专利名称：铁路货车钩舌激光检测自动线的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光检测技术领域，确切地说是一种铁路货车钩舌激光检 测自动线。
技术背景-
铁路货车钩舌形状复杂，日检测量大且检测难度高，目前基本依赖手 工样板比对检测方式。该工作方式工人劳动强度大，效率低，精度低，随 意性强，经常发生错检情况，给铁路安全埋下隐患。我们与铁路检测部门 合作，结合现实需求提出了铁路货车钩舌激光检测自动线系统。该系统综 合了激光检测、机械、计算机软硬件、控制、测量及数据处理等多项技术， 能够实现铁路货车钩舌检测自动化和信息化管理。该项发明能够减轻工人 的工作强度，降低误检率，提高安全性、稳定性和工作效率，为铁路货车 钩舌提供可靠高效的检测手段。
发明内容
本发明的目的就是提供一种安全、稳定、髙效的铁路货车钩舌激光 检测自动线。本发明的原理是一项用激光扫描技术配合自动线技术，并在 计算机控制下实现工作过程控制、扫描信息处理以及检测信息管理的一套 铁路货车钩舌检测光机电一体自动化技术，实现铁路货车钩舌三维表面数 据快速测量和评估。该系统不仅通过创造性地发明独特的检测装备造型使 检测功能及效率极大地得到提高，而且由于在系统和软件设计上的集成化 智能化的发明使系统能够完成快速数据处理，三维模型构建及三维表面检 测的快速评估。
本发明所达到的有益效果是能够实现铁路货车钩舌安全、稳定、高 效的工业自动化检测和信息化管理，并为铁路货车钩舌的进一步维修创造 必要条件。该项发明的可靠性设计能够适应工业现场的恶劣环境，减轻工 人的工作强度，降低误检率，提高安全性、稳定性和工作效率，为列车钩 舌提供可靠高效的检测手段。
图1是本发明的系统西南等轴测视图。 图2是本发明的系统东北等轴测视图。 图3是本发明的系统结构分解图。
具体实施例方式本发明采用如下的方案实现本发明-
一种铁路货车钩舌激光检测自动线系统，由钩舌定位机构(1)、测量
旋转机构(2)、激光测头定位机构(3)、激光测头(4)、伺服及过程控制 系统(5)、主控计算机(6)以及钩舌工件(7)组成。钩舌定位机构(1) 包括水平定位机构(1-1)、垂直定位机构(1-2)、叉形取件机构(1-3)、上 件工位(1-4)和卸件工位(1-5);上件工位(1-4)和卸件工位(1-5)分 别位于流水线的前后两段，叉形取件机构(1-3)安装于垂直定位机构(1-2) 上方，垂直定位机构(1-2)可以装有电磁铁。垂直定位机构(1-2)固定 于水平定位机构(1-1)滑块上；钩舌定位机构(1)负责工件的工位运输 和定位。测量旋转机构(2)位于流水线的中间工位，负责测量时的钩舌工 件旋转定位。激光测头定位机构(3)包括水平X向定位机构(3-1)和水 平Y向定位机构(3-2)，位于测量旋转机构(2)后侧；水平Y向定位机 构(3-2)承载激光测头(4)安装于水平X向定位机构(3-1)滑块上；激 光测头定位机构(3)负责测量过程中对激光测头的定位。激光测头(4) 固定于水平Y向定位机构(3-2)支架上，负责测量钩舌工件型面几何信息。 伺服及过程控制系统(5)通过动力电缆及信号电缆连接伺服执行器及各个 信号采集单元，包括伺服控制器和PLC等电气系统，负责控制伺服电动机 运转，采集各种开关量以及控制系统工作流程。主控计算机(6)通过信号 电缆连接伺服及过程控制系统(5)，负责采集激光测头测量信息，监控PLC 工作状态，计算测量结果和各种信息管理。 系统工作的步骤是
1) 将待检钩舌工件(7)固定于上件工位(1-4);
2) 通过主控计算机(6)输入待测钩舌工件(7)的参数，并自动规划 出扫描路径；
3) 钩舌定位机构(1)的叉形取件机构(1-3)将钩舌工件(7)从上件 工位取下，并运送至测量旋转机构(2)工位；
4) 测量旋转机构(2)定位检测位置1，测头定位机构(3)驱动激光 测头(4)对钩舌工件(7)第一面进行扫描；
5) 测量旋转机构(2)旋转90°定位检测位置2，测头定位机构(3) 驱动激光测头(4)对钩舌工件(7)第二面进行扫描；
6) 测量旋转机构(2)旋转90°定位检测位置3，测头定位机构G) 驱动激光测头(4)对钩舌工件(7)第三面进行扫描；
7) 测量旋转机构(2)旋转90°定位检测位置4，测头定位机构(3) 驱动激光测头(4)对钩舌工件(7)第四面进行扫描；
8) 主控计算机(6)对数据进行后处理，计算目标数据并与参考值比
4较生成检测报告；
9) 钩舌定位机构(1)的叉形取件机构(1-3)将钩舌工件(7)从检测 工位取下，并运送至卸件工位(1-5);
10) 钩舌定位机构(1)空载将叉形取件机构(1-3)返回到上件工位 (1-4);
11) 返回到第l)步，进入下一工件的检测。
激光测头的测量误差^0.05mm，测量机构的定位误差^0.02 mm，转 台旋转^0.0r 。系统的总体测量精度优于0.07 mm，可以满足铁路货车钩 舌在线测量精度要求。工作时间由工件的运送定位速度和激光测头扫描速 度决定，单个钩舌检测时间小于2min。
下面结合前述的操作步骤说明最佳实施实例如下-
列车钩舌工件(7)工作于三个工位，即上件工位(1-4)、测量旋转机 构(2)和卸件工位(1-5)。这三个工位运输和定位是由钩舌定位机构(1) 实现的。
钩舌定位机构(1)的取件叉形机构(1-3)固定于由伺服电机驱动的 滚珠丝杠和导杠垂直运动(1-2)机构上。其构成的垂直升降取料模组能够 将工件从三个工位上取下和放上。垂直升降取料模组固定于由伺服电机驱 动的滚珠丝杠和线性导轨水平运动机构(1-1)上，实现三个工位的运达。
在检测工位上，工件被放置在测量旋转机构(2)的固定托上由旋转机 构带动实现0度90度180度和270度四个检测位置的定位。为实现旋转工 位的较佳的动态效果，本发明采用同步带双级减速设计。在主输出轴采用 高分辨率(80000)的光电编码器实现旋转角度的精密测量用以补偿旋转定 位误差。
为实现不同角度的测量，激光测头(4)采用单目四激光测头非接触式 测量方式。激光光源采用650nm半导体激光器,线型激光束宽度小于lmm， CCD信号采集系统采用成一定角度的CCD摄象头。
激光测头(4)固定于测头定位机构(3)的水平Y向定位机构(3-2) 滑轨滑块的连接板上，并由伺服电机驱动滚珠丝杠使激光测头做水平Y向 精密定位。水平Y向定位机构(3-2)又固定于水平X向定位机构(3-1)， 同样由伺服电机驱动滚珠丝杠使测头做精密水平X向往复运动，从而实现 测头的高精度二维定位。
权利要求
1.一种铁路货车钩舌激光检测自动线，其特征在于由钩舌定位机构(1)、测量旋转机构(2)、激光测头定位机构(3)、激光测头(4)、伺服及过程控制系统(5)、主控计算机(6)以及钩舌工件(7)组成，钩舌定位机构(1)和测量旋转机构(2)构成钩舌传送流水线，激光测头定位机构(3)安装在流水线测量旋转机构(2)后侧，激光测头(4)固定于激光测头定位机构(3)上，伺服及过程控制系统(5)通过动力电缆及信号电缆与各个伺服执行器及信号单元连接，主控计算机(6)通过信号电缆与伺服及过程控制系统(5)相连，钩舌工件(7)在流水线上由钩舌定位机构(1)传送于上料工位、检测工位及卸料工位。
2. 根据权利要求1所述的铁路货车钩舌激光检测自动线，其特征在于 钩舌定位机构(1)包括水平定位机构(1-1)、垂直定位机构(1-2)、叉形 取件机构(1-3)、上件工位(1-4)和卸件工位(1-5)，上件工位(1-4)和 卸件工位(1-5)分别位于流水线的前后两段，带电磁定位的叉形取件机构(1-3)安装于垂直定位机构(1-2)上方，垂直定位机构(1-2)固定于水 平定位机构(1-1)滑块上，钩舌定位机构(1)负责工件的工位运输和定 位；测量旋转机构(2)位于流水线的中间工位，通过双级同步带减速，主 转轴装有高精度旋转编码器对旋转误差进行补偿，负责测量时的钩舌工件 旋转定位。
3. 根据权利要求1所述的铁路货车钩舌激光检测自动线，其特征在于 激光测头定位机构(3)包括水平X向定位机构(3-1)和水平Y向定位机 构(3-2)，位于测量旋转机构(2)后侧，水平Y向定位机构G-2)承载 激光测头(4)安装于水平X向定位机构(3-1)滑块上，激光测头定位机 构(3)负责测量过程中对激光测头的定位；激光测头(4)固定于水平Y 向定位机构(3-2)支架上，应用非接触激光测量检测钩舌工件磨耗信息。
4. 根据权利要求1所述的铁路货车钩舌激光检测自动线其特征在于 伺服及过程控制系统(5)通过动力电缆及信号电缆连接伺服执行器及各个 信号采集单元，包括伺服控制器和PLC电气系统，负责控制伺服电动机运 转，采集各种开关量以及控制系统工作流程，主控计算机(6)通过信号电 缆连接伺服及过程控制系统(5)，负责采集激光测头测量信息，监控PLC 工作状态，计算测量结果和各种信息管理。
全文摘要
铁路货车钩舌激光检测自动线属于制造技术领域。这是一项用激光扫描技术配合自动流水线技术，实现工作过程控制、扫描信息处理以及检测信息管理的钩舌检测光机电一体自动化设备。系统由钩舌定位机构、测量旋转机构、测头定位机构、激光测头、伺服及过程控制系统以及主控计算机组成。钩舌定位机构和测量旋转机构构成钩舌传送流水线，激光测头固定于激光测头定位机构上，伺服及过程控制系统通过动力电缆及信号电缆与各个伺服执行器及信号单元连接，主控计算机通过信号电缆与伺服及过程控制系统相连，钩舌工件在流水线上由钩舌定位机构传送于上料工位、检测工位及卸料工位。本发明可以代替手工模板检测，检测结果准确、满足铁路工业现场的各项需求。
文档编号G01B11/24GK101672622SQ20091018753
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者洋 汪, 英 胡, 孜 马, 进 黄 申请人:大连海事大学