一種基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通安全工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于多種傳感器的輪對尺寸在線 檢測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在整個軌道交通運行系統(tǒng)中，列車輪對作為機車行走的部件，是影響著機車行車 安全的一個重要因素。尤其是近年來，列車速度不斷提高，車輛運行的安全問題日益突出。 車輛在運行中存在著車輪與鋼軌之間力的傳遞，造成車輪踏面的摩擦而磨耗，對車輛的安 全性、乘坐的舒適性和運行的平穩(wěn)性影響很大。當(dāng)輪對磨耗率超過一定限度時，甚至?xí)?脫軌等行車安全事故。因此，對車輪踏面摩擦情況和磨耗量需要進(jìn)行定期的檢測，判斷是否 需要對車輪進(jìn)行雜削，W及對車輪相關(guān)數(shù)據(jù)的跟蹤和分析。
[0003] 目前，國內(nèi)外軌道交通的相關(guān)部口在大力研究發(fā)展動態(tài)在線檢測技術(shù)和系統(tǒng)。國 外輪對尺寸的在線檢測技術(shù)與應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但由于設(shè)備規(guī)模大、安裝基礎(chǔ)要求高、價 格昂貴，導(dǎo)致國外的系統(tǒng)不適合國內(nèi)地鐵公司的實際情況。對于國內(nèi)輪對尺寸的在線檢測 技術(shù)，曹賀等人采用基于CCD圖像測量技術(shù)進(jìn)行測量，該方法在價格上相比國外有優(yōu)勢，但 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置較為復(fù)雜，且容易受外界的干擾；中國專利CN103322936 (輪對尺寸在線監(jiān)測 方法，申請?zhí)?01310256167.X，申請日：2013-06-24)公開了一種輪對尺寸在線檢測方法， 該方法采用四組激光位移傳感器對輪緣高、輪緣厚、輪徑等尺寸進(jìn)行檢測，運種檢測方法成 本過高；中國專利CN103693073A(-種非接觸式車輪直徑動態(tài)測量裝置及其測量方法，申 請?zhí)?01410005647. 3,申請日：2014-01-06)公開了一種車輪直徑動態(tài)測量裝置及其測量 方法，該方法用兩個滿流傳感器和一個激光位移傳感器對車輪直徑進(jìn)行檢測，其中兩個滿 流傳感器僅實現(xiàn)車輪的定位，在車輪直徑的計算中沒有設(shè)及到滿流傳感器測量的距離讀 數(shù)，且僅用一個激光位移傳感器測量踏面對應(yīng)滾動圓上一點的距離，運種檢測方法在車輪 滾動的過程中測量不穩(wěn)定，會降低測量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、原理簡單、實用性強的基于多傳感器的輪對 尺寸在線檢測方法和裝置，并能夠進(jìn)行非接觸式的高精度測量。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測方 法，包括W下步驟：
[0006] 步驟1，布設(shè)傳感器：軌道外側(cè)的第一激光位移傳感器S1和軌道內(nèi)側(cè)的第二激光 位移傳感器S2相對于二者之間的軌道鏡像對稱設(shè)置，第一電滿流位移傳感器P1、第二電 滿流位移傳感器P2沿列車前進(jìn)方向設(shè)置于軌道內(nèi)側(cè)且均位于輪緣頂點正下方，列車前進(jìn) 方向依次經(jīng)過第一電滿流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感器P2、第二激光位移傳感器 S2 ；
[0007] 步驟2,坐標(biāo)變換、數(shù)據(jù)融合：第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2同 時探測車輪輸出探測點坐標(biāo)后，通過坐標(biāo)變換和坐標(biāo)平移將第一激光位移傳感器SI、第二 激光位移傳感器S2同一時刻的輸出點融合到同一坐標(biāo)系上，融合后的點即為踏面輪廓線 上的離散點，根據(jù)踏面輪廓外形幾何關(guān)系計算出輪緣高h(yuǎn)、輪緣厚d;
[0008] 步驟3,提取輪緣頂點圓周上兩對稱點的坐標(biāo)：當(dāng)車輪通過第一電滿流位移傳感 器P1、第二電滿流位移傳感器P2檢測到的距離相等時，車輪輪緣頂點圓最低點經(jīng)過該兩個 電滿流位移傳感器的中間位置，提取此時第一電滿流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感 器P2的探測數(shù)據(jù)，由該探測數(shù)據(jù)得到輪緣頂點圓上兩對稱點的坐標(biāo)；
[0009] 步驟4,提取輪緣頂點圓周的最低點坐標(biāo)：根據(jù)輪緣高、第一電滿流位移傳感器 P1、第二電滿流位移傳感器Ρ2Ξ者與滾動圓最低點的幾何位置關(guān)系確定輪緣頂點圓周上 的最低點坐標(biāo)；
[0010] 步驟5,計算車輪直徑：根據(jù)步驟3得到的輪緣頂點圓上兩對稱點的坐標(biāo)和步驟4 得到的輪緣頂點圓周上的最低點坐標(biāo)，計算輪緣頂點圓的直徑，該直徑減去兩倍的輪緣高h(yuǎn) 即為該車輪直徑D。
[0011] 一種基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測裝置，包括第一激光位移傳感器S1、第 二激光位移傳感器S2、第一電滿流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感器P2,其中軌道外 側(cè)的第一激光位移傳感器S1和軌道內(nèi)側(cè)的第二激光位移傳感器S2相對于二者之間的軌道 鏡像對稱設(shè)置，其中第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2至二者之間軌道的垂 直距離分別為li、12,第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2與鉛垂線的夾角分別 為β1、0 2,第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2與沿該軌道方向的直線的夾角 分別為α1、α2,其中l(wèi)i與1 2相等，β1與β2相等，α1與α2相等；第一電滿流位移傳感器 Ρ1、第二電滿流位移傳感器Ρ2沿列車前進(jìn)方向設(shè)置于軌道內(nèi)側(cè)且均位于輪緣頂點正下方， 所述第一電滿流位移傳感器Ρ1、第二電滿流位移傳感器Ρ2之間的距離為Li，第二電滿流位 移傳感器P2與第二激光位移傳感器S2之間的距離為L2;列車前進(jìn)方向依次經(jīng)過第一電滿 流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感器P2、第二激光位移傳感器S2。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：（1)測量裝置僅需兩組激光位移傳感 器和兩個電滿流位移傳感器即可實現(xiàn)輪緣高、輪緣厚、輪徑等輪對尺寸的檢測，成本低且測 量原理簡單；（2)在線非接觸式測量，大大提高了檢測效率和精度，為實現(xiàn)輪對尺寸在線測 量提供了一種有效的解決方案。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明兩個激光位移傳感器與車輪之間的安裝角度01、0 2的示意圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明本發(fā)明兩個激光位移傳感器與車輪之間的安裝角度α1、α2的示意 圖。
[0016] 圖4是本發(fā)明中經(jīng)坐標(biāo)變換、數(shù)據(jù)融合后的踏面數(shù)據(jù)點。
[0017] 圖5是本發(fā)明中車輪直徑在線檢測裝置的工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明是基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測系統(tǒng)，首先通過激光位移傳感器得 出輪緣高和輪緣厚，再配合兩個電滿流位移傳感器根據(jù)幾何關(guān)系得出車輪直徑。
[0019] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 圖1為基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測裝置的設(shè)備布設(shè)圖。結(jié)合圖1，本發(fā) 明基于多種傳感器的輪對尺寸在線檢測裝置，包括第一激光位移傳感器S1、第二激光位移 傳感器S2、第一電滿流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感器P2,其中軌道外側(cè)的第一激 光位移傳感器S1和軌道內(nèi)側(cè)的第二激光位移傳感器S2相對于二者之間的軌道鏡像對稱 設(shè)置，其中第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2至二者之間軌道的垂直距離分 別為li、12,第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2與鉛垂線的夾角分別為0 1、 0 2,第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2與沿該軌道方向的直線的夾角分別為 曰1、α2,其中l(wèi)i與1 2相等，如圖2所示β1與β2相等，如圖3所示α1與α2相等；第一電 滿流位移傳感器Ρ1、第二電滿流位移傳感器Ρ2沿列車前進(jìn)方向設(shè)置于軌道內(nèi)側(cè)且均位于 輪緣頂點正下方，所述第一電滿流位移傳感器Ρ1、第二電滿流位移傳感器Ρ2之間的距離為 Li，第二電滿流位移傳感器Ρ2與第二激光位移傳感器S2之間的距離為L2;列車前進(jìn)方向依 次經(jīng)過第一電滿流位移傳感器P1、第二電滿流位移傳感器P2、第二激光位移傳感器S2。
[0021] 所述第一激光位移傳感器S1、第二激光位移傳感器S2均采用基于Ξ角測量原理 的2D激光位移傳感器，其中l(wèi)i、12的范圍均為100mm~450mm;β1、β2的范圍均為25°~ 65° ;〇