便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法，自動檢測裝置包括檢測控制系統、精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，精密直線傳動系統包括滾珠絲杠，檢測控制系統包括激光位移傳感器，監(jiān)控系統包括上位機，自動檢測裝置通過利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息，以及監(jiān)控系統的數據存儲和傳輸，來實現該裝置的激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集。本發(fā)明的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置自動檢測裝置，具有體積小、重量輕和檢測精度高等特點；其自動檢測方法步驟簡單，可方便快速的對現場機車輪對進行實時高精度檢測。
【專利說明】便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛輪對檢測【技術領域】，具體涉及一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法。

【背景技術】
[0002]機車受損輪對對車輛和鋼軌造成巨大的額外沖擊載荷，甚至造成輪軸、鋼軌和軌枕斷裂，嚴重威脅軌道交通安全?，F有的輪對參數測量方法分為靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法。傳統的輪對檢測采用人工靜態(tài)測量，具有很大的局限性。開發(fā)一種輪對多個狀態(tài)參數的自動測量裝置，可提高安全預警的實效性和準確性，為軌道交通的輪對安全提供可靠的檢測手段。
[0003]國內外關于便攜式輪對靜態(tài)檢測裝置也開展了大量的研究，便攜式檢測裝置在檢測過程中無需拆卸車輛輪對，結構簡單，安裝調試方便，能精確快速測量輪對幾何參數進行遠程傳輸。相對于動態(tài)檢測方法，靜態(tài)檢測無法實現實時在線監(jiān)測，但測量過程更具靈活性，不受輪對運行產生的振動干擾等因素影響。


【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法，便攜式的自動檢測裝置包括檢測控制系統、精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，裝置通過利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息，以及監(jiān)控系統的數據存儲和傳輸，來實現該裝置的激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集。
[0005]為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。
[0006]一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，包括檢測控制系統，所述檢測控制系統包括傳感器；該裝置還包括精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，所述精密直線傳動系統、監(jiān)控系統與檢測控制系統連接；所述精密直線傳動系統包括滾珠絲杠；所述檢測控制系統的傳感器為激光位移傳感器；該裝置通過利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息，以及監(jiān)控系統的數據存儲和傳輸，來實現該裝置的激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集。
[0007]優(yōu)選的是，所述精密直線傳動系統還包括步進電機、導軌、第一支架、第二支架、滑臺，所述步進電機、導軌、第一支架、第二支架、滑臺與滾珠絲杠裝配連接。
[0008]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述步進電機與第一支架連接固定，所述步進電機的輸出軸端裝置有聯軸器，所述第一支架在步進電機與聯軸器連接處加工有一個圓孔。
[0009]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述步進電機與滾珠絲杠通過聯軸器連接，并通過四個螺釘與第一支架連接固定。
[0010]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述第一支架與第二支架采用兩個M4螺釘連接固定。
[0011]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述滾珠絲杠與第二支架通過滾動軸承和軸承座連接固定。
[0012]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述滑臺安裝在軌道上，所述滑臺配置為沿著導軌的凹槽直線運動。
[0013]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述檢測控制系統還包括電源模塊、硬件電路板、第一限位開關、第二限位開關，所述電源模塊、硬件電路板、第一限位開關、第二限位開關與激光位移傳感器裝配連接。
[0014]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述硬件電路板上焊接安裝有檢測電路、電機驅動控制電路、單片機、第一藍牙模塊。
[0015]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述電源模塊為系統供電；所述電源模塊采用可充電24V鋰電池，電池周邊布設絕緣柔性墊片，且安裝于電池盒內。
[0016]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述電池盒具有雙耳法蘭，其采用M3螺釘與第一支架固定安裝。
[0017]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述激光位移傳感器與滑臺通過直角鋁連接，所述激光位移傳感器配置為隨著滑臺直線往復運動，對輪對表面進行線性掃描。
[0018]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述直角鋁采用三個M4螺釘與滑臺連接固定。
[0019]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述激光位移傳感器采用兩個M4螺釘與直角鋁連接固定，兩個螺釘在激光位移傳感器上的安裝位置為對角線設置。
[0020]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述第一限位開關和第二限位開關通過螺釘安裝在第二支架上的滾珠絲杠有效行程范圍內，對滑臺的直線運動范圍進行限定。
[0021]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述硬件電路板采用四個M3螺釘和金屬座與第二支架連接固定。
[0022]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述監(jiān)控系統包括第二藍牙模塊和上位機，所述監(jiān)控系統通過藍牙通訊協議將下位機的檢測信號實時傳送給上位機，上位機通過編程軟件界面對輪對表面曲線進行實時顯示和數據存儲。
[0023]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，該裝置還包括裝夾定位部件，所述裝夾定位裝置部件與精密直線傳動系統、檢測控制系統連接。
[0024]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述裝夾定位部件包括第一定位桿、第二定位桿、電磁鐵。
[0025]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述第一定位桿、第二定位桿平行放置，所述第一定位桿、第二定位桿與第一支架通過螺紋孔連接。
[0026]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述電磁鐵與第一支架采用M5螺釘連接固定。
[0027]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述第一定位桿、第二定位桿在檢測時與輪對輪緣緊密接觸以定位激光位移傳感器沿輪緣的檢測線。
[0028]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，具有檢測控制系統、精密直線傳動系統、監(jiān)控系統和裝夾定位部件的輪對表面磨損自動檢測裝置，裝置的所有加工部件均采用鋁。
[0029]本發(fā)明還公開了一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測方法，包括如上所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，該自動檢測方法包括如下步驟:S1，精密直線傳動系統控制驅動步進電機正反轉時，滑臺可沿導軌產生往返的直線運動；滑臺的直線位移可由步進電機控制參數和滾珠絲杠螺距參數獲得；S2，檢測控制系統的激光位移傳感器固定安裝在滑臺上，隨著滑臺直線往復運動，對輪對表面進行線性掃描；檢測控制系統的檢測電路對激光位移傳感器的模擬輸出進行濾波和模數轉換；檢測控制系統以單片機為核心，通過電機驅動控制電路實現對步進電機轉速和轉向控制，同時采集激光位移傳感器和限位開關檢測數據，最后通過第一藍牙模塊的通訊協議將被測信號發(fā)送給上位機進行顯示存儲；S3，監(jiān)控系統通過第二藍牙模塊的通訊協議將下位機的檢測信號實時傳送給上位機，上位機通過編程軟件界面對輪對表面曲線進行實時顯示和數據存儲。
[0030]在上述任一技術方案中優(yōu)選的是，所述精密直線傳動系統、檢測控制系統通過裝夾定位部件裝配連接，檢測時，裝夾定位部件的第一定位桿、第二定位桿與輪對輪緣緊密接觸以定位激光位移傳感器沿輪緣的檢測線；同時裝夾定位部件的電磁鐵通電，以較大的吸力與被測輪對裝夾固定。
[0031]本發(fā)明的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法，自動檢測裝置包括檢測控制系統、精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，精密直線傳動系統包括滾珠絲杠，檢測控制系統包括激光位移傳感器，監(jiān)控系統包括上位機，自動檢測裝置通過利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息，以及監(jiān)控系統的數據存儲和傳輸，來實現該裝置的激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集。該自動檢測裝置為便攜式結構，具有體積小、重量輕和檢測精度高等特點；其自動檢測方法步驟簡單，可方便快速的對現場機車輪對進行實時高精度檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為按照本發(fā)明的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法的一優(yōu)選實施例的裝置整體結構框圖；
圖2、3為按照本發(fā)明的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法的一優(yōu)選實施例的裝置部件連接結構示意圖；
圖4為按照本發(fā)明的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置及檢測方法的一優(yōu)選實施例的檢測方法示意圖；
附圖標記:
1、步進電機，2、第一支架，3、聯軸器，4、第一限位開關，5、硬件電路板，6、滑臺，7、導軌，8、第二限位開關，9、第二支架，10、滾珠絲杠，11、直角鋁，12、M4螺釘，13、激光位移傳感器，14、電磁鐵,15-1、第一定位桿，15-2、第二定位桿，16、金屬座，17、M4螺釘,18、電池盒,19、電源模塊，20、M5螺釘。21、M3螺釘，22、雙耳法蘭。

【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作詳細說明，以下描述僅作為示范和解釋，并不對本發(fā)明作任何形式上的限制。
[0034]如圖1所示的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，它包括檢測控制系統、精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，精密直線傳動系統、監(jiān)控系統與檢測控制系統連接。精密直線傳動系統包括滾珠絲杠10、步進電機1、導軌7、第一支架2、第二支架2、滑臺6，步進電機1、導軌7、第一支架2、第二支架9、滑臺6與滾珠絲杠10裝配連接；檢測控制系統包括激光位移傳感器13、電源模塊19、硬件電路板5、第一限位開關4、第二限位開關8，電源模塊19、硬件電路板5、第一限位開關4、第二限位開關8與激光位移傳感器13裝配連接；監(jiān)控系統包括上位機和第二藍牙模塊。
[0035]如圖2和圖3所示，精密直線傳動系統的步進電機I與第一支架2連接固定，步進電機I的輸出軸端裝置有聯軸器3，第一支架2在步進電機I與聯軸器3連接處加工有一個圓孔；步進電機I與滾珠絲杠10通過聯軸器3連接，并通過四個螺釘與第一支架2連接固定；第一支架2與第二支架9采用兩個M4螺釘17連接固定；滾珠絲杠10與第二支架9通過滾動軸承和軸承座連接固定；滑臺6安裝在軌道7上，滑臺6配置為沿著導軌7的凹槽直線運動。
[0036]檢測控制系統的硬件電路板5上焊接安裝有檢測電路、電機驅動控制電路、單片機、第一藍牙模塊；電源模塊19為系統供電；所述電源模塊19采用可充電24V鋰電池，電池周邊布設絕緣柔性墊片，且安裝于電池盒18內；電池盒18具有雙耳法蘭22，其采用M3螺釘21與第一支架2固定安裝；激光位移傳感器13與滑臺6通過直角鋁11連接，激光位移傳感器13配置為隨著滑臺6直線往復運動，對輪對表面進行線性掃描；直角鋁11采用三個M4螺釘與滑臺6連接固定；激光位移傳感器13采用兩個M4螺釘12與直角鋁11連接固定，兩個M4螺釘12在激光位移傳感器13上的安裝位置為對角線設置；第一限位開關4和第二限位開關8通過螺釘安裝在第二支架9上的滾珠絲杠10有效行程范圍內，對滑臺(6)的直線運動范圍進行限定；硬件電路板5采用四個M3螺釘和金屬座16與第二支架(9)連接固定。
[0037]監(jiān)控系統通過藍牙通訊協議將下位機的檢測信號實時傳送給上位機，上位機通過編程軟件界面對輪對表面曲線進行實時顯示和數據存儲。
[0038]此外，該自動檢測裝置還包括裝夾定位部件，裝夾定位裝置部件與精密直線傳動系統、檢測控制系統連接。裝夾定位部件包括第一定位桿15-1、第二定位桿15-2、電磁鐵
14;第一定位桿15-1、第二定位桿15-2平行放置,第一定位桿15-1、第二定位桿15_2與第一支架2通過螺紋孔連接；電磁鐵14與第一支架2采用M5螺釘20連接固定；第一定位桿15-1、第二定位桿15-2在檢測時與輪對輪緣緊密接觸以定位激光位移傳感器13沿輪緣的檢測線。
[0039]具有檢測控制系統、精密直線傳動系統、監(jiān)控系統和裝夾定位部件的輪對表面磨損自動檢測裝置，裝置的所有加工部件均采用鋁，以實現裝置重量輕和良好散熱的效果。
[0040]對于如上所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其自動檢測方法如圖4所示，包括如下步驟:
SI，精密直線傳動系統控制驅動步進電機I正反轉時，滑臺6可沿導軌產生往返的直線運動；滑臺6的直線位移可由步進電機I控制參數和滾珠絲杠10螺距參數獲得；
S2，檢測控制系統的激光位移傳感器13固定安裝在滑臺6上，隨著滑臺6直線往復運動，對輪對表面進行線性掃描；檢測控制系統的檢測電路對激光位移傳感器13的模擬輸出進行濾波和模數轉換；檢測控制系統以單片機為核心，通過電機驅動控制電路實現對步進電機轉速和轉向控制，同時采集激光位移傳感器13和限位開關檢測數據，最后通過第一藍牙模塊的通訊協議將被測信號發(fā)送給上位機進行顯示存儲； S3，監(jiān)控系統通過第二藍牙模塊的通訊協議將下位機的檢測信號實時傳送給上位機，上位機通過編程軟件界面對輪對表面曲線進行實時顯示和數據存儲。
[0041]其中，精密直線傳動系統、檢測控制系統通過裝夾定位部件裝配連接，檢測時，裝夾定位部件的第一定位桿15-1、第二定位桿15-2與輪對輪緣緊密接觸以定位激光位移傳感器13沿輪緣的檢測線；同時裝夾定位部件的電磁鐵14通電，以較大的吸力與被測輪對裝夾固定。
[0042]這種便攜式的機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，包括檢測控制系統、精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，可方便快速的對現場機車輪對進行實時高精度檢測，其主要技術原理是利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息。裝置以單片機為控制核心，實現激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集，整個裝置具有體積小、重量輕和檢測精度高等特點。
[0043]以上所述僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非是對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，包括檢測控制系統，所述檢測控制系統包括傳感器，其特征在于:該裝置還包括精密直線傳動系統和監(jiān)控系統，所述精密直線傳動系統、監(jiān)控系統與檢測控制系統連接；所述精密直線傳動系統包括滾珠絲杠(10)；所述檢測控制系統的傳感器為激光位移傳感器(13);該裝置通過利用絲杠精密傳動系統結合激光位移傳感器檢測輪對表面輪廓曲線，與輪對標準曲線對比獲得被測輪對表面磨損信息，以及監(jiān)控系統的數據存儲和傳輸，來實現該裝置的激光位移傳感器的直線運動控制和數據自動采集。
2.如權利要求1所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述精密直線傳動系統還包括步進電機(I)、導軌(7)、第一支架(2)、第二支架(2)、滑臺(6)，所述步進電機(I)、導軌(7)、第一支架(2)、第二支架(9)、滑臺(6)與滾珠絲杠(10)裝配連接。
3.如權利要求2所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述步進電機(I)與第一支架(2)連接固定，所述步進電機(I)的輸出軸端裝置有聯軸器(3)，所述第一支架(2 )在步進電機(I)與聯軸器(3 )連接處加工有一個圓孔。
4.如權利要求2所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述步進電機(I)與滾珠絲杠(10)通過聯軸器(3)連接，并通過四個螺釘與第一支架(2)連接固定。
5.如權利要求2所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述第一支架(2)與第二支架(9)采用兩個M4螺釘(17)連接固定。
6.如權利要求1所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述滾珠絲杠(10)與第二支架(9)通過滾動軸承和軸承座連接固定。
7.如權利要求2所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:所述滑臺(6)安裝在軌道(7)上，所述滑臺(6)配置為沿著導軌(7)的凹槽直線運動。
8.如權利要求1所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:具有檢測控制系統、精密直線傳動系統、監(jiān)控系統和裝夾定位部件的輪對表面磨損自動檢測裝置，裝置的所有加工部件均采用鋁。
9.一種便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測方法，包括如權利要求1至8所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測裝置，其特征在于:該自動檢測方法包括如下步驟: SI，精密直線傳動系統控制驅動步進電機(I)正反轉時，滑臺(6)可沿導軌產生往返的直線運動；滑臺(6)的直線位移可由步進電機(I)控制參數和滾珠絲杠(10)螺距參數獲得; S2，檢測控制系統的激光位移傳感器(13)固定安裝在滑臺(6)上，隨著滑臺(6)直線往復運動，對輪對表面進行線性掃描；檢測控制系統的檢測電路對激光位移傳感器(13)的模擬輸出進行濾波和模數轉換；檢測控制系統以單片機為核心，通過電機驅動控制電路實現對步進電機轉速和轉向控制，同時采集激光位移傳感器(13)和限位開關檢測數據，最后通過第一藍牙模塊的通訊協議將被測信號發(fā)送給上位機進行顯示存儲； S3，監(jiān)控系統通過第二藍牙模塊的通訊協議將下位機的檢測信號實時傳送給上位機，上位機通過編程軟件界面對輪對表面曲線進行實時顯示和數據存儲。
10.如權利要求9所述的便攜式機車車輛輪對表面磨損自動檢測方法，其特征在于:所述精密直線傳動系統、檢測控制系統通過裝夾定位部件裝配連接，檢測時，裝夾定位部件的第一定位桿(15-1)、第二定位桿(15-2)與輪對輪緣緊密接觸以定位激光位移傳感器(13)沿輪緣的檢測線；同時裝夾定位部件的電磁鐵(14)通電，以較大的吸力與被測輪對裝夾固定。
【文檔編號】G01B11/24GK104330049SQ201410506873
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】譚苗苗, 程光, 趙林惠 申請人:北京聯合大學