一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及輪對的測量技術領域，具體涉及一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)及其 方法。
【背景技術】
[0002] 輪對作為火車的基本走形部件，其幾何參數的測量是保證鐵路運輸安全的重要措 施。目前對于輪對幾何參數的自動測量主要采用測量儀、接觸式傳感器以及非接觸式傳感 器三種方式；其中：
[0003] 采用自動便攜式測量儀進行測量時，需采用多種傳感器技術測量輪對參數，而且 仍需人工參與，無法實現自動測量，效率和精度較低，無法滿足鐵路快速發(fā)展以及可靠性的 需要；
[0004] 采用接觸式傳感器進行測量時，需要首先用支架托起輪對使其旋轉，然后采用多 種傳感器測量輪對參數，這種測量方式的缺陷是需要拆卸輪對，費時費力，間接增加了成 本，且無法實現并獲取輪對參數的實時測量；
[0005] 采用非接觸式測量時，測量裝置安裝于列車出入庫地點，當列車經過測量裝置時 系統(tǒng)實時測量列車輪對參數，但是目前的該測量方法均采用單線結構光傳感器掃描輪對， 然而列車在實際行走過程中，其在鋼軌上屬于S形路線，無法保證輪對的直線式行走路線， 因此單一的單線結構光傳感器獲取的輪對內側面信息不準確，導致獲得的基點位置精確度 不高；同時，由于車輪和鋼軌間的相對位置受到振動的影響，在測量車輪直徑時，獲取的至 少3個車輪踏面基點就不在同一圓上，因此該方法通常無法精確測量真實情況下的輪對直 徑以及其他參數。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)及其方法，旨在快速、精確 地實現對包括火車等在內的輪對幾何參數的在線測量。
[0007] 本發(fā)明采用的技術方案具體為：
[0008] -種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)，包括至少一個測量單元，所述測量單元包括至 少一組傳感器組，每個所述傳感器組包括第一結構光傳感器和第二結構光傳感器，所述第 一結構光傳感器為多線結構光傳感器，所述第一結構光傳感器設于所述輪對軌道的內側， 所述第二結構光傳感器設于所述輪對軌道的外側。
[0009] 在上述輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)中，所述第二結構光傳感器為單線結構光傳感 器，所述第二結構光傳感器的光平面與第一結構光傳感器的一個光平面重合。
[0010] 在上述輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)中，所述第二結構光傳感器為多線結構光傳感 器，所述第二結構光傳感器的至少一個光平面與第一結構光傳感器的至少一個光平面重 合。
[0011] 在上述輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)中，所述多線結構光傳感器包括面陣CCD相機 和多線結構光發(fā)生器，所述多線結構光發(fā)生器發(fā)出若干光平面，所述光平面之間相互平行。
[0012] -種輪對幾何參數在線測量方法，根據第一結構光傳感器和第二結構光傳感器發(fā) 出的光平面在車輪踏面上形成的光條，完成對輪對參數中的輪對內側面的擬合，根據內側 面的擬合以及光條信息，完成對輪對參數的測量；所述第一結構光傳感器的至少一個光平 面與所述第二結構光傳感器的至少一個光平面重合。
[0013] 在上述輪對幾何參數在線測量方法中，所述的"根據第一結構光傳感器和第二結 構光傳感器發(fā)出的光平面在車輪踏面上形成的光條，完成對輪對參數中的輪對內側面的擬 合"包括：
[0014] 所述第一結構光傳感器為多線結構光傳感器，車輪經過輪對軌道時，輪對軌道內 側的第一結構光傳感器的多線結構光發(fā)生器發(fā)出若干光平面，在輪對踏面上形成若干光 條，若干個光條對應獲取輪對內側面上的若干個車輪踏面輪廓信息點；
[0015] 第一結構光傳感器的面陣CCD相機獲取所述多線結構光發(fā)生器發(fā)出的光平面在 輪對踏面上形成的若干光條，經過圖像處理（利用質心法、神經網絡等方法從圖像中提取 各光條的中心坐標，再根據標定文件將圖像坐標轉換為世界坐標）得到車輪踏面的對應位 置信息，對各個位置信息加以擬合，得到輪對內側面的擬合方程。
[0016] 在上述輪對幾何參數在線測量方法中，在得到輪對內側面的擬合方程之后，根據 相鄰的所述輪對內側面的擬合方程，完成對輪對參數中的輪對內側距的測量。
[0017] 在上述輪對幾何參數在線測量方法中，在得到輪對內側面的擬合方程之后，第一 結構光傳感器發(fā)出的光平面和第二結構光傳感器發(fā)出的光平面同時照射在對應的輪對踏 面形成若干光條，獲得該輪對踏面的完整輪廓，根據輪對踏面的完整輪廓和所述輪對內側 面的擬合方程，計算輪對中車輪的輪輞寬、輪緣厚和輪緣高。
[0018] 在上述輪對幾何參數在線測量方法中，在得到輪對內側面的擬合方程之后，第一 結構光傳感器發(fā)出的光平面照射在對應的輪對踏面表面形成若干光條，根據若干光條獲取 每條光條對應的輪廓線，根據所獲取的輪廓線和所述輪對內側面的擬合方程，得出對應個 數的車輪踏面基點，根據車輪踏面基點擬合出直徑圓，進而計算出踏面圓直徑。
[0019] 本發(fā)明產生的有益效果是：
[0020] 傳統(tǒng)對于輪對幾何參數的測量方法中，測量結果在不同程度上易受車輛蛇形、輪 對本身以及測量系統(tǒng)振動等因素的干擾，造成其準確度有待提高；相較而言，本發(fā)明的測量 方法通過利用多光條結構光傳感器，可以在一次測量時同時獲得多個踏面輪廓位置信息， 使得車輛蛇行、輪對以及測量系統(tǒng)的振動幾乎不會影響輪廓間的相互關系，避免了車輛蛇 行造成的內側面位置測量不準確以及由于輪對和/或測量系統(tǒng)的振動帶來的踏面基點測 量不準確的問題，整體上提高了測量系統(tǒng)的準確度和精確度。
【附圖說明】
[0021] 當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供 對本發(fā)明的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。
[0022] 圖1為本發(fā)明一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)的結構示意圖（第一結構光傳感器 為單線結構光傳感器）；
[0023] 圖2為本發(fā)明一種多線結構光傳感器的結構示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)在輪對內側面擬合過程中的原理 示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)在計算輪對中車輪的輪輞寬、輪緣 厚和輪緣高過程中的原理示意圖；
[0026] 圖5為車輪的輪輞寬、輪緣厚和輪緣的計算原理示意圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明一種輪對幾何參數在線測量系統(tǒng)在計算輪對中車輪踏面圓直徑過 程中的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明。
[0029] 以可完成測量最基本完整單元的基于多線結構光傳感器的輪對幾何參數在線測 量系統(tǒng)為例，且以每個傳感器組的第一結構光傳感器為一個多線結構光傳感器、第二結構 光傳感器為一個單線結構光傳感器為例，通過以下的實施例對本發(fā)明的技術方案進行進一 步的說明。
[0030] 系統(tǒng)包括4支多線結構光傳感器（Ml、M2、M3、M4)和4支單線結構