專利名稱：鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，屬于機(jī)械檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)的
技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)屬于機(jī)械檢測(cè)設(shè)備中主要用于鐵路車輪輪輞厚度檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)的技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鐵路運(yùn)用中，走行部分尤其是輪對(duì)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)列車安全具有重要作用。車輪輪 輞是指鐵路機(jī)車車輛輪對(duì)圓周的厚度，車輪輪輞厚度隨著列車運(yùn)行時(shí)間的增加，由于磨損， 厚度在不斷減少，在入庫(kù)檢修璇輪后，厚度也在減少，當(dāng)減少到厚度運(yùn)用限度后，該車輪只 能報(bào)廢處理。同時(shí)，由于車輪材質(zhì)的不均勻性，車輪圓周不同部位磨耗的深度也不相同，產(chǎn) 生車輪的不圓度。通過(guò)沿同一車輪不同部位測(cè)量輪輞厚度，還可以測(cè)量出車輪的不圓度。由 于輪輞運(yùn)用磨耗過(guò)限或車輪不圓，會(huì)對(duì)列車安全形成重要影響，所以，在線測(cè)量輪輞厚度具 有實(shí)際意義。 目前，我國(guó)鐵路輪對(duì)的檢測(cè)還停留在手工階段，操作條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效 率低。而且車輛檢修實(shí)行計(jì)劃修，運(yùn)行車輛的車輪參數(shù)變化狀況和突發(fā)故障如擦傷等不易 及時(shí)發(fā)現(xiàn)，人工檢查工作量大，易發(fā)生漏檢。 現(xiàn)有輪對(duì)尺寸參數(shù)自動(dòng)測(cè)量設(shè)備， 一般為靜態(tài)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)時(shí)需要將輪對(duì)從機(jī) 車車輛的轉(zhuǎn)向架上分解下來(lái)，該類設(shè)備一般在鐵路機(jī)車車輛入庫(kù)檢修時(shí)使用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)能夠動(dòng)態(tài)測(cè)量正
常運(yùn)行列車車輪的輪輞厚度的幾何參數(shù)，對(duì)輪對(duì)安全狀態(tài)進(jìn)行預(yù)報(bào)的目的。 為達(dá)到上述目的本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 —種鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，包括輪輞檢測(cè)機(jī)箱，還包括具有至少一個(gè) 傳感器的計(jì)軸定位和控制裝置以及內(nèi)置測(cè)量軟件的工控機(jī)；所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置圖像采集裝 置，該輪輞檢測(cè)機(jī)箱成對(duì)安裝在左右鋼軌的外側(cè)，機(jī)箱上設(shè)置可控制開(kāi)關(guān)的門。 該圖像采集裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、至少一個(gè)激光線光源和安裝 座，安裝座橫截面呈等腰梯形且中部設(shè)一凸起部，該激光線光源凸出安裝在所述凸起部上， 該安裝座下部設(shè)置減震器；激光線光源發(fā)出的激光線平面與鋼軌的橫斷面在一個(gè)水平面 上，其發(fā)出的激光能夠照射到列車通過(guò)時(shí)車輪輪輞面能夠達(dá)到的范圍。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與鋼軌 方向成20° 60°布置，與軌道水平面成15。 45°夾角且鏡頭分別朝向車輪方向設(shè)置， 形成從底部俯仰拍攝輪緣外部輪廓的結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)相距為200 500mm，激光線光 源位于兩臺(tái)攝像機(jī)連線的中心位置，攝像機(jī)鏡頭焦距為5 16mm，鏡頭前安裝帶通濾波鏡。 該數(shù)字?jǐn)z像機(jī)通過(guò)外觸發(fā)控制采集圖像，并通過(guò)內(nèi)置在工控機(jī)的圖像采集卡和采 集軟件進(jìn)行圖像處理輸出。 該計(jì)軸定位和控制裝置設(shè)置傳感器信號(hào)接收電路和控制電路，形成工控機(jī)根據(jù)傳
3感器發(fā)出的信號(hào)通過(guò)控制電路控制開(kāi)關(guān)門裝置和發(fā)出攝象機(jī)外觸發(fā)信號(hào)。 該開(kāi)關(guān)門裝置設(shè)置開(kāi)關(guān)門機(jī)構(gòu)，電機(jī)和限位開(kāi)關(guān)，所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或轉(zhuǎn)角電機(jī)。 該卡軌裝置橫截面成L型，相對(duì)卡固在鋼軌道工字梁下部，該輪輞檢測(cè)機(jī)箱通過(guò) 卡軌裝置安裝在鋼軌上。 該計(jì)軸定位和控制裝置的傳感器沿車輪行進(jìn)方向設(shè)置在該輪輞檢測(cè)機(jī)箱中心線 位置的鋼軌內(nèi)側(cè)，前后成對(duì)相距200-280毫米設(shè)置。 采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，由于鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備是一套安裝在 鐵路線路上的安全檢測(cè)系統(tǒng)，采用工控機(jī)和測(cè)量軟件自動(dòng)處理通過(guò)攝像機(jī)和圖像處理得到 的正常運(yùn)行列車車輪的輪輞厚度幾何參數(shù)，對(duì)輪對(duì)安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。使檢修工人能 夠及時(shí)處理列車車輪故障，保證列車安全運(yùn)行。該設(shè)備可用于鐵路正線通過(guò)車輛的輪對(duì)檢 測(cè)、動(dòng)車組入庫(kù)時(shí)的輪對(duì)尺寸檢測(cè)和機(jī)車入庫(kù)時(shí)的輪對(duì)檢測(cè)。

圖1為本實(shí)用新型輪輞檢測(cè)機(jī)箱原理示意圖 圖2為本實(shí)用新型輪輞檢測(cè)機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(一 ) 圖3為本實(shí)用新型輪輞檢測(cè)機(jī)箱平面安裝位置示意圖 圖4為本實(shí)用新型輪輞檢測(cè)機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(二 ) 圖5為本實(shí)用新型輪輞檢測(cè)機(jī)箱軌道上安裝示意圖 圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明 1.車輪，2.軌道，3.數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，4.輪輞檢測(cè)機(jī)箱，5.激光線光源，6.傳感器， 7.卡軌裝置，8.開(kāi)關(guān)門裝置具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。 如圖2，圖3，圖4、圖5所示，鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，包括輪輞檢測(cè)機(jī) 箱4，包含至少一個(gè)傳感器6的計(jì)軸定位和控制裝置、圖像采集裝置和內(nèi)置測(cè)量軟件的工控 機(jī)組成，輪輞檢測(cè)機(jī)箱4成對(duì)安裝在左右鋼軌的外側(cè)(圖3)，機(jī)箱上設(shè)置可控制開(kāi)關(guān)的門。 該圖像采集裝置包括相對(duì)設(shè)置的兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)3、至少一個(gè)激光線光源5(1 3套線激光光源5)和安裝座，安裝座橫截面呈等腰梯形且中部設(shè)一凸起部，該激光線光源 5凸出安裝在所述凸起部上，該安裝座下部設(shè)置減震器；如圖1所示，安裝后，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)3 和激光線光源5的相對(duì)空間位置固定，不隨列車運(yùn)行振動(dòng)發(fā)生變化。在安裝座下部安裝減 震器。激光線光源5發(fā)出的激光線平面與鋼軌的橫斷面在一個(gè)水平面上，其發(fā)出的激光能 夠照射到列車通過(guò)時(shí)車輪l輪輞面能夠達(dá)到的范圍。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)3與鋼軌方向成20。
60°布置，(相當(dāng)于與鋼軌2所在的平行線向內(nèi)側(cè)形成一個(gè)角度，角度為20-60度)與軌道 水平面成15° 45°夾角，(如果按三維坐標(biāo)系，軌道為X軸表示，則在X-Y平面20-60度， 在X-Z平面15-45度)從底部俯仰拍攝輪輞外部輪廓，兩臺(tái)攝像機(jī)3距離為200 500mm， 激光線光源5位于兩臺(tái)攝像機(jī)3連線的中心位置，攝像機(jī)鏡頭焦距為5 16mm，鏡頭前安裝 帶通濾波鏡。(見(jiàn)圖1、圖2、圖4、圖5)。采用激光光源，在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)鏡頭前安裝帶通濾波 片，可以有效的避免陽(yáng)光干擾，使檢測(cè)設(shè)備能夠在白天和夜晚都可以正常工作。[0026] 左右輪輞檢測(cè)機(jī)箱4的開(kāi)關(guān)門裝置8包括控制電路，電機(jī)和限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)列車到達(dá) 時(shí)，防護(hù)門打開(kāi)，離開(kāi)時(shí)關(guān)閉。輪輞檢測(cè)機(jī)箱通過(guò)卡軌裝置7安裝在鋼軌道2上，具體說(shuō)卡軌 裝置7橫截面成L型，且相對(duì)卡固在鋼軌道2工字梁下部，兩卡軌裝置7間可用螺栓固定， 該輪輞檢測(cè)機(jī)箱4通過(guò)卡軌裝置7安裝在鋼軌道2上。 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)3通過(guò)外觸發(fā)控制采集圖像，并通過(guò)內(nèi)置在工控機(jī)的圖像采集卡和采 集軟件進(jìn)行圖像處理輸出。激光線光源5采用進(jìn)口激光二極管及光學(xué)鍍膜玻璃透鏡組成。其具體技術(shù)參數(shù)如
下波長(zhǎng)658nm 出瞳功率60mW扇角120°線寬100mm處0. 3mm工作電壓5V工作溫度-10° 50°外形尺寸①20X80mm高速攝像機(jī)主要技術(shù)參數(shù)要求圖像分辨率^ 656X491采樣分辨率> 60幀/秒CCD尺寸^ 4. 8X6. 5mm快門速度^ 1/10000數(shù)據(jù)總線1394、 cameralink、 RJ45網(wǎng)口具有外觸發(fā)采集功能能具有部分讀出功能鏡頭主要技術(shù)參數(shù)焦距10mm光圈可調(diào)計(jì)軸定位和控制裝置設(shè)置開(kāi)關(guān)門裝置8和控制電路，形成工控機(jī)根據(jù)傳感器6發(fā)
出的信號(hào)通過(guò)控制電路控制開(kāi)關(guān)門裝置8的結(jié)構(gòu)。該開(kāi)關(guān)門裝置8設(shè)置開(kāi)關(guān)門機(jī)構(gòu)，電機(jī) 和限位開(kāi)關(guān)，所述的電機(jī)可為步進(jìn)電機(jī)或轉(zhuǎn)角電機(jī)。裝置根據(jù)車輪傳感器6得到的車輪信 號(hào)，計(jì)算列車速度、判斷車輪位置，控制電路發(fā)出開(kāi)門電機(jī)控制信號(hào)和拍攝外觸發(fā)信號(hào)。 在車輪1通過(guò)定位傳感器6后，可以給輪對(duì)準(zhǔn)確定位，當(dāng)輪對(duì)到達(dá)點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)出檢 測(cè)信號(hào)，檢測(cè)圖像如圖2所示。通過(guò)圖象識(shí)別處理我們可以測(cè)出輪輞厚度和圓周磨耗的數(shù) 值。測(cè)量分辨率設(shè)為0. lmm，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量和理論分析，由于輪對(duì)擺動(dòng)和中心定位產(chǎn)生的 測(cè)量誤差不超過(guò)0. 5mm。 系統(tǒng)特點(diǎn) 采用線激光與圖像檢測(cè)相結(jié)合的方式測(cè)量輪輞，能夠滿足測(cè)量精度要求，相對(duì)于 其他激光測(cè)量的方式來(lái)說(shuō)，直接用卡具安裝，不用作基礎(chǔ)和在軌道上打孔，安裝方便，測(cè)量 精度高，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求低，能夠滿足高速測(cè)量的要求。 輪輞檢測(cè)機(jī)箱采用了一體化工業(yè)產(chǎn)品，安裝維護(hù)方便，具有良好的互換性。對(duì)環(huán)境 具有良好的適應(yīng)能力。 本實(shí)用新型是一套安裝在鐵路線路上的安全檢測(cè)系統(tǒng)。它能夠動(dòng)態(tài)測(cè)量正常運(yùn)行 列車輪對(duì)輪輞幾何參數(shù)，包括輪輞厚度和圓周磨耗，對(duì)輪對(duì)安全狀態(tài)進(jìn)行預(yù)報(bào)。使檢修工人能夠及時(shí)處理列車車輪故障，保證列車安全運(yùn)行。該設(shè)備可用于鐵路正線通過(guò)車輛的輪對(duì) 檢測(cè)、動(dòng)車組入庫(kù)時(shí)的輪對(duì)尺寸檢測(cè)和機(jī)車入庫(kù)時(shí)的輪對(duì)檢測(cè)。
權(quán)利要求一種鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，包括輪輞檢測(cè)機(jī)箱，其特征在于還包括具有至少一個(gè)傳感器的計(jì)軸定位和控制裝置以及內(nèi)置測(cè)量軟件的工控機(jī)；所述機(jī)箱內(nèi)設(shè)置圖像采集裝置，該輪輞檢測(cè)機(jī)箱成對(duì)安裝在左右鋼軌的外側(cè)，機(jī)箱上設(shè)置可控制開(kāi)關(guān)的門。
2. 如權(quán)利要求1所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該圖像采集裝置 包括相對(duì)設(shè)置的兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、至少一個(gè)激光線光源和安裝座，安裝座橫截面呈等腰梯 形且中部設(shè)一凸起部，該激光線光源凸出安裝在所述凸起部上，該安裝座下部設(shè)置減震器； 激光線光源發(fā)出的激光線平面與鋼軌的橫斷面在一個(gè)水平面上，其發(fā)出的激光能夠照射到 列車通過(guò)時(shí)車輪輪輞面能夠達(dá)到的范圍；數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與鋼軌方向成20。 60°布置，與軌 道水平面成15。 45°夾角且鏡頭分別朝向車輪方向設(shè)置，形成從底部俯仰拍攝輪緣外 部輪廓的結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)相距為200 500mm，激光線光源位于兩臺(tái)攝像機(jī)連線的中 心位置，攝像機(jī)鏡頭焦距為5 16mm，鏡頭前安裝帶通濾波鏡。
3. 如權(quán)利要求2所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該數(shù)字?jǐn)z像機(jī)通 過(guò)外觸發(fā)控制采集圖像，形成圖像通過(guò)內(nèi)置在工控機(jī)的圖像采集卡和采集軟件進(jìn)行圖像處 理輸出的結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該計(jì)軸定位和控 制裝置設(shè)置傳感器信號(hào)接收電路和控制電路，形成工控機(jī)根據(jù)傳感器發(fā)出的信號(hào)通過(guò)控制 電路控制開(kāi)關(guān)門裝置和發(fā)出攝象機(jī)外觸發(fā)信號(hào)的結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求4所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該開(kāi)關(guān)門裝置設(shè) 置開(kāi)關(guān)門機(jī)構(gòu)，電機(jī)和限位開(kāi)關(guān)，所述的電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)或轉(zhuǎn)角電機(jī)。
6. 如權(quán)利要求1所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該輪輞檢測(cè)機(jī)箱 通過(guò)卡軌裝置安裝在鋼軌上，該卡軌裝置橫截面成L型，相對(duì)卡固在鋼軌道工字梁下部。
7. 如權(quán)利要求1所述的鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，其特征在于該計(jì)軸定位和控 制裝置的傳感器沿車輪行進(jìn)方向設(shè)置在該輪輞檢測(cè)機(jī)箱中心線位置的鋼軌內(nèi)側(cè)，前后成對(duì) 相距200-280毫米設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鐵路車輪輪輞厚度動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，屬于機(jī)械檢測(cè)設(shè)備中主要用于鐵路車輪輪輞厚度檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域。包括輪輞檢測(cè)機(jī)箱，至少一個(gè)傳感器的計(jì)軸定位和控制裝置以及內(nèi)置測(cè)量軟件的工控機(jī)，通過(guò)工控機(jī)和測(cè)量軟件自動(dòng)處理來(lái)自攝像機(jī)和經(jīng)圖像處理得到的正常運(yùn)行列車車輪的輪輞厚度幾何參數(shù)，對(duì)輪對(duì)安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，是一套安裝在鐵路線路上的安全檢測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01M17/013GK201540100SQ20092015996
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者王義成, 謝群, 趙剛 申請(qǐng)人:北京福斯達(dá)軌道交通技術(shù)有限公司