術配合自動流水線技術，實現工作過程控制、掃描信息處理以及檢測信息管理的鉤舌檢測光機電一體自動化設備。系統由鉤舌定位機構、測量旋轉機構、測頭定位機構、雷射測頭、伺服及過程控制系統以及主控計算機組成。鉤舌定位機構和測量旋轉機構構成鉤舌傳送流水線，雷射測頭固定於雷射測頭定位機構上，伺服及過程控制系統通過動力電纜及信號電纜與各個伺服執行器及信號單元連接，主控計算機通過信號電纜與伺服及過程控制系統相連，鉤舌工件在流水線上由鉤舌定位機構傳送於上料工位、檢測工位及卸料工位。本發明可以代替手工模板檢測，檢測結果準確、滿足鐵路工業現場的各項需求。
文檔編號G01B11/24GK101672622SQ20091018753
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者洋 汪, 英 胡, 孜 馬, 進 黃 申請人:大連海事大學