一种机车轮对光学测量装置的制作方法

本发明涉及机械测量领域，特别涉及一种机车轮对光学测量系统，其为一种白光共聚焦的非接触式智能化自动测量系统。

背景技术：

国外进口设备不仅价格昂贵，而且采用传统视觉、位移测量或激光扫描测距方法，根本无法满足轮对轴系的测量精度要求；同时，现场环境适应能力差，对震动、温度波动等均很敏感，很多参数根本无法满足现有轮对检测精度需求。国外的铁路系统与我国铁路系统有差别，轮对所用材料、规范及轮对外形尺寸也有所不同，因此目前利用进口设备来检测我国轮对时机还未成熟。随着我国工业4.0项目的推进，对我国民族工业的发展提出了更高更严格的要求。需要将智能化柔性化的检测设备引入机车生产的质量管理体系之中，提升产品的竞争力。因此，迫切需要提高我国铁路车辆轮对的检测技术水平，以便在国际市场的激烈竞争中有自己的立足之地。

技术实现要素：

本发明在于提供一种测量轨道客车轮对的测量设备。该设备通过白光共聚焦位移传感器测量机车轮对各项几何量参数，从而实现机车轮高精度、智能化检测项，并进行数据分析处理，给出检测报告。

本发明提供的技术方案如下：一种机车轮对光学测量装置，包括底座、液压举升机构、支撑辊子、y轴滑轨、z轴滑轨、旋转测座、白光共聚焦位移传感器以及负责数据处理和分析的工控机以及对应的数据分析处理软件，支撑辊子固定在底座两侧，用于支撑被测轮对并通过摩擦力驱动被测轮对转动，y轴滑轨固定在底座上方，驱动白光共聚焦位移传感器沿y向左右移动，z轴滑轨固定在y轴滑轨上，驱动白光共聚焦位移传感器沿z向上下移动，其中，y轴滑轨、z轴滑轨移动的距离均可以由滑轨中的光栅尺模块读出，并发送到数据分析处理软件中；旋转测座固定在z轴滑轨上，驱动白光共聚焦位移传感器左右90度转动，最后白光共聚焦位移传感器固定在旋转测座上，用于测量白光共聚焦位移传感器到被测轮对表面的距离。

其中，由支撑辊子支撑被测轮对，并通过摩擦力驱动被测轮对转动，这样使得轮对有较好的支撑刚度，提高测量结果的准确性。

该机车轮对光学测量装置采用白光共聚焦位移传感器的非接触式测量方式，提高测量的精度及可重复性，提升了测量效率，并且可以测量传统接触式测量难以测量的部位，该装置工作方式如下：

步骤一、开始检测机车被测轮对时，登录检测系统，启动自动检测程序后，推轮到达预进轮工位，进入举升平台工位；

步骤二、液压举升机构落下，轮对由支撑辊子支撑，进入待检测位置；

步骤三、智能控制系统对被测轮对进行特征识别，确定产品型号，然后根据检测项的测量需求，由运动控制系统驱动y轴滑轨、z轴滑轨以及旋转测座将白光共聚焦位移传感器移动到合适的位置；

步骤四、白光共聚焦位移传感器开始测量并且根据测量项的不同，运动控制器驱动相应的运动执行机构运动；数据处理系统分析检测数据，给出检测结果；

步骤五、液压举升机构举起被测轮对；检测完成后各部件自动回到初始状态，气缸带动被测轮对下降并被推离检测位置；

步骤六、检测结果自动传输到数据库中，并通过指示灯显示检测结果是否合格，一次或一批检测完成后，用户可选择在数据库中进行查询、统计、上传数据到系统库内、打印输出检测报告操作，并且数据处理系统可以持续跟踪被测轮对检测结果，及时获得刀具磨损情况，适时提醒调整进刀量，以及及时更换刀具，从而保证产品质量的持续稳定。

本发明的原理在于：

首先，通过研究白光共聚焦位移测量技术，结合高精度光栅尺和精密滑台等仪器，研制高精度几何尺寸测量机构，其可实时获取轮对各项几何参数。机械系统拟采用龙门举升结构，并通过有限元分析，计算出检测系统最优结构，从而保证系统结构的稳定性、可靠性。

然后，研究电气控制反馈系统，可实现液压举升，并利用闭环反馈控制技术和位移传感器，实时控制轮对的举升状态，在达到预定位置后利用液压锁紧装置将轮对稳定的锁定在检测位置；在轮对检测完成后，控制轮对的离站和后续轮对的进入等。

最后，研究智能软件系统，实现轮对自动测量、数据实时处理及显示、生产过程质量控制和信息反馈等，实现综合化智能化的轮对软件检测平台。同时，在现有设备基础上，增加一定的硬件及软件，实现大型机械加工部件检测功能。从而实现满足国家或行业标准的白光共聚焦式机车轮对智能测量系统。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明测量精度高于现有轮对测量方法，可准确、高效的实现国产各型号轮对的测量，并可扩展至轮廓测量领域。

(2)本发明能够实现自动化测量，减少人工测量造成的操作不准确而造成的粗大误差。

(3)本发明为非接触式测量，相对于传统探针测量方式，没有磨损造成的误差，测量方式更为自由，能够测量传统探针无法到达的位置。

(4)本发明适应范围较广，当待测对象的产品型号发生变化时，只需更改测量软件系统相关参数即可，无需更换整个测量设备，提高了测量设备的适用范围。

附图说明

图1为本发明的机车轮对光学测量装置示意图。其中，1为被测轮对，2为生产线，3为底座，4为y轴滑轨，5为支撑辊子，6为液压举升机构，7为z轴滑轨，8为旋转测座，9为白光共聚焦位移传感器。

图2为本发明的电气原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明一种机车轮对光学测量装置，包括底座3，液压举升机构6，支撑辊子5，y轴滑轨4，z轴滑轨7，旋转测座8，白光共聚焦位移传感器9，以及负责数据处理和分析的工控机以及对应的数据分析处理软件。支撑辊子5固定在底座3两侧，用于支撑轮对并通过摩擦力驱动轮动转动，y轴滑轨4固定在底座3上方，驱动白光共聚焦位移传感器9沿y向左右移动，z轴滑轨7固定在y轴滑轨4上，驱动白光共聚焦位移传感器9沿z向上下移动，旋转测座8固定在z轴滑轨7上，驱动白光共聚焦传感器9左右90度转动，最后白光共聚焦传感器9固定在旋转测座8上，用于测量白光共聚焦传感器9到被测轮对1表面的距离。

该机车轮对光学测量装置工作方式如下：

步骤一、开始检测机车被测轮对1时，登录检测系统，启动自动检测程序后，推轮到达预进轮工位，进入举升平台工位；

步骤二、液压举升机构6落下200mm，被测轮对1由支撑辊子5支撑，进入待检测位置；

步骤三、智能控制系统对被测轮对1进行特征识别，确定产品型号，然后根据检测项的测量需求，由运动控制系统驱动y轴滑轨4、z轴滑轨7，并根据测量项的不同移动到确定的位置以及驱动旋转测座8旋转到一定的角度将白光共聚焦传感器9移动到合适的位置，使得被测轮对1的表面到白光共聚焦传感器9的距离在白光共聚焦传感器的量程范围内，y轴滑轨4、z轴滑轨7移动的距离将会被滑轨内的直线光栅模块传输到智能控制系统；

步骤四、白光共聚焦传感器9开始测量数据，并将测量距离值传输到智能控制系统，这样结合y轴，z轴移动的光栅尺模块的读数，智能控制系统获得被测对象在绝对坐标系的具体位置，然后智能控制系统根据测量项的不同，运动控制器驱动相应的运动执行机构运动，继续下一项的测量；数据处理系统分析检测数据，最终给出所有测量项检测结果；

步骤五、液压举升机构6向上举起被测轮对200mm；检测完成后各部件自动回到初始状态，气缸带动被测轮对1下降并被推离检测位置。

步骤六、检测结果自动传输到数据库中，并通过指示灯显示检测结果是否合格。一次或一批检测完成后，用户可选择在数据库中进行查询、统计、上传数据到系统库内、打印输出检测报告等操作。并且数据处理系统可以持续跟踪轮对检测结果，及时获得刀具磨损情况,适时提醒调整进刀量，以及及时更换刀具等。从而保证产品质量的持续稳定。