一種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，該裝置中箱體頂部由上蓋密封；雙軸步進電機的一個軸通過聯(lián)軸器與絕對式編碼器相連、另一個軸通過聯(lián)軸器與掃描旋轉(zhuǎn)軸一端相連，掃描旋轉(zhuǎn)軸的另一端穿出箱體的側(cè)壁并套入筒狀的緊固件中，緊固件通過焊接固定于箱體外壁，掃描旋轉(zhuǎn)軸與緊固件之間套有滾動軸承，軸承端蓋將滾動軸承封閉于緊固件中；紅外探頭通過探測支架固定于掃描旋轉(zhuǎn)軸上，在與紅外探頭掃描方向?qū)?yīng)的箱體側(cè)壁上開設(shè)有細長的掃描口；電動推桿的機身本體固定于箱體底部的U型架上，電動推桿的推桿末端設(shè)置開關(guān)門，該開關(guān)門與掃描口的尺寸配套。該裝置適用于城市軌道交通隧道工作環(huán)境，具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性好和探測角度智能調(diào)整等優(yōu)點。
【專利說明】—種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城軌交通列車的在途監(jiān)測與預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軌道交通跨越式發(fā)展，紅外線軸溫探測系統(tǒng)的作用愈發(fā)重要，目前紅外線軸溫探測設(shè)備己成為我國軌道交通車輛軸溫檢測的主要手段，紅外線軸溫探測設(shè)備在軌道交通線路的覆蓋率已達到50%以上，為車輛部門的安全監(jiān)控和動態(tài)檢測發(fā)揮了巨大作用。為了滿足防水、防塵、防震和雜物影響，通常將紅外探頭安裝在保護箱內(nèi):
[0003]中國專利CN2576558Y公開了一種紅外線軸溫探測器防護裝置，其構(gòu)成包括設(shè)有一個探測口的機箱，安裝在機箱中的電機和由電機驅(qū)動的遮擋在探測口處的防護機構(gòu)，防護機構(gòu)由一罩設(shè)在機箱上的滑動式防護罩、設(shè)置在機箱和防護罩之間的滑輪滑道結(jié)構(gòu)和設(shè)置在電機與防護罩之間的傳動結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，該防護罩的滑動方向端的端面形狀與機箱的頂面形狀相對應(yīng)，且蓋接在機箱頂面上，但是該裝置針對特定的冰雪天氣探測場合，不適用于城市軌道交通隧道工作環(huán)境，且防護罩整體移動勢必要安裝大功率電機，造成保護箱整體溫度升高。
[0004]中國專利CN203391804U公開了一種列車熱輪故障探測裝置，該裝置輪溫左探測器及箱體和輪溫右探測器及箱體對稱固定在一對鋼軌的兩側(cè)，輪溫左探測器及箱體和輪溫右探測器及箱體的輪溫信號輸出端均與熱輪控制箱的輪溫信號輸入端相連接，可以實現(xiàn)非接觸方式探測運動的高溫物體，然而該裝置探測角度固定在30°?40°之間，無法智能調(diào)整，不適合于同一條線路不同列車運行，以及同趟列車不同車廂由于車輪磨損導(dǎo)致的軸箱位置不一致等情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，能夠進行高精度的軌旁軸溫在線探測。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是:一種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，包括箱體、紅外傳感器主機、紅外探頭、雙軸步進電機、步進電機驅(qū)動器、絕對式編碼器、單片機控制板、電動推桿和航插，所述箱體頂部由上蓋密封；雙軸步進電機的一個軸通過聯(lián)軸器與絕對式編碼器相連、另一個軸通過聯(lián)軸器與掃描旋轉(zhuǎn)軸一端相連，掃描旋轉(zhuǎn)軸的另一端穿出箱體的側(cè)壁并套入筒狀的緊固件中，緊固件固定于箱體外壁，掃描旋轉(zhuǎn)軸與緊固件之間套有滾動軸承，軸承端蓋將滾動軸承封閉于緊固件中；紅外探頭通過探測支架固定于掃描旋轉(zhuǎn)軸上，在與紅外探頭掃描方向?qū)?yīng)的箱體側(cè)壁上開設(shè)有細長的掃描口 ；電動推桿的機身本體固定于箱體底部的U型架上，電動推桿的推桿末端設(shè)置開關(guān)門，該開關(guān)門與掃描口的尺寸配套；
[0007]所述紅外探頭與紅外傳感器主機連接，雙軸步進電機通過步進電機驅(qū)動器與單片機控制板連接，絕對式編碼器的數(shù)據(jù)輸出端接入單片機控制板，電動推桿的控制端與單片機控制板連接，單片機控制板通過航插與控制主機相連；單片機控制板接收控制主機傳輸?shù)目刂浦噶畈⑻幚?當接收到探測指令時，單片機控制板控制電動推桿打開開關(guān)門，紅外探頭發(fā)出的紅外線通過掃描口探測目標列車的軸溫，紅外傳感器主機實時輸出溫度值；當接收到角度讀取指令時，單片機控制板通過絕對式編碼器讀取當前紅外探頭的探測角度值并發(fā)送給控制主機；接收到角度調(diào)整指令時，單片機控制板讀取當前的紅外探頭探測角度值，并控制雙軸步進電機旋轉(zhuǎn)，使得紅外探頭探測角度達到目標角度值。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著效果是:(I)無需安裝大功率電機，結(jié)構(gòu)簡單、密封性好、能耗低，適合城市軌道交通隧道環(huán)境；(2)裝置探測角度自動控制，使探測精確度高；(3)可智能調(diào)整探測角度，適應(yīng)性強，適合于同一條線路不同列車運行，以及同趟列車不同車廂由于車輪磨損導(dǎo)致的軸箱位置不一致等情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明軸溫探測裝置中箱體內(nèi)壁結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3為本發(fā)明軸溫探測裝置中箱體內(nèi)部紅外探頭部分的局部示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明軸溫探測裝置中箱體外部緊固件部分的局部剖面圖。
[0013]圖5為本發(fā)明軸溫探測裝置中電動推桿的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖6為本發(fā)明軸溫探測裝置中單片機控制板的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]結(jié)合圖1?5，本發(fā)明城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，包括箱體1、紅外傳感器主機2、紅外探頭3、雙軸步進電機4、步進電機驅(qū)動器5、絕對式編碼器6、單片機控制板7、電動推桿8和航插9，所述箱體I內(nèi)部通過一個隔板分為上、下兩層，其中紅外傳感器主機2、步進電機驅(qū)動器5和單片機控制板7設(shè)置于上層，紅外探頭3、雙軸步進電機4、絕對式編碼器6和電動推桿8設(shè)置于下層，箱體I頂部由上蓋密封；雙軸步進電機4的一個軸通過聯(lián)軸器與絕對式編碼器6相連、另一個軸通過聯(lián)軸器與掃描旋轉(zhuǎn)軸14 一端相連，掃描旋轉(zhuǎn)軸14的另一端穿出箱體I的側(cè)壁并套入筒狀的緊固件12中，緊固件12固定于箱體I外壁，掃描旋轉(zhuǎn)軸14與緊固件12之間套有滾動軸承16，軸承端蓋13將滾動軸承封閉于緊固件12中；紅外探頭3通過探測支架11固定于掃描旋轉(zhuǎn)軸14上，在與紅外探頭3掃描方向?qū)?yīng)的箱體I側(cè)壁上開設(shè)有細長的掃描口 10 ;電動推桿8的機身本體固定于箱體I底部的U型架上，電動推桿8的推桿末端設(shè)置開關(guān)門15，該開關(guān)門15與掃描口 10的尺寸配套；單片機控制板7通過航插9與控制主機相連,航插9端口包括雙軸步進電機4的電源、紅外傳感器主機2和單片機控制板7的電源、紅外探測4-20mA電流輸出、單片機控制板485A和485B通訊口。
[0017]所述紅外探頭3與紅外傳感器主機2連接，雙軸步進電機4通過步進電機驅(qū)動器5與單片機控制板7連接，絕對式編碼器6的數(shù)據(jù)輸出端接入單片機控制板7，電動推桿8的控制端與單片機控制板7連接，單片機控制板7通過航插9與控制主機相連；單片機控制板7接收控制主機傳輸?shù)目刂浦噶畈⑻幚?當接收到探測指令時，單片機控制板7控制電動推桿8打開開關(guān)門15，紅外探頭3發(fā)出的紅外線通過掃描口 10探測目標列車的軸溫，紅外傳感器主機2實時輸出溫度值；當接收到角度讀取指令時，單片機控制板7通過絕對式編碼器6讀取當前紅外探頭3的探測角度值并發(fā)送給控制主機；接收到角度調(diào)整指令時，單片機控制板7讀取當前的紅外探頭3探測角度值，并控制雙軸步進電機4旋轉(zhuǎn)，使得紅外探頭3探測角度達到目標角度值。
[0018]結(jié)合圖1?2，所述箱體I通過304鋼彎折并焊接而成；紅外傳感器主機2和紅外探頭3共同構(gòu)成了溫度傳感器，紅外傳感器主機2通過螺絲連接安裝在箱體上層，紅外探頭3與紅外傳感器主機2相連；步進電機驅(qū)動器5固定在箱體上層，其輸入端有脈沖、方向、脫機三個輸入信號且由單片機控制板7控制、輸出端接步進電機三相線；所述絕對式編碼器6為按照霍爾原理制作的10位非接觸式編碼器，絕對式編碼器6讀取步進電機旋轉(zhuǎn)的位置，即當前的紅外探頭3探測角度值。
[0019]結(jié)合圖3，雙軸步進電機4的一個軸通過聯(lián)軸器與絕對式編碼器6相連、另一個軸通過聯(lián)軸器與掃描旋轉(zhuǎn)軸14 一端相連，掃描旋轉(zhuǎn)軸14的另一端穿出箱體I的側(cè)壁并套入筒狀的緊固件12中，紅外探頭3通過探測支架11固定于掃描旋轉(zhuǎn)軸14上。結(jié)合圖4，緊固件12固定于箱體I外壁，掃描旋轉(zhuǎn)軸14與緊固件12之間套有滾動軸承16，軸承端蓋13將滾動軸承封閉于緊固件12中。掃描旋轉(zhuǎn)軸14和外壁的緊固件12之間安裝滾動軸承16，使得雙軸步進電機4能驅(qū)動掃描旋轉(zhuǎn)軸14進行旋轉(zhuǎn)，從而改變紅外探頭3的探測角度，但外探頭3的探測角度調(diào)整完成后，通過雙軸步進電機4的線圈自鎖使探測角度固定不變。
[0020]結(jié)合圖5，電動推桿8的機身本體通過螺釘固定于箱體I底部的U型架上，U型架焊接在箱體I底板，電動推桿8的推桿末端設(shè)置開關(guān)門15，該開關(guān)門15與掃描口 10的尺寸配套，單片機控制板7內(nèi)通過繼電器輸出24V電壓正反信號，從而控制推桿的來回運動以實現(xiàn)開關(guān)門15的開門和關(guān)門。
[0021]結(jié)合圖6，所述單片機控制板7包括電源電路、單片機、電動推桿接口、電機驅(qū)動器接口、編碼器讀取接口和485通訊電路:所述電源電路分別接入單片機和雙軸步進電機4的電源輸入端；電動推桿接口由單片機的I/O接口控制繼電器，獲得正反接的直流電源，從而控制電動推桿8中電機來回旋轉(zhuǎn)；電機驅(qū)動器接口包含三路I/O信號，分別為方向、脈沖和脫機，由單片機的I/O接口接入步進電機驅(qū)動器5 ;編碼器讀取接口為CS、CLK、DATA和PROG,分別與單片機的RAO?RA4相連，讀取絕對式編碼器6的SSI通訊數(shù)據(jù)；485通訊電路采用MAX485芯片且與航插9相連。
[0022]本發(fā)明軸溫探測裝置的具體工作流程為:紅外傳感器主機2實時上電即工作；單片機控制板7接收來自上位機通過485 口傳輸?shù)目刂浦噶顒t執(zhí)行相應(yīng)的動作:當接收到探測指令，控制電動推桿8打開開關(guān)門，使得紅外探頭3發(fā)出的紅外線能通過掃描口 10探測目標列車的軸溫，從而紅外傳感器主機2能通過4?20mA電流輸出口實時輸出溫度值；當接收到角度讀取指令，單片機控制板7讀取當前的角度值并通過485發(fā)送給主機；接收到角度調(diào)整指令，單片機控制板7讀取當前的角度值，判斷并控制雙軸步進電機4，使得探測角度達到目標角度值。
[0023]實施例1
[0024]本實施例中紅外溫度探測傳感器選擇德國歐普士生產(chǎn)的CTfast LI，它具有響應(yīng)時間短，探測精度高、能適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境的優(yōu)點。紅外溫度探測可分為點式和面陣兩種，面陣熱像儀或熱像分析系統(tǒng)設(shè)備成本很高，同時后續(xù)數(shù)據(jù)分析的技術(shù)難度也較大，一般用于離線探測和分析，難以應(yīng)用于在線檢測。車輛溫度檢測設(shè)備中采用的紅外溫度傳感器均為點式。通用紅外傳感器的響應(yīng)時間都較長(一般為幾百毫秒)，不適合高速運動車輛溫度的在線檢測，本系統(tǒng)要求紅外溫度探測器的響應(yīng)時間越低越好。選用德國歐普士公司研發(fā)的在線式紅外測溫傳感器CTfast LI，其響應(yīng)時間為6ms，完全能夠滿足探測需求。紅外溫度探測傳感器由紅外探頭3、紅外傳感器主機2和連接線組成，紅外探頭3掃描被測物的溫度采集數(shù)據(jù)，紅外傳感器主機2對信號進行初步的濾波整形、調(diào)理放大，輸出標準電流信號，電子盒具有信號調(diào)理器的作用。紅外溫度探測傳感器性能參數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，包括箱體(1)、紅外傳感器主機(2)、紅外探頭(3)、雙軸步進電機(4)、步進電機驅(qū)動器(5)、絕對式編碼器(6)、單片機控制板(7)、電動推桿(8)和航插(9)，所述箱體(1)頂部由上蓋密封；雙軸步進電機(4)的一個軸通過聯(lián)軸器與絕對式編碼器(6)相連、另一個軸通過聯(lián)軸器與掃描旋轉(zhuǎn)軸(14)一端相連，掃描旋轉(zhuǎn)軸(14)的另一端穿出箱體(1)的側(cè)壁并套入筒狀的緊固件(12)中，緊固件(12)固定于箱體(1)外壁，掃描旋轉(zhuǎn)軸(14)與緊固件(12)之間套有滾動軸承(16)，軸承端蓋(13)將滾動軸承封閉于緊固件(12)中；紅外探頭(3)通過探測支架(11)固定于掃描旋轉(zhuǎn)軸(14)上，在與紅外探頭(3)掃描方向?qū)?yīng)的箱體(1)側(cè)壁上開設(shè)有細長的掃描口(10);電動推桿⑶的機身本體固定于箱體⑴底部的U型架上，電動推桿(8)的推桿末端設(shè)置開關(guān)門(15)，該開關(guān)門(15)與掃描口(10)的尺寸配套； 所述紅外探頭(3)與紅外傳感器主機(2)連接，雙軸步進電機(4)通過步進電機驅(qū)動器(5)與單片機控制板(7)連接，絕對式編碼器(6)的數(shù)據(jù)輸出端接入單片機控制板(7)，電動推桿⑶的控制端與單片機控制板(7)連接，單片機控制板(7)通過航插(9)與控制主機相連；單片機控制板(7)接收控制主機傳輸?shù)目刂浦噶畈⑻幚?當接收到探測指令時，單片機控制板(7)控制電動推桿(8)打開開關(guān)門(15)，紅外探頭(3)發(fā)出的紅外線通過掃描口(10)探測目標列車的軸溫，紅外傳感器主機(2)實時輸出溫度值；當接收到角度讀取指令時，單片機控制板(7)通過絕對式編碼器(6)讀取當前紅外探頭(3)的探測角度值并發(fā)送給控制主機；接收到角度調(diào)整指令時，單片機控制板(7)讀取當前的紅外探頭(3)探測角度值，并控制雙軸步進電機(4)旋轉(zhuǎn)，使得紅外探頭(3)探測角度達到目標角度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，所述箱體(1)內(nèi)部通過一個隔板分為上、下兩層，其中紅外傳感器主機(2)、步進電機驅(qū)動器(5)和單片機控制板(7)設(shè)置于上層，紅外探頭(3)、雙軸步進電機(4)、絕對式編碼器(6)和電動推桿(8)設(shè)置于下層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，所述單片機控制板(7)包括電源電路、單片機、電動推桿接口、電機驅(qū)動器接口、編碼器讀取接口和485通訊電路:所述電源電路分別接入單片機和雙軸步進電機(4)的電源輸入端；電動推桿接口由單片機的I/O接口控制繼電器，獲得正反接的直流電源，從而控制電動推桿⑶中電機來回旋轉(zhuǎn)；電機驅(qū)動器接口包含三路I/O信號，分別為方向、脈沖和脫機，由單片機的I/O接口接入步進電機驅(qū)動器(5);編碼器讀取接口為CS、CLK、DATA和PROG，分別與單片機的RAO~RA4相連，讀取絕對式編碼器(6)的SSI通訊數(shù)據(jù)；485通訊電路采用MAX485芯片且與航插(9)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，所述絕對式編碼器(6)為10位非接觸式編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，所述滾動軸承(16)為深溝球軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌交通探頭角度智能調(diào)整的軸溫探測裝置，其特征在于，所述雙軸步進電機(4)采用75BR)01三相雙軸步進電機，步進電機驅(qū)動器(5)采用SH30806N三相步進電機柔性驅(qū)動器。
【文檔編號】B61K9/00GK103863355SQ201410108139
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】陳岳劍, 石奮義 申請人:南京理工大學(xué)