專利名稱：用于對于最好動態(tài)地、尤其是為了確定所出現(xiàn)的磨損而被檢測的固體輪廓進(jìn)行繼續(xù)處理 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對于最好動態(tài)地、尤其是為了確定所出現(xiàn)的磨損而被檢測的固體輪廓進(jìn)行繼續(xù)處理的系統(tǒng)和方法。
德國專利申請DE 10313191.4和國際專利申請PCT/EP 04/00295描述了一種用于無接觸地動態(tài)檢測固體輪廓、尤其是用于確定在固體上出現(xiàn)的磨損的方法，其中為了能夠保持短的測量時間；能夠覆蓋至少三個數(shù)量級的測量范圍如十分之一毫米、毫米、厘米；并且能夠即使在惡劣的運(yùn)行條件下也達(dá)到高的測量精度而規(guī)定，將至少一個由激光裝置產(chǎn)生的、展寬成至少一個直線光帶的光束投影到固體表面的至少一個區(qū)域上，其中固體在激光裝置旁邊移動，并且使從固體表面區(qū)域反射的光聚焦在一成像裝置(該成像裝置的光軸與激光裝置的投影方向處于一種固定的三角測量法角度(Triangulationswinkel)，并且以與激光裝置固定的基本間距設(shè)置)里面，并且以一比固體運(yùn)動速度更高的頻率通過一平面形狀的光攝取單元進(jìn)行測量，然后依據(jù)三角測量法角度和基本間距在一數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)裝置中通過三角幾何關(guān)系式并且與相應(yīng)的確定固體運(yùn)動速度的校正值相關(guān)地聯(lián)系，從由光攝取單元給出的信號得出輪廓測量值并且在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)裝置中存儲為輪廓圖。
對于固體可以是一平移的體、一旋轉(zhuǎn)的體或者優(yōu)選涉及一進(jìn)行滾動運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)對稱體，尤其是車輪。因此按照本發(fā)明的方法是一種特別有利的在駛過期間確定車輪輪廓并由此推斷磨損的方法。
在完全輪廓檢測的意義上可以規(guī)定，在使用至少三個、在位于固體表面不同側(cè)面上的區(qū)域投影光帶的激光裝置和附屬于該裝置的成像裝置的條件下確定多個輪廓圖作為分輪廓圖，將分輪廓圖存儲在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)裝置里面并且由此獲得整個輪廓圖。對于一基本形狀基本為圓柱形或環(huán)形的固體，如車輪可以使光帶投影到至少三個區(qū)域上，在此三個區(qū)域優(yōu)選位于圓柱體或環(huán)的兩個頂面和外殼面上。然后可以使輪廓圖、分輪廓圖和/或總輪廓圖分別與一個或多個參照輪廓圖進(jìn)行比較并且確定與相應(yīng)參照輪廓圖的相應(yīng)偏差，這是一種出現(xiàn)磨損的尺度，或者是出現(xiàn)的磨損是否還在一可容忍的范圍內(nèi)的尺度。憑借出現(xiàn)的固體的負(fù)載持續(xù)時間與確定的磨損之間的相互關(guān)聯(lián)，還可以在此相互關(guān)系中得到關(guān)于進(jìn)一步的負(fù)載持續(xù)時間毫無疑問地還要進(jìn)行多久或者什么時候需要一重新的檢驗的推斷。
此外有利的是，把所述輪廓圖、分輪廓圖、總輪廓圖、相應(yīng)的參照輪廓圖和/或相應(yīng)偏差與一固定的、長時間不改變的幾何基本量相關(guān)聯(lián)，譬如與一未磨損的輪圈內(nèi)圓周相關(guān)聯(lián)，以此方式例如可以把磨損面表示成一展開線，在所述展開線上把高度輪廓相對所述基本量通過適當(dāng)?shù)娘@示器顯示成圖像。例如可以把所述輪廓圖、分輪廓圖、總輪廓圖、相應(yīng)的參照輪廓圖和/或相應(yīng)偏差用一顯示裝置，如顯示器可視化。
在上述申請中還描述了一用于軌道車輛車輪、如鐵軌車輪的磨損檢驗臺，其中使用所述方法。該磨損檢驗臺按照在軌道上以移動速度和角速度移動的滾動車輪作為要被測量的固體設(shè)計。在此借助于由動態(tài)確定的測量值尤其獲得滾動車輪的參照半徑作為基本量。所獲得的半徑一方面可以作為用于輪廓高度的測量值的基礎(chǔ)線，它在車輪的外表面上獲得，另一方面能夠使這個半徑用于確定修正值，它們考慮相應(yīng)的激光三角測量法為基礎(chǔ)的測量。
這涉及動態(tài)檢測輪廓的繼續(xù)處理，因此將輪廓圖、分輪廓圖和/或總輪廓圖分別與一個或多個參照輪廓圖進(jìn)行比較并且可以確定與相應(yīng)參照輪廓圖的相應(yīng)偏差。對于參照輪廓圖可以優(yōu)選是允許的理論尺寸，但是參照輪廓圖也可以是存儲的由原先測量組成的測量值的數(shù)據(jù)組，因此相應(yīng)偏差給出關(guān)于自原先的測量以來產(chǎn)生的磨損有多大的推斷。
本發(fā)明的目的是，實現(xiàn)用于繼續(xù)處理一最好是動態(tài)的、尤其是為了確定所出現(xiàn)的磨損而已被檢測的固體輪廓的系統(tǒng)和方法，它超過已知的固體輪廓測量值信號處理，尤其是為了確定磨損以及為了與參照輪廓進(jìn)行比較。
按照本發(fā)明這一點通過上述形式的方法得以實現(xiàn)，其中將所檢測的輪廓數(shù)據(jù)作為用于控制至少一個用于表面加工、尤其用于軌道車輛輪的機(jī)械表面加工的設(shè)備的控制參數(shù)。
按照本發(fā)明這一點也通過上述形式的系統(tǒng)得以實現(xiàn)，該系統(tǒng)具有系統(tǒng)組成部分，它們以其交互作用在使用檢測固體輪廓數(shù)據(jù)的條件下實現(xiàn)控制至少一個用于表面加工、尤其是用于軌道車輛車輪的機(jī)械表面加工的設(shè)備。
在此為了數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)對于設(shè)備控制引用其它的特征參數(shù)，如幾何尺寸數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、刀具數(shù)據(jù)和/或工作計劃。對該設(shè)備的傳輸控制可以通過適當(dāng)?shù)挠布涌?、如電接口如RS232，RS422，TTY實現(xiàn)。也可以以這種方式控制材料輸送。
在此表面加工尤其可以修復(fù)地、在所謂的再形成輪廓的意義上尤其在磨損的固體上實現(xiàn)，對磨損的固體附設(shè)檢測的固體輪廓。但是也可以由多個固體輪廓一般例如通過形成平均值和/或插補(bǔ)法或基于繼續(xù)運(yùn)行時間或所致力的整個運(yùn)行時間的推斷法對于確定的幾何形狀、工藝、例如確定的使用刀具和/或開始校準(zhǔn)的表面質(zhì)量以及對于刀具數(shù)據(jù)提供用于加工新的固體的控制參數(shù)，例如在完全替換不再可以再形成輪廓的軌道車輛車輪和其可能適配于現(xiàn)有的還可以再形成輪廓的車輪附件。
如上所述，如果輪廓數(shù)據(jù)的繼續(xù)處理包括相應(yīng)輪廓圖與參照輪廓圖的比較并且確定與相應(yīng)參照輪廓圖的相應(yīng)偏差，這意味著，可以使修理或者必要時也包括制造以最佳的方式適配于實際的磨損。由此在工藝和材料使用方面得到在開拓節(jié)省潛力意義上的優(yōu)點。由此事先排除例如不再需要維修的車輪的維修，對于這些車輪在與所謂的尤其在磨損檢驗臺上接收的學(xué)習(xí)曲線的比較以后輪廓圖不僅不達(dá)到給定的磨損極限值，而且也不達(dá)到給定的、對應(yīng)于更小磨損的警告值。
在下面的詳細(xì)描述中給出本發(fā)明的其它有利實施例。


借助于附圖所示的實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中圖1示出用于表示按照本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的方框圖，圖2示出在顯示器上顯示的輪廓圖視化圖，表示如何可以使用按照本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，圖3以示意立體圖示出用于表示優(yōu)選的方法的基本原理圖，圖4示出與按照本發(fā)明的方法相關(guān)的固體輪廓檢測的程序框圖，圖5以立體圖示出用于軌道車輛車輪、如鐵軌車輪的磨損檢驗臺，在此優(yōu)選使用按照本發(fā)明的方法。
如圖1所示，按照本發(fā)明的系統(tǒng)由多個系統(tǒng)組成部分構(gòu)成，其特征和工作原理在所示方框中給出，并且通過所示的箭頭象征性表示。通過附圖標(biāo)記1至14表示在所示情況下存在的各個系統(tǒng)元件，通過功能箭頭上的附圖標(biāo)記W1至W11表示在系統(tǒng)組成部分之間現(xiàn)有的系統(tǒng)耦聯(lián)，其中附圖標(biāo)記WW1和WW2表示特殊的系統(tǒng)耦聯(lián)，它們在交互作用的意義上發(fā)生作用。通過附圖標(biāo)記TS1至TS3表示按照本發(fā)明的系統(tǒng)的子系統(tǒng)，并且通過附圖標(biāo)記KS1至KS3表示通信系統(tǒng)，其中又涉及用于加工控制的子系統(tǒng)TS3的下級系統(tǒng)。
用于加工控制的子系統(tǒng)TS3除了三個現(xiàn)有的通信系統(tǒng)KS1至KS3以外還包括一坐標(biāo)系統(tǒng)5和加工設(shè)備、尤其是自動車床8，11，用于表面加工，尤其是用于對于軌道車輛車輪進(jìn)行機(jī)械表面加工，其中所述加工在使用固體的被檢測的輪廓的數(shù)據(jù)的條件下實現(xiàn)，如同例如在圖2中所示的那樣。
所述通信系統(tǒng)KS1至KS3分別由一用于數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)6，9，12的系統(tǒng)元件和一用于在設(shè)備上(自動車床8，11)傳輸控制或者用于材料輸送14的硬件接口7，10，13組成。在此總是通過電接口RS232，RS422和TTY，設(shè)備特殊地、例如所示出的那樣實現(xiàn)致動。因此例如可以對于在結(jié)果上要實現(xiàn)的要被去除的材料高度來控制進(jìn)給速度和供應(yīng)速度(Vorschub-und Zustellgeschwindigkeit)。
在用于數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)6，9的系統(tǒng)元件中除了檢測的固體輪廓數(shù)據(jù)作為控制參數(shù)以外，還引用其它特征參數(shù)-如幾何數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、刀具數(shù)據(jù)和/或工作計劃，為了確定磨損使所述控制參數(shù)優(yōu)選與一種參照輪廓進(jìn)行比較，如同例如在圖2中分圖“差別(DIFFERENZ)”所示的那樣，所述控制參數(shù)用于控制至少一個用于表面加工的設(shè)備、即自動車床8。
用于數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)12的系統(tǒng)元件也可以如圖所示用于確定材料需求和材料輸送。
此外也可以使按照本發(fā)明的系統(tǒng)不僅包括用于機(jī)械的表面加工的設(shè)備、如自動車床8的功能，用于加工尤其是車輪的運(yùn)動表面；而且也包括多個加工設(shè)備的功能，例如用于機(jī)械加工軸的自動車床11。
在各個通信系統(tǒng)KS1至KS3中工藝信息以信號的形式主要從相應(yīng)輸入口主要線性地流動到相應(yīng)輸出口(在KS1中的W3，W4，W5；在KS2中的W6，W7，W8；在KS3中的W9，W10，W11)，可以對各個通信系統(tǒng)前置一坐標(biāo)系統(tǒng)5，在其中實現(xiàn)信息信號的相互協(xié)調(diào)，并且以這種方式與通信系統(tǒng)KS1至KS3一起形成用于加工控制TS3的子系統(tǒng)。
如圖所示，用于加工控制TS3的子系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)(系統(tǒng)耦聯(lián)W2)例如可以源自至少另一子系統(tǒng)TS1或者源自兩個其它子系統(tǒng)、如子系統(tǒng)TS1和TS2(材料庫4)的交互作用WW1。
上述子系統(tǒng)TS1在所示情況下包括三個基本的系統(tǒng)元件1，2，3。
對于第一系統(tǒng)元件1涉及一接口，它通過個人計算機(jī)(PC)實現(xiàn)例如一互聯(lián)網(wǎng)連接(INET)或局域網(wǎng)連接(LAN)，其中以有利的方式可以使用常見的用于數(shù)據(jù)輸出的TCP/IP協(xié)議，例如用于獲得在多個不同位置(運(yùn)行A，B，C，...)上檢測的固體尤其是車輪輪廓的數(shù)據(jù)。
在第二系統(tǒng)元件2中包括一數(shù)據(jù)庫，在其中存儲以磨損數(shù)據(jù)的形式(如上所述見圖2中的分圖“差值(DEFFRENZ)”)的在多個不同位置(運(yùn)行A，B，C，...)上檢測的固體尤其是車輪輪廓的數(shù)據(jù)、千米功率、理論和/或?qū)W習(xí)曲線。
第二系統(tǒng)元件2與作為需求分析系統(tǒng)的第三系統(tǒng)元件3處于信息交換(交互作用耦聯(lián)WW1)，該需求分析系統(tǒng)本身與材料庫TS2，4處于交互作用WW2。所述需求分析可以在第三系統(tǒng)元件3中以基于知識的理論數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)進(jìn)行，該數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)元件3中運(yùn)行。在此可以是試驗地通過磨損測量值的推斷法或插補(bǔ)法所獲得的數(shù)據(jù)庫、或者是以確定的理論上建立的磨損模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，其中也可以實現(xiàn)混合形式。借助于需求分析，可以對于到材料庫4的材料提供進(jìn)行控制，例如這樣進(jìn)行，在材料庫4中材料總是以“實時”生產(chǎn)的意義、或者但是優(yōu)選以穩(wěn)定的加工條件的意義對于給定的時間間隔、例如三至四周提供材料發(fā)送。
圖2除了已經(jīng)述及的分圖“差值(DIFFERENZ)”以外-該分圖以輪廓高度在測量長度上的柱形圖的形式示出了按照本發(fā)明的優(yōu)選作為用于在圖1中的自動車床8的控制參數(shù)所使用的磨損數(shù)據(jù)-在分圖“輪廓(PROFIL)”中還以與理論曲線(GELERNT)的相比位置包括原始檢測的輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)。在此，所述視圖形式對應(yīng)于分圖“差值(DIFFERENZ)”，但是其中代替柱形圖顯示的是輪廓線。對于在圖2中的視圖，可以是一種組合在按照本發(fā)明的系統(tǒng)的分系統(tǒng)TS1，TS2，TS3中的顯示器，在其中以圖形的形式(下部)也顯示測量位置和/或要被加工的位置。該顯示器也可以包括口語信息，例如在圖左邊所示的結(jié)果匯總(ERGEBNIS)，在其中例如可以示出，所測量的輪廓是超過一極限值還是超過一警告值還是正常，因此不必再形成輪廓。
所述子系統(tǒng)TS1，TS2，TS3可以在最佳安裝位置分布的意義上位于空間上分開的位置上。尤其是可以在客戶機(jī)-服務(wù)器連接的客戶機(jī)中通過空間上與客戶機(jī)分開的服務(wù)器實現(xiàn)輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)檢測。
借助于圖3要解釋優(yōu)選方法的理論基礎(chǔ)，通過它按照本發(fā)明的方法可以檢測固體輪廓(PROFIL)的加工數(shù)據(jù)。這個解釋尤其在由數(shù)據(jù)檢測原則尤其得到輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)性質(zhì)時是有意義的。
為了攝取一最好以速度v運(yùn)動的三維固體201的外形，即為了獲得輪廓(PROFIL)的按照本發(fā)明所要處理的數(shù)據(jù)，如圖3所示，通過一由激光裝置202所發(fā)出的、展寬成光帶203的激光束進(jìn)行工作。該光帶203被固體201表面作為反射光RL返回，并且被一平面形狀的攝取單元206、如作為光攝取單元的CCD相機(jī)以輪廓形PG的形式進(jìn)行檢測。然后由從攝取單元206發(fā)出的信號-對應(yīng)于所使用的公知的激光三角測量法的理論-在考慮到三角測量法角度以及在反射光RL的光軸與激光裝置2之間的基礎(chǔ)間距B的條件下，在一種未示出的數(shù)據(jù)處理裝置、如PC中來確定輪廓(PROFIL)的測量值，并且作為輪廓圖存儲。為了表示這種輪廓圖，在圖3的示意圖中示出在光攝取單元206上的輪廓形PG的線走向。
在圖4中所示的程序流程圖尤其是借助于在圖3中所示的激光三角形測量方法來無接觸地檢測軌道車輛車輪、如鐵軌車輪的輪廓(PROFIL)。在圖5中舉例地示出在一軌道車輛210上的以附圖標(biāo)記201a表示的這種車輪。
所示程序運(yùn)行圖尤其包括一用于動態(tài)檢測固體201或201a的輪廓(PROFIL)的攝取回路100，它按照系統(tǒng)起動過程被置于運(yùn)行，該過程按照服務(wù)器的一種請求90起動，該服務(wù)器作為系統(tǒng)元件1優(yōu)選位于按照圖1的子系統(tǒng)TS1中。這個系統(tǒng)起動過程在圖4中通過以附圖標(biāo)記95表示的方框象征性表示，并且可以包括對于用于軌道車輛210的紅綠燈所進(jìn)行的致動、對于在攝取單元206中用于圖形分辨106的觸發(fā)所進(jìn)行的激活、以及對于激光裝置202所進(jìn)行的接通。
在攝取回路100中，在這種情況下，通過一種激光距離傳感器101(其中尤其是激光攝取單元206)在信號預(yù)調(diào)節(jié)102之后尤其提供一種距離信號103，即對于開始時刻t0獲得固體201，201a的初始條件-如與激光裝置202的距離、激光強(qiáng)度分布和必要時這個距離隨時間的變化作為路程對時間的一階導(dǎo)數(shù)和在加速運(yùn)動時路程對時間的二階導(dǎo)數(shù)。
在方法步驟“信號分析”104中由初始條件、尤其由距離信號103確定檢測時刻tflash，對于該時刻來說，選擇由攝取單元206所發(fā)出的用于獲得輪廓(PROFIL)測量值的信號。具體地說，這意味著，一釋放脈沖105被輸出到攝取單元206上、例如相機(jī)上，由此對于檢測時刻tflash獲得一種圖形分辯106。在此要通過盡可能最靠近開始時刻t0的標(biāo)準(zhǔn)來獲得由初始條件所確定的檢測時刻tflash，因為對于這種情況對于開始時刻t0和對于檢測時刻tflash所呈現(xiàn)的信號以對于信號分析有利的方式只有微小的差別。
在此尤其可以通過一種數(shù)字的信號處理器(DSP)來實現(xiàn)由初始條件(距離信號103)確定檢測時刻tflash，該信號處理器最好組合在一現(xiàn)有的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)裝置里面。這也可能引起在DSP前面前置一模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，如果激光距離傳感器101不提供數(shù)字信號的話。
一種數(shù)字的信號處理器(DSP)由于其準(zhǔn)確的預(yù)見性和特別短的必需時間，所以適合于執(zhí)行所期望的操作，尤其是適于實時地、即連續(xù)地處理信號。數(shù)字信號處理器對于信號分析104的使用能夠以有利的方式不僅在數(shù)據(jù)操作、如數(shù)據(jù)運(yùn)動、存儲和/或數(shù)值檢驗方面而且在數(shù)學(xué)計算、如相加和相乘方面最佳地處理以數(shù)字信號形式出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。因此在涉及數(shù)學(xué)計算方面在信號分析104時可以在毫秒范圍內(nèi)實現(xiàn)濾波、折積以及傅立葉變換、拉普拉斯變換和/或z變換。因此在數(shù)據(jù)操作方面通過DSP在數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳遞之前同樣在毫秒域內(nèi)實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)壓縮。
在使用一種DSP的情況下，也能夠由初始條件獲得固體201，201a到激光裝置202的距離的隨時間的變化，即，例如固體201，201a的各個對于動態(tài)輪廓檢測來說特別重要的分區(qū)域的速度，它可以優(yōu)選用于確定檢測時刻tflash，如果這個速度不由屬于初始條件通過直接確定而檢測或固定地給定或調(diào)節(jié)。
在一種快速信號處理、并且由此靠近開始時刻t0與檢測時刻tflash之間的時間的意義上足夠的是，為了獲得固體201，201a在開始時刻t0的初始條件使用由攝取單元206給出的用于獲得圖形、尤其是二進(jìn)制編碼掩碼的信號，并且檢測時刻tflash最好通過、即再識別這個圖形的標(biāo)準(zhǔn)確定檢測時刻tflash。
為了獲得圖形的再識別，最好在使用查詢表(LUT)、圖形轉(zhuǎn)換、尤其是閾值操作、例如一最好通過拉普拉斯變形實現(xiàn)的高通濾波的條件下可以有利地檢測對于開始時刻t0和/或?qū)τ跈z測時刻tflash在固體201，201a上呈現(xiàn)的柱狀圖激光強(qiáng)度分布、尤其是以透明分布的形式。在此關(guān)于查詢表(LUT)如同在圖形處理中常見的那樣可以理解為一區(qū)域的目錄號與輸出值的關(guān)聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。已知的LUT例如是所謂的彩圖或色板。通過它們對一有限數(shù)量的色彩變址、通常256附設(shè)色彩值和強(qiáng)度值。在本發(fā)明的范疇中尤其可以使檢測的和/或變換的查詢表動態(tài)地適配于對于相應(yīng)時刻t0的初始條件。因此這種信號處理以最佳的方式考慮偶然變化的或規(guī)則存在的環(huán)境條件，如由于車間光線、太陽位置或季節(jié)影響、如雪在室外檢測時照明強(qiáng)度的變化。
為了獲得和再識別圖形、尤其是二進(jìn)制編碼掩碼尤其可以使用一α通道，最好是二進(jìn)制α通道。在此關(guān)于α通道可以理解為一在數(shù)字圖形中在圖形接收和處理時對通常使用的三個色彩通道附加存在的通道，它超出在色彩空間中編碼的色彩信息也存儲各個圖點的透明性(透光性)。為此例如可以提供每個圖點一字節(jié)，為此如上所述對于光強(qiáng)得到28＝256個可能的分級。二進(jìn)制α通道是一最小化的α通道，它涉及使用只幾比特用于編碼的透明性并因此可以只給出，圖點是否是或者完全透明(黑)或者完全不透明(白)。
對于和除了或者補(bǔ)充或可選擇地對于上述示例描述的工作方式為了圖形識別的獲得和再識別圖形也使用其它稱為“智能圖形處理”方法、尤其是濾波作用、如圖形聚焦或產(chǎn)生顏色效果。
如果對于測量時刻tflash進(jìn)行圖形分辯106，尤其檢測圖形矩陣107，最好作為在觸發(fā)后的第一完全圖形檢測釋放脈沖105并且將檢測的圖形輸送到存儲器108。同時進(jìn)行計時器的復(fù)位。重復(fù)進(jìn)行所述的過程，如同通過攝取回路100所示的那樣。
通過以附圖標(biāo)記110和111表示的方框表示的條件檢驗作為用于在攝取回路100中過程的中斷標(biāo)準(zhǔn)。在此一方面檢驗(方框110)，計時器是否已經(jīng)運(yùn)行大于10s，并且另一方面檢驗，是否已經(jīng)攝取軌道車輛的所有軸(方框111)。如果產(chǎn)生這個條件，則停止圖像攝取(方框112)。計時器是否已經(jīng)運(yùn)行大于10s的問題針對于，確定，固體201或201a是否可能進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)。在圖像攝取停止(112)以后可以將存儲的圖形數(shù)據(jù)108發(fā)送到服務(wù)器(方框113)。同時可以進(jìn)行系統(tǒng)停止過程“斷開觸發(fā)”、“斷開激光裝置202”和“軌道車輛210紅綠燈控制”，它們通過以附圖標(biāo)記195表示的方框象征性表示。
圖5示出按照本發(fā)明的方法的應(yīng)用，而且是在確定磨損時的應(yīng)用。附圖給出磨損檢驗臺208的立體圖，它是以在軌道209上滾動的、平移速度為v駛過的車輪201a作為要被測量的固體201設(shè)計的。為了實現(xiàn)在按照圖4的程序流程中所示的過程、尤其是攝取回路100可以在檢驗臺208中包括相應(yīng)的硬件，由此以有利的方式如上所述實現(xiàn)一客戶機(jī)-服務(wù)器連接，其中客戶機(jī)位于軌道209上而服務(wù)器位于在空間上離開的位置上。
軌道車輛210的車輪201a是一旋轉(zhuǎn)對稱的、在基本外形上實質(zhì)是圓柱形或者說環(huán)形的固體1，其中在所示情況下光帶203投影在其上的兩個區(qū)域位于圓柱形或者說環(huán)的兩個頂面D1，D2和外殼面M上。使用兩個光帶3a，3b的優(yōu)點是通過使對于開始時刻t0進(jìn)行獲得固體201，201a的初始條件103并由此由初始條件103確定檢測時刻tflash，對于該時刻選擇由攝取單元206給出的信號，存在這種可能性，使光帶203，同時或也可以時間錯開地在同一以一位置為基準(zhǔn)的測量地點投影到外殼面M上。這一點也可以由此實現(xiàn)，即，通過相應(yīng)的其它光帶203在相應(yīng)定位所產(chǎn)生的相互間相對檢測的激光裝置202時可以達(dá)到固體1表面的不同側(cè)面D1，D2，M的區(qū)域，這些區(qū)域通過最好側(cè)面入射的光帶203的陰影由于陰影通過光帶203不能檢測。這樣獲得的局部輪廓圖可以存儲在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)裝置里面并由此通過轉(zhuǎn)移獲得整個輪廓圖。
按照本發(fā)明的方法能夠以有利的方式以特別短的確定時間實現(xiàn)輪廓(PROFIL)的檢測和處理。因此借助于軌道車輛210在其上滾動的兩側(cè)軌道209使設(shè)置的激光裝置202和成像裝置5例如對于5個旋轉(zhuǎn)位置、即10個車輪附件在實時運(yùn)行中可以相應(yīng)地完成三維輪廓圖，它直接供繼續(xù)處理使用。在此對于這個輪廓圖可以實現(xiàn)小于2.0mm的分辨率、尤其是小于0.2mm的分辨率。
以設(shè)備技術(shù)上有利的方式與通過已知方法的比較明顯減少設(shè)備費(fèi)用的可能性也與本發(fā)明相關(guān)，因為在固體201的平移運(yùn)動速度小于3.5m/s時不必使用高速相機(jī)，或者在使用高速相機(jī)時可以以非常高的固體平移運(yùn)動速度實現(xiàn)測量。因此能夠在一以最高速度在檢驗臺208旁邊駛過的ICE的軌道車輛車輪201a上進(jìn)行輪廓確定，其中檢測的輪廓(PROFIL)以最短的時間例如在列車駛?cè)氲揭患庸ぼ囬g以后供用于表面加工的設(shè)備8作為控制參數(shù)使用。
本發(fā)明不局限于所示的實施例，而是包括所有在本發(fā)明的意義上起相同作用的機(jī)構(gòu)和措施。因此例如磨損確定不必以在圖2中所示的曲線“GELERNT”實現(xiàn)，而是也可以使比較曲線、只要存在并且能夠歸類，通過在相同對象上的提前測量代表。在圖3至5中所示的檢測輪廓(PROFIL)的形式是一優(yōu)選的、在方法效率和方法精度的意義上促進(jìn)其與按照本發(fā)明的輪廓(PROFIL)繼續(xù)處理的交互作用的數(shù)據(jù)獲得形式，但是它不限制按照本發(fā)明的繼續(xù)處理。
通過大體上得出上述檢驗臺208的尺寸比例與軌道車輛車輪201a的關(guān)系的圖5能夠確定，按照使用按照本發(fā)明的方法設(shè)計的檢驗臺208可以具有比所示的例如約雙倍尺寸的schuhkarton小許多且更緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸。因此在大多數(shù)情況下以有利的方式在將檢驗臺208在軌道設(shè)備中執(zhí)行時可以放棄費(fèi)事的水泥工作。
此外本發(fā)明不局限于在權(quán)利要求1或25中定義的特征組合，而是也可以通過所有整體公開的單個特征的確定特征的任意其它組合定義。這就是說，原則上獨立權(quán)利要求1和20的每個單個特征都可以去掉或者通過至少一個在本申請的其它位置公開的單個特征替代。權(quán)利要求只理解為本發(fā)明的第一形式探討。
附圖標(biāo)記列表1-14 系統(tǒng)元件90 服務(wù)器要求95 系統(tǒng)起動100 攝取回路101 激光距離傳感器102 信號預(yù)調(diào)節(jié)103 距離信號104 信號分析105 釋放脈沖(觸發(fā))106 圖形分辨率107 圖形矩陣108 圖形存儲器109 時間復(fù)位110，111 檢驗用于100的斷開條件112 圖形攝取停止113 數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器195 系統(tǒng)停止201 固體201a 210的輪子202 激光裝置203 來自202的激光帶206 激光攝取單元208 磨損檢驗臺209 導(dǎo)軌210 導(dǎo)軌車B 基礎(chǔ)距離D1，D2201，201a的覆蓋面KS1-KS3 通信系統(tǒng)，TS3的子系統(tǒng)M 201，201a的外殼面
PG 輪廓圖PROFIL 201，201a的輪廓RL 反射光TS1-TS3 子系統(tǒng)v 201，201a的(移動)速度W1-W11 系統(tǒng)耦聯(lián)，作用箭頭WW1，WW2 系統(tǒng)耦聯(lián)，交互作用箭頭
權(quán)利要求
1.用于對于最好動態(tài)地、尤其是為了確定所出現(xiàn)的磨損(DIFFERENZ)而被檢測的固體(201，201a)輪廓(PROFIL)進(jìn)行繼續(xù)處理的方法，其特征在于，將所檢測的輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)作為用于控制至少一個設(shè)備(8)的控制參數(shù)，該機(jī)器用于表面加工、尤其用于對于軌道車輛車輪(201a)進(jìn)行機(jī)械表面加工。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)作為用于控制進(jìn)給和供應(yīng)速度的控制參數(shù)，用于對于通過至少一個設(shè)備(8)所要去除的材料高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將其它特征參數(shù)的數(shù)據(jù)—如固體(201，201a)的幾何尺寸數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、刀具數(shù)據(jù)和/或工作計劃作為用于對于所述至少一個用于表面加工的設(shè)備(8)進(jìn)行控制的控制參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所檢測的輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)和/或其它特征參數(shù)的數(shù)據(jù)用來對于從材料庫(TS2，4)到用于表面加工的設(shè)備(8)的材料輸送進(jìn)行控制。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所檢測的輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)用于尤其借助于以知識為基礎(chǔ)的需求分析系統(tǒng)所執(zhí)行的需求分析，以該需求分析為基礎(chǔ)對于到材料庫(TS2，4)的供貨進(jìn)行控制。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述表面加工修復(fù)地作為在磨損的固體(210，201a)上再形成輪廓而實現(xiàn)，對該磨損的固體附設(shè)所檢測的輪廓(PROFIL)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，使用用于加工新的固體(201，201a)的控制參數(shù)，來完全替換不再能夠再形成輪廓的軌道車輛車輪(201a)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，一般由多個固體(201，201a)的輪廓(PROFIL)對于各確定的幾何尺寸和/或工藝、以及對于所使用的刀具的數(shù)據(jù)提供用于加工新的固體(201，201a)的控制參數(shù)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，由多個固體(201，201a)的輪廓(PROFIL)通過形成平均值、插補(bǔ)法和/或通過基于軌道車輛車輪(201a)的繼續(xù)運(yùn)行時間或所致力的總運(yùn)行時間的推斷法來獲得所述控制參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，對于各確定的刀具使用和/或?qū)τ诮o定的固體(201，201a)表面質(zhì)量提供所述控制參數(shù)。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，在多個不同的使用地點(運(yùn)行A，B，C，檢驗狀態(tài)208)檢測所述輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，通過在空間上遠(yuǎn)離客戶機(jī)的服務(wù)器(系統(tǒng)元件1)來實現(xiàn)對于在客戶機(jī)-服務(wù)器連接的客戶機(jī)中的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，通過請求(90)服務(wù)器(系統(tǒng)元件1)使客戶機(jī)的系統(tǒng)起動過程(25)置于運(yùn)行，如使用于軌道車輛(210)的紅綠燈致動、激活攝取單元(206)如CCD相機(jī)中用于圖形分辨(106)的觸發(fā)、接通用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)所使用的激光裝置(202)、和/或起動用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的攝取回路(100)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，在攝取回路(100)中實現(xiàn)檢測時刻(tflash)的確定，對于該檢驗時刻來說，選擇由一/所述攝取單元(206)所給出的用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的信號，為了實現(xiàn)所述攝取回路在一位于軌道車輛(210)的軌道(209)上的檢驗臺(208)里面包括一硬件部分。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于，為了檢測輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)、尤其在攝取回路(100)中對于開始時刻(t0)通過一激光距離傳感器(101，206)提供一用于固體(201，201a)初始條件的信號、尤其是與激光裝置(2)的距離的信號、這個距離隨時間的變化的信號和/或激光強(qiáng)度分布的信號。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，由用于固體(201，201a)的初始條件的信號(103)通過信號分析(104)確定用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的檢測時刻(tflash)，在該時刻給出一/所述攝取單元(206)的釋放脈沖(105)，由此進(jìn)行圖形分辯(106)，其中檢測圖形矩陣(107)并將檢測的圖形輸送到一存儲器(108)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，為了確定檢測時刻(tflash)使用一種數(shù)字的信號處理器(DSP)，對于該時刻選擇由攝取單元(206)所給出的用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的信號。
18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，通過盡可能最接近開始時刻(t0)的時間標(biāo)準(zhǔn)求得由初始條件所確定的檢測時刻(tflash)。
19.如權(quán)利要求16至18中任一項所述的方法，其特征在于，為了求得固體(201，201a)對于開始時刻(t0)的初始條件，使用由攝取單元(206)給出的用于獲得圖形、尤其是二進(jìn)制編碼的掩碼的信號，并且最好通過存在、即再識別這個圖形的標(biāo)準(zhǔn)來確定檢測時刻(tflash)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，為了獲得圖形的再識別，最好在使用查詢表(LUT)、圖形轉(zhuǎn)換、尤其是閾值操作、例如一最好通過拉普拉斯變換實現(xiàn)的高通濾波的條件下，檢測對于開始時刻(t0)和/或?qū)τ跈z測時刻(tflash)在固體(201，201a)上呈現(xiàn)的柱狀圖激光強(qiáng)度分布、尤其是以透明分布的形式。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于，為了獲得和再識別圖形、尤其是二進(jìn)制編碼掩碼，使用一α通道，最好是二進(jìn)制α通道。
22.如權(quán)利要求19至21中任一項所述的方法，其特征在于，為了獲得和再識別圖形，使用智能圖形處理方法、尤其是濾波作用、如圖形聚焦或產(chǎn)生顏色效果。
23.如權(quán)利要求12至22中任一項、尤其是如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在客戶機(jī)、尤其是在攝取回路(100)中與計時器和/或與給定的測量數(shù)量相關(guān)的條件檢驗(110，111)作為用于獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的中斷標(biāo)準(zhǔn)。
24.如權(quán)利要求12至23中任一項所述的方法，其特征在于，在獲得輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)以后、尤其是在停止(112)圖形攝取以后，將輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)、尤其是存儲的圖形數(shù)據(jù)(108)從客戶機(jī)發(fā)送(113)到服務(wù)器(系統(tǒng)元件1)。
25.用于對于最好動態(tài)地、尤其是為了確定出現(xiàn)的磨損(DIFFERENZ)而被檢測的固體(201，201a)輪廓(PROFIL)進(jìn)行繼續(xù)處理的系統(tǒng)，尤其是用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至24中任一項所述方法的系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)組成部分(1-14，TS1-TS3，KS1，KS2，KS3)，它們通過其耦聯(lián)(W1-W11)和交互作用(WW1，WW2)在使用已被檢測的固體(201，201a)輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)的條件下，實現(xiàn)控制至少一個用于表面加工、尤其是用于軌道車輛車輪(201a)的機(jī)械表面加工的設(shè)備(8)。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)組成部分(1-14，TS1-TS3，KS1，KS2，KS3)，它們通過其耦聯(lián)(W1-W11)和交互作用(WW1，WW2)在使用已被檢測的固體(201，201a)輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)的條件下，實現(xiàn)控制其它用于表面加工的設(shè)備(11)，如用于軸的機(jī)械表面加工的自動車床(11)。
27.如權(quán)利要求25或26所述的系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)組成部分(1-14，TS1-TS3，KS1，KS2，KS3)，它們通過其耦聯(lián)(W1-W11)和交互作用(WW1，WW2)實現(xiàn)材料輸送(14)的設(shè)備特殊致動。
28.如權(quán)利要求25至27中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有硬件接口，如電接口，例如RS232，RS422，TTY，用于將已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)傳遞到用于表面加工的設(shè)備(8，11)的傳輸控制(W5，W8)，和/或用于已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的傳輸控制(W11)用于材料輸送(14)。
29.如權(quán)利要求25至28中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于多個、尤其在不同的空間上分開的站點處的局部的子系統(tǒng)(TS1，TS2，TS3)，它們包括至少一個通過材料庫(4)所構(gòu)成的子系統(tǒng)(TS2)和用于加工控制的子系統(tǒng)(TS3)。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于加工控制的子系統(tǒng)(TS3)包括至少一個用于使信息信號(W2，W3，W6，W9)相互協(xié)調(diào)的坐標(biāo)系(5)和多個具有主要直線的從一系統(tǒng)元件到其它系統(tǒng)元件(KS1中的W3，W4，W5，KS2中的W6，W7，W8；KS3中的W9，W10，W11)的信息流的通信系統(tǒng)(KS1，KS2，KS3)。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，一通信系統(tǒng)(KS1，KS2，KS3)分別具有一用于數(shù)據(jù)加工的系統(tǒng)元件(6，9，12)以及一用于將已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)傳遞到用于表面加工的設(shè)備(8，11)上的傳輸控制(W5，W8，W11)的和/或用于材料輸送(14)的硬件接口(7，10，13)。
32.如權(quán)利要求25至31中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，為了實現(xiàn)在系統(tǒng)組成部分(1-14，TS1-TS3，KS1，KS2，KS3)之間的耦聯(lián)(W1-W11)和交互作用(WW1，WW2)，使用一最好通過計算機(jī)(系統(tǒng)元件1)支持的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳遞、尤其是通過互聯(lián)網(wǎng)(INET)和/或局域網(wǎng)(LAN)、特別優(yōu)選在使用局域總線和/或TCP/IP協(xié)議的條件下。
33.如權(quán)利要求25至32中任一項、尤其是如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于一子系統(tǒng)(TS1)，它為了傳遞數(shù)據(jù)、尤其是為了傳遞在多個不同位置(運(yùn)行A，B，C，檢驗臺208)上所檢測的輪廓(PROFIL)、尤其是軌道車輛車輪(201a)的數(shù)據(jù)，在一系統(tǒng)元件(1)中包括一接口，通過互聯(lián)網(wǎng)(INET)或局域網(wǎng)(LAN)實現(xiàn)連接。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于對于已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的子系統(tǒng)(TS1)包括一客戶機(jī)-服務(wù)器連接的服務(wù)器(系統(tǒng)元件1)，其中借助于客戶機(jī)來檢測所述輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)。
35.如權(quán)利要求33或34所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于對于已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)、尤其是軌道車輛車輪(201a)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的子系統(tǒng)(TS1)作為其它系統(tǒng)元件(2)包括一數(shù)據(jù)庫，在其中以磨損數(shù)據(jù)(DIFFERENZ)的形式存儲在不同位置(運(yùn)行A，B，C，檢驗臺208)上所被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)，必要時與km功率以及理論和/或?qū)W習(xí)曲線(GELERNT)相結(jié)合。
36.如權(quán)利要求33至35中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于對于已被檢測的輪廓(PROFIL)的數(shù)據(jù)、尤其是軌道車輛車輪(201a)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的子系統(tǒng)(TS1)包括一需求分析系統(tǒng)作為系統(tǒng)元件(3)。
37.如權(quán)利要求35或36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述需求分析系統(tǒng)(3)一方面與數(shù)據(jù)庫(2)而另一方面與一/所述材料庫(TS2，4)處于交互作用(WW1，WW2)。
38.如權(quán)利要求36或37所述的系統(tǒng)，其特征在于，在需求分析系統(tǒng)(3)中實現(xiàn)尤其以知識為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其特征在于，在需求分析系統(tǒng)(3)中所執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫包括經(jīng)驗地通過對于磨損(DIFFERENZ)測量值進(jìn)行推斷或插補(bǔ)而獲得數(shù)據(jù)、和/或以理論上建立的磨損模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。
40.如權(quán)利要求25至39中任一項、尤其是如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于一尤其設(shè)置在客戶機(jī)中的、用于確定檢測時刻(tflash)的數(shù)字信號處理器(DSP)，在其上實現(xiàn)對于輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)的檢測。
41.如權(quán)利要求25至40中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于一集成在子系統(tǒng)(TS1，TS2，TS3)中的顯示器，在其中以圖形和/或口語信息的形式顯示已被檢測的輪廓(PROFIL)數(shù)據(jù)、理論曲線(GELERNT)數(shù)據(jù)、磨損(DIFFERENZ)數(shù)據(jù)、用于測量和/或要被加工位置的信息、和/或由已被檢測的輪廓(PROFIL)與極限值(GRENZWERT)或警告值(WARNWERT)的比較得出的結(jié)果匯總(ERGEBNIS)。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于對于已被檢測的固體輪廓進(jìn)行繼續(xù)處理的系統(tǒng)和方法，所述檢驗最好動態(tài)地進(jìn)行、尤其是為了確定所出現(xiàn)的磨損，其中建議，將所檢測的輪廓數(shù)據(jù)作為用于控制至少一個用于表面加工、尤其用于軌道車輛車輪的機(jī)械表面加工的控制參數(shù)。
文檔編號G05B19/42GK101076764SQ200580039729
公開日2007年11月21日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者M·霍夫曼, C·諾沃齊克, A·布林克曼, D·霍夫曼, M·J·沃特 申請人:古特霍夫農(nóng)舒特拉特沙特斯股份公司