輪對三維外形自動檢測裝置的製作方法
2023-04-25 12:42:56 2
專利名稱：輪對三維外形自動檢測裝置的製作方法
技術領域：
本申請涉及自動測量技術領域，特別是涉及一種用於機車車輛的輪對三維外形自 動檢測裝置。
背景技術：
機車車輛輪對三維外形不僅能夠反映出輪對各個截面的基本參數，還能夠反映輪 對各個截面之間相對關係，輪對各個截面的基本參數及各個截面之間的相對關係涉及到輪 對加工、運行和檢修的每一個環節，關係著輪對的質量及機車車輛的安全。近年來，由於列 車向高速重載方向發展，使得列車輪對的磨耗加劇，檢修周期縮短，導致各機務車輛檢修段 的工作量加大，因此需要及時準確地掌握輪對三維外形幾何尺寸的相關數據。現有的輪對檢測裝置通常採用非接觸式測量方法，如申請號為「200620023308. 9」 的中國專利公開了 「一種鐵路車輛輪對自動檢測裝置」，該檢測裝置由4隻超聲波傳感器、5 套CCD圖像傳感器、數據採集卡、圖像採集卡和工控機組成，4隻超聲波傳感器通過數據採 集卡與工控機連接，5套圖像傳感器通過圖像採集卡也與工控機連接，4支超聲波傳感器和 5套圖像傳感器分別將各自採集的數據發送給工控機，工控機根據接收到的數據計算輪對 基本參數。通過對現有技術研究，申請人發現現有的輪對檢測裝置存在以下問題1、需要部 署多個CCD相機和傳感器，機械機構較為複雜，故障發生率相對較高，而且CCD相機需經常 標定，且系統標定較為複雜，檢測效率低；2、現有的輪對檢測裝置檢測的只是輪對的某一個 平面或曲面的基本參數，而忽視了輪對上各個截面之間的相對關係，因此無法得到輪對的 整體情況，不能得到能夠直觀反映輪對整體狀況的輪對三維外形。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供一種用於機車車輛的輪對三維外形自動檢測裝置，該 裝置不僅可以實現對輪對的三維外形檢測，而且結構簡單，檢測系統標定簡單、快捷，檢測 效率高。為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案一種輪對三維外形自動檢測裝置，包括設有可伸縮部件的輪對推進推出機構，所述可伸縮部件的伸縮可將待檢輪對推入 及推出待檢測工位；設有升降部件與動力裝置的輪對舉升旋轉機構，所述升降部件可將位於待檢測工 位的所述待檢輪對夾起並提升至檢測工位，且當檢測完成後，可將所述待檢輪對由檢測工 位降至待檢測工位，所述動力裝置可與位於檢測工位的所述待檢輪對相接觸並可帶動所述 待檢輪對旋轉；由隨所述待檢輪對旋轉的編碼器、分別設置在所述待檢輪對兩個車輪輪緣外側的 2個2D傳感器和分別設置在所述待檢輪對兩個車輪輪輞內側的2個雷射位移傳感器組成的輪對測量單元，所述測量單元的各部分對位於檢測工位的所述待檢輪對進行測量，並將測 量數據發送出去；與所述輪對測量單元相連的數據處理單元，接收所述輪對測量單元發送的測量數 據，並根據接收的測量數據計算所述待檢輪對的基本參數及繪出待檢輪對的三維外形曲 線，與所述輪對推進推出機構、所述輪對舉升旋轉機構、所述輪對測量單元及所述數 據處理單元相連的控制單元，控制所述輪對外形自動檢測裝置各部件的工作狀態，以完成 檢測過程。優選地，所述編碼器與所述輪對舉升旋轉機構動力裝置的轉軸相接觸，由所述輪 對舉升旋轉機構動力裝置的轉軸帶動旋轉。優選地，所述編碼器與所述待檢輪對的踏面相接觸，由所述待檢輪對帶動旋轉。優選地，所述2個2D傳感器和2個雷射位移傳感器分別於所述編碼器分別相連， 且受所述編碼器控制進行數據採集。優選地，所述待檢輪對的基本參數包括輪緣高度、輪輞寬度、輪緣厚度、QR值、輪 內距、端面跳動數據、輪徑、輪徑差、車輪偏心、踏面擦傷長度和踏面剝離長度。優選地，進一步包括與所述數據處理單元相連的列印裝置，用於列印所述待檢輪 對的基本參數和待檢輪對的三維外形曲線。優選地，進一步包括與所述數據處理單元相連的顯示裝置，用於顯示測量數據和 /或待檢輪對的基本參數和待檢輪對的三維外形曲線。優選地，進一步包括與所述數據處理單元相連的存儲裝置，用於存儲測量數據、 待檢輪對的基本參數和/或待檢輪對的三維外形曲線。優選地，所述可伸縮部件和升降部件為氣缸或油缸。優選地，所述動力裝置為電動機。由以上本申請實施例提供的技術方案可見，該輪對三維外形自動檢測裝置的輪對 測量單元包括2個2D傳感器、2個雷射位移傳感器和一個編碼器，設置在兩個車輪輪輞內側 的2個雷射位移傳感器可以獲得待檢輪對輪輞內側在水平Y向的數據，設置在輪緣外側的 2D傳感器可以獲取待檢輪對外緣的外形曲線的Z向和Y向數據，而隨所述待檢輪對轉動的 編碼器可以獲取待檢輪對外形曲線的X向數據，通過上述測量數據相互結合，不僅可以得 到輪對的基本參數，而且還可以得到輪對的三維外形曲線。因此，與現有技術相比，該輪對三維外形自動檢測裝置結構簡單，系統標定簡單、 快捷，而且得到三維外形曲線是對待檢輪對的三維復原，可以直觀地反映待檢輪對的整體 狀況。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種輪對三維外形自動檢測裝置的結構示意圖；[0026]圖2為本申請實施例提供的一種輪對測量單元的分布示意圖；圖3為本申請實施例提供的另一種輪對測量單元的分布示意圖；圖4為本申請實施例提供的另一種輪對三維外形自動檢測裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護 的範圍。實施例一圖1為本申請實施例提供的一種輪對三維外形自動檢測裝置的結構示意圖。如圖1所示，該輪對三維外形自動檢測裝置包括輪對推進推出機構1、輪對舉升 旋轉機構2、輪對測量單元3、數據處理單元4和控制單元5，其中控制單元5分別與其它各 部分相連，並且控制輪對外形自動檢測裝置其它各部分的工作狀態，以完成檢測過程。輪對推進推出機構1的主體部分為至少一個可伸縮部件，例如氣缸或油缸，通過 可伸縮部件的伸縮可將待檢輪對推入及推出待檢測工位，為檢測做準備。輪對舉升旋轉機構2設置在與待檢測工位相對應的位置，其主體部分為升降部件 與動力裝置，例如帶有電動機的氣缸或帶有電動機的油缸，並且升降部件可將進入待檢測 工位的待檢輪對夾起並提升至檢測工位，且當檢測完成後，升降部件還可將待檢輪對由檢 測工位降至待檢測工位，而動力裝置可與位於檢測工位的待檢輪對相接觸並可帶動待檢輪 對旋轉。圖2為本申請實施例提供的輪對測量單元的分布示意圖。圖中6為待檢輪對，如圖2所示，輪對測量單元3包括編碼器31、第一 2D傳感器 32、第二 2D傳感器33、第一雷射位移傳感器34和第二雷射位移傳感器35，其中，編碼器31 可隨待檢輪對6 —起轉動，用於測量車輪的轉動數據；第一 2D傳感器32位於待檢輪對6左 側車輪輪緣的外側，第二 2D傳感器33位於待檢輪對6右側車輪輪緣的外側，兩個2D傳感 器分別測量待檢輪對6的兩個車輪的踏面曲線；第一雷射位移傳感器34位於待檢輪對6左 側車輪輪輞的內側，第二雷射位移傳感器35位於待檢輪對6右側車輪輪輞的內側，兩個激 光位移傳感器分別測量待檢輪對6的兩個車輪輪輞內側的水平位置。本申請實施例中，如圖2所示，編碼器31與輪對舉升旋轉機構2上動力裝置的轉 軸相接觸，在輪對舉升旋轉機構2動力裝置的轉軸的帶動下旋轉。編碼器31還可以分別於 第一 2D傳感器32、第二 2D傳感器33、第一雷射位移傳感器34和第二雷射位移傳感器35相 連，且當編碼器31檢測到車輪轉動後，向與其相連的各個傳感器輸出脈衝信號，控制各個 傳感器進行數據採集。此外，本領域普通技術人員應該知道，本申請實施例中，編碼器31與 動力裝置的轉軸相接觸只是本申請的一個優選實施例，在本申請其他實施例中，如圖3所 示，編碼器31還可以與待檢輪對6的踏面相接觸，在待檢輪對6的帶動下旋轉。數據處理單元4與輪對測量單元3中的各組成部分相連接，接收輪對測量單元3 發送的測量數據，並根據測量數據計算待檢輪對6的各項基本參數及繪出待檢輪對的三維外形曲線。第一雷射位移傳感器34和第二雷射位移傳感器35之間的距離為L，其距離各自對 應車輪輪輞的內側的距離分別為Ll和L2。下面以右側車輪為例，各項基本參數的定義如下首先將車輪踏面上與其對應的雷射位移傳感器的距離為L2加70mm處的點作為滾 動圓基準點P，這個點與待檢輪對的輪緣高度、輪緣厚度、QR、輪徑都直接關聯。1、輪緣高度將車輪踏面上與其對應的雷射位移傳感器的距離為L2加16mm處的 點作為高度測量點H，其與滾動圓基準點P之間的高度差即為輪緣高度。2、輪緣厚度將沿車輪踏面向上、且距離滾動圓基準點P垂直距離為IOmm處的點 作為輪緣厚度測量點Q，輪緣厚度測量點Q與其相對應的雷射位移傳感器之間的水平距離 減去L2得到的值即為輪緣厚度。3、QR值將輪緣頂點與圓基準點P之間、且與輪緣定點高度差為2mm的點作為R， 則R與輪緣厚度測量點Q之間的水平距離即為QR值。4、根據Ll和L2的變化即可得到端面跳動數據。5、輪內距第一雷射位移傳感器34和第二雷射位移傳感器35距離各自對應車輪 輪輞的內側的距離Ll和L2及它們兩個之間的距離L之和為輪內距，即L1+L2+L。6、輪徑第二 2D傳感器與轉動軸之間的距離減去第二 2D傳感器與圓基準點P之 間的距離得到的差值的兩倍即為輪徑。7、輪輞寬度第二 2D傳感器拐角處Y向坐標減去第二雷射位移傳感器測量值L2。8、輪徑差輪徑的最大值減去最小值。9、車輪偏心根據第二雷射位移傳感器的測量值L2獲得。10、踏面擦傷長度由2D傳感器和編碼器數據計算獲得。11、踏面剝離長度由2D傳感器和編碼器數據計算獲得。另外，由於2D傳感器可以獲得待檢輪對6的兩個車輪的待檢輪對外形曲線的Z向 和Y向數據，而編碼器31可以獲取待檢輪對外形曲線的X向數據，然後根據三維復原的方 法，將上述測量數據相結合，就可以得到待檢輪對6的三維外形曲線。實施例二 如圖3所示，為本申請實施例提供的另一種輪對三維外形自動檢測裝置的結構示 意圖，在實施例一的基礎上，該輪對三維外形自動檢測裝置還包括以下至少一個列印裝置7，與所述數據處理單元4相連，用於列印待檢輪對的基本參數和待檢輪 對的三維外形曲線。顯示裝置8，與所述數據處理單元4相連，用於顯示測量數據和/或待檢輪對的基 本參數和待檢輪對的三維外形曲線。存儲裝置9，與所述數據處理單元相連，用於存儲測量數據和/或待檢輪對的基本 參數和待檢輪對的三維外形曲線。本申請實施例提供輪對三維外形自動檢測裝置的輪對測量單元包括2個2D傳感 器、2個雷射位移傳感器和一個編碼器，設置在兩個車輪輪輞內側的2個雷射位移傳感器可 以獲得待檢輪對輪輞內側在水平Y向的數據，設置在輪緣外側的2D傳感器可以獲取待檢輪 對外形曲線的Z向和Y向數據，而隨所述待檢輪對轉動的編碼器可以獲取待檢輪對外形曲線的X向數據，通過上述測量數據相互結合，不僅可以得到輪對的基本參數，而且還可以得 到輪對的三維外形曲線。因此，與現有技術相比，該輪對三維外形自動檢測裝置結構簡單，系統標定簡單、 快捷，而且得到三維外形曲線是對待檢輪對的三維復原，可以直觀地反映待檢輪對的整體 情況。以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申 請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請 將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的範圍。
權利要求一種輪對三維外形自動檢測裝置，其特徵在於，包括設有可伸縮部件的輪對推進推出機構，所述可伸縮部件的伸縮可將待檢輪對推入及推出待檢測工位；設有升降部件與動力裝置的輪對舉升旋轉機構，所述升降部件可將位於待檢測工位的所述待檢輪對夾起並提升至檢測工位，且當檢測完成後，可將所述待檢輪對由檢測工位降至待檢測工位，所述動力裝置可與位於檢測工位的所述待檢輪對相接觸並可帶動所述待檢輪對旋轉；由隨所述待檢輪對旋轉的編碼器、分別設置在所述待檢輪對兩個車輪輪緣外側的2個2D傳感器和分別設置在所述待檢輪對兩個車輪輪輞內側的2個雷射位移傳感器組成的輪對測量單元，所述測量單元的各部分對位於檢測工位的所述待檢輪對進行測量，並將測量數據發送出去；與所述輪對測量單元相連的數據處理單元，接收所述輪對測量單元發送的測量數據，並根據接收的測量數據計算所述待檢輪對的基本參數及繪出待檢輪對的三維外形曲線，與所述輪對推進推出機構、所述輪對舉升旋轉機構、所述輪對測量單元及所述數據處理單元相連的控制單元，控制所述輪對外形自動檢測裝置各部件的工作狀態，以完成檢測過程。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述編碼器與所述輪對舉升旋轉機構動 力裝置的轉軸相接觸，由所述輪對舉升旋轉機構動力裝置的轉軸帶動旋轉。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述編碼器與所述待檢輪對的踏面相接 觸，由所述待檢輪對帶動旋轉。
4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特徵在於，所述2個2D傳感器和2個雷射位移 傳感器分別與所述編碼器分別相連，且受所述編碼器控制進行數據採集。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述待檢輪對的基本參數包括輪緣高 度、輪輞寬度、輪緣厚度、QR值、輪內距、端面跳動數據、輪徑、輪徑差、車輪偏心、踏面擦傷長 度和踏面剝離長度。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，進一步包括與所述數據處理單元相連的 列印裝置，用於列印所述待檢輪對的基本參數和待檢輪對的三維外形曲線。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，進一步包括與所述數據處理單元相連的 顯示裝置，用於顯示測量數據和/或待檢輪對的基本參數和待檢輪對的三維外形曲線。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，進一步包括與所述數據處理單元相連的 存儲裝置，用於存儲測量數據、待檢輪對的基本參數和/或待檢輪對的三維外形曲線。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述可伸縮部件和升降部件為氣缸或油缸。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述動力裝置為電動機。
專利摘要本申請公開了一種輪對三維外形自動檢測裝置，包括輪對推進推出機構、輪對舉升旋轉機構、輪對測量單元、與所述輪對測量單元相連的數據處理單元和與上述各部分相連的控制單元。本申請實施例提供的該輪對三維外形自動檢測裝置結構簡單，系統標定簡單、快捷，而且得到三維外形曲線是對待檢輪對的三維復原，可以直觀地反映待檢輪對的整體狀況。
文檔編號G01B11/245GK201740517SQ20102026033
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者周偉, 張渝, 彭建平, 彭朝勇, 徐年華, 楊凱, 王澤勇, 王黎, 莫金雨, 趙全軻, 高曉蓉 申請人:北京主導時代科技有限公司