专利名称：一种集装箱平车锁座平面度检测方法、系统及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路集装箱平车技术领域，尤其涉及一种集装箱平车 锁座平面度检测方法、系统及装置。
背景技术：
集装箱平车是指用于装运ISO国际标准集装箱的专用铁路货车，
目前国内主要有X2K、 X化和X6K型集装箱平车，可装载20英尺、40
英尺、45英尺和48英尺等标准集装箱。为了锁紧集装箱、防止集装 箱与车体脱开，在集装箱平车上设置有集装箱闭锁装置，集装箱闭锁
装置将集装箱固定在集装箱平车上。
集装箱闭锁装置安装在集装箱平车锁座上，集装箱平车锁座组焊 在集装箱平车的车体枕梁和车体横梁的端部，如图1所示，每个集装 箱的四个边角位置各对应一个集装箱平车锁座。为了保证集装箱落箱 后，集装箱闭锁装置与集装箱能够可靠锁固，车体制造时需要重点控 制任意一个集装箱所对应的四个锁座的位置信息，集装箱平车锁座位 置信息包括集装箱平车锁座平面度、锁座纵向间距、锁座横向间距及
对角线差等，以确保集装箱平车锁座平面度及锁座相互位置精度。
集装箱平车锁座平面度是指集装箱相对应的四个锁座中的任意一
个锁座的上平面与另外三个锁座的上平面所形成的基准平面间的最大 垂直距离；锁座纵向间距是指集装箱平车纵向上的两个锁座的中心之 间的距离；锁座横向间距是指集装箱平车的同 一横向断面上的两个锁 座的中心之间的距离；锁座对角线是指对角线上的两个锁座的中心之 间的距离；对角线差是两条锁座对角线之间的长度差。
现有技术主要是采用手工测量方式进行集装箱平车锁座平面度、 锁座纵向间距、锁座横向间距及对角线差等集装箱平车锁座位置信息 的测量。
目前，集装箱平车锁座平面度主要是采用"十"字钢线交叉测量方法人工测量，其检测方式如图2所示，采用两根检测用钢线2分别连 接对角线位置的两个锁座的上平面，通过测量两钢线交叉点处的高度 差，并运用集装箱平车锁座平面度理论公式计算得出实际的锁座平面 度。集装箱平车锁座平面度理论公式为S = //><2,其中，S为集装 箱平车锁座平面度，H为两钢线交叉点处钢线高度差。检测时须确保 钢线与锁座上平面贴紧。如果锁座上平面低于车体中梁上平面，需利 用等厚度的辅助检测样块将锁座上平面加高后实施检测，以避免检测 时钢线与车体中梁上平面接触，影响测量。
锁座纵向间距、锁座横向间距及对角线差采用盘尺人工测量。由 于锁座11中部为长圆孔，如图3所示，测量时无法直接确定锁座11 的中心，所以需制作一个辅助检测样块3,用以确定锁座ll的中心， 然后实施测量。辅助4全测样块3的结构如图4所示，辅助4全测样块3 的四边中间位置均设有一个突起，辅助检测样块3与锁座11的装配关 系如图5所示，辅助检测样块3可正好卡于锁座孔内。确定各个锁座 的中心后，通过盘尺便可轻易测得锁座纵向间距、锁座横向间距及对 角线差。
釆用"十"字钢线交叉测量方法进行锁座平面度测量时，钢线松紧 程度会对测量精度产生影响，同时受钢巻尺测量误差以及人工测量波 动等因素影响，测量误差相对较大且不稳定，而且检测效率较低；采 用人工测量方式进行锁座纵向间距、锁座横向间距及对角线差测量时， 由于辅助检测样块与锁座长圆孔之间为间隙配合，存在的间隙会直接 影响测量精度，人工测量时盘尺松紧程度不同，也会对测量精度产生 影响，而且采用盘尺进行检测的效率较低。综上所述，釆用人工测量 方式进行检测，存在检测误差大、稳定性差、检测效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种集装箱平车锁座平面度检测系统及装 置，以解决现有技术中人工检测方式存在的检测误差大、稳定性差、 检测效率低等问题。为解决上述技术问题，本发明提供了一种集装箱平车锁座平面度
-险测方法，包括
步骤A,分别检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对于预设 基准平面的竖直距离，并发出检测信号；
步骤B，接收所述检测信号；
步骤C，根据所述检测信号，计算出集装箱平车锁座平面度。 优选的，还包括
步骤D,判断计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标准值。 优选的，还包括
步骤E,显示计算结果及判断结果。
一种集装箱平车锁座平面度检测系统，包括检测单元、数据采集 单元、计算单元；
所述4全测单元，用于#企测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对 于预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；
所述数据采集单元，用于接收所述检测信号；
所述计算单元，用于计算集装箱平车锁座平面度。
优选的，还包括
判断单元，用于判断计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标 准值。
优选的，还包括
显示单元，用于显示计算结果及判断结果。 一种集装箱平车锁座平面度检测装置，包括走行龙门、传感器、 工控机；
所述传感器，用于检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对于 预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；
所述工控机，用于接收所述传感器发出的检测信号，并根据该检 测信号计算集装箱平车锁座平面度；
所述走行龙门的横梁沿集装箱平车横向跨于集装箱平车的上方， 并由第一动力驱动装置驱动，沿集装箱平车纵向往复移动；所述传感器安装在所述走行龙门的横梁上，并由第二动力驱动装置驱动，沿走
行龙门的横梁往复移动。
优选的，所述传感器为激光测距传感器。
优选的，所述第一动力驱动装置为第一伺服电机。
优选的，所述工控机还用于控制所述第一伺服电机。
优选的，所述的第二动力驱动装置为第二伺服电机。
优选的，所述工控机还用于控制所述第二伺服电机。
优选的，所述走行龙门的两个支腿分别安装在设置于所述集装箱
平车两侧的走行龙门轨道上。
本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测方法、系统及装置，能
够准确、高效地对集装箱平车锁座平面度进行测量，从根本上解决人
工测量存在的测量误差大、稳定性差、检测效率低的问题。
图1为集装箱平车车体锁座位置结构示意图2为现在技术中"十"字钢线交叉测量方法的示意图3为集装箱平车锁座的结构示意图4为辅助检测样块的结构示意图5为辅助检测样块与集装箱平车锁座的装配关系示意图6为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测方法的流程图7为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测系统的工作原理
图8为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置的结构示意
图9为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置的侧视图； 图IO为图1中集装箱平车第一断面的结构示意图； 图11为图1中集装箱平车第二断面的结构示意图； 图12为锁座孔边界扫描检测示意图； 图13为确定锁座孔中心的示意图；图1-图13中
集装箱平车1、锁座11、锁座12、锁座21、锁座22、检测用钢 线2、辅助检测样块3、走行龙门4、激光测距传感器5、走行龙门轨 道6、第一祠服电机7、第二伺服电机8。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的内容进行描述，以下的描述仅是示范性 和解释性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参看图6，图6为本发明第一实施例提供的集装箱平车锁座平 面度检测方法的结构示意如图6所示，本发明第一实施例提供的集装箱平车锁座平面度检 测方法包括以下步骤
步骤101，分别检测集装箱所对应的四个锁座上平面相对于预设 基准平面的竖直距离，并发出检测信号。如图l所示与集装箱相对应 的四个锁座分别为锁座11、锁座12、锁座21、锁座22,选定激光测 距传感器的激光发射端所在水平面为预设基准平面，激光测距传感器 分别移动到每个锁座的正上方，激光测距传感器分别检测每个锁座上 平面到预设基准平面之间的竖直距离，并将检测到的每个锁座与预设 基准平面之间的竖直距离信号发送出去。
其中，激光测距传感器的工作原理为激光测距传感器的激光二 极管对准锁座上平面发射激光脉冲，经锁座上平面反射后，激光向各 方向散射，部分散射的光返回到激光测距传感器的接收器，通过记录 并计算从激光脉冲发出到返回净皮接收所经历的时间，快速测定激光测
距传感器的激光发射端到锁座上平面之间的竖直距离。
步骤102,接收所述检测信号。分别接收激光测距传感器发出的
每个锁座与预设基准平面之间的竖直距离信号。
步骤103,根据所述检测信号，计算集装箱平车锁座平面度。根
据所检测到的每个锁座与预设基准平面之间的竖直距离，根据集装箱 平车锁座平面度计算公式计算集装箱平车锁座的平面度。集装箱平车锁座的平面度计算公式为S二abs[(Lu-L!2)-( L21-L22)]，其中，S为集 装箱平车锁座平面度，Lu为锁座11与预设基准平面的竖直距离，L12 为锁座12与预设基准平面的竖直距离，Lu为锁座21与预设基准平面 的竖直距离，L22为锁座22与预设基准平面的竖直距离，abs为取绝 对值。
步骤104,判断所述集装箱平车锁座平面度是否大于标准值。将
计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值进行比较，判断计算出的集 装箱平车锁座平面度是否大于标准值，若计算出的集装箱平车锁座平
面度大于标准值，则需要对集装箱平车上的与集装箱相对应的四个锁 座进行重新安装；若计算出的集装箱平车锁座平面度小于标准值，则 与集装箱相对应的四个锁座的平面度符合要求，不需对与集装箱相对 应的四个锁座的高度进行调整。
步骤105，显示计算结果及判断结果。显示计算出的集装箱平车 锁座平面度及计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值比较的结果。
本发明还提供了一种集装箱平车锁座平面度检测系统，请参考图 7,图7为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测系统的工作原理 图。
如图7所示，本发明提供的集装箱平车平面度锁座检测系统包括 ;险测单元，用于^r测集装箱所对应的四个锁座上平面相对于预i殳 基准平面的竖直距离，并发出检测信号。如图l所示与集装箱相对应 的四个锁座分别为锁座11、锁座12、锁座21、锁座22，选用激光测 距传感器作为检测单元，设定激光测距传感器的激光发射端所在水平 面为预设基准平面，激光测距传感器分别移动到每个锁座的正上方， 激光测距传感器分别检测每个锁座上平面到预设基准平面之间的竖直 距离，并将检测到的每个锁座与预设基准平面之间的竖直距离信号发 送出去。
其中，激光测距传感器的工作原理为激光测距传感器的激光二 极管对准锁座上平面发射激光脉冲，经锁座上平面反射后，激光向各 方向散射，部分散射的光返回到激光测距传感器的接收器，通过记录并计算从激光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，快速测定激光测 距传感器的激光发射端到锁座上平面之间的竖直距离。
数据釆集单元，用于接收所述检测信号。数据采集单元分别接收
激光测距传感器发出的每个锁座与预设基准平面之间的竖直距离信 号。
计算单元，用于计算集装箱平车锁座平面度。计算单元根据所检 测到的每个锁座与预设基准平面之间的竖直距离信号，根据集装箱平 车锁座平面度计算公式计算集装箱平车锁座平面度。集装箱平车锁座
的平面度计算公式为S=abs[(L -L12)-( L21-L22)]，其中，S为集装箱 平车锁座平面度，Ln为锁座11与预设基准平面的竖直距离，Lu为锁 座12与预设基准平面的竖直距离丄21为锁座21与预设基准平面的竖 直距离，L22为锁座22与预设基准平面的竖直距离，abs为取绝对值。
判断单元，用于判断所述集装箱平车锁座平面度是否大于标准值。 判断单元将计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值进行比较，判断 计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标准值，若计算出的集装箱 平车锁座平面度大于标准值，则需要对集装箱平车上的与集装箱相对 应的四个锁座进行重新安装；若计算出的集装箱平车锁座平面度小于 标准值，则与集装箱相对应的四个锁座的平面度符合要求，不需对与 集装箱相对应的四个锁座进4亍调整。
显示单元，用于显示计算结果及判断结果。显示单元显示计算出 的集装箱平车锁座平面度及计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值
比较的结果。
本发明还提供了一种集装箱平车锁座平面度检测装置，请参看图 8,图8为本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置的结构示意 图。
如图8所示，本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置包括 走行龙门4、激光测距传感器5、工控机，其中工控机在图9中未能显 示。激光测距传感器5,用于分别检测集装箱所对应的四个锁座上平 面相对于预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；工控机用于接
10收激光测距传感器5的检测信号，根据该检测信号计算出集装箱平车 锁座平面度，优选方案中，工控机还可判断计算出的集装箱平车锁座 平面度是否大于标准值，并可以显示计算结果和判断结果，工控机可 以是常用的工业计算机。
走行龙门4为刚性结构，其横梁沿集装箱平车横向跨于集装箱平 车1的上方，集装箱平车1纵向的两侧的地面上分别设置有走行龙门
轨道6，走行龙门4的两个支腿分别装配在集装箱平车两侧的走行龙 门轨道6上，走行龙门4在第一动力驱动装置的驱动下，可沿走行龙 门轨道6在集装箱平车1的纵向做往复运动；走行龙门4的横梁上安 装有激光测距传感器5,激光测距传感器5在第二动力驱动装置的驱 动下，可沿走行龙门l的横梁在集装箱平车l横向做往复运动。
在检测的过程中，为了使得走行龙门4在集装箱平车l纵向向位 置、激光测距传感器5在集装箱平车l横向位置，均能够准确处于所 要检测的锁座的正上方，优先实施方式中，第一动力驱动装置为第一 伺服电机7，第二动力驱动装置为第二伺服电机8。第一伺服电机7、 第二伺服电机8均由工控机控制。如图9所示，工控机通过伺服控制 系统控制第一伺服电机7驱动走行龙门4沿集装箱平车1的纵向移动， 可使得走行龙门能够准确处于所要检测的锁座的正上方；工控机通过 祠服控制系统控制第二伺服电机8驱动激光测距传感器5在走行龙门 1的横梁上移动，能够控制激光测距传感器5准确处于所测锁座上平 面的正上方。
以下介绍该集装箱平车锁座平面度检测装置的工作原理。 如图10、图ll所示，集装箱所对应的锁座11、锁座12位于第一 断面的横向位置，锁座21、锁座22位于第二断面的横向位置。
工控机控制第一伺服电机7驱动走行龙门4沿集装箱平车1的纵 向移动到第 一 断面处，工控机控制第二伺服电机8驱动激光测距传感 器5沿走行龙门4横向移动到锁座11的正上方，激光测距传感器5 的激光二极管对准锁座11的上平面发射激光脉冲，经锁座11的上平 面反射后，激光向各方向散射，部分散射的光返回到激光测距传感器5的接收器，通过记录并计算从激光脉冲发出到返回被接收所经历的 时间，快速测定激光测距传感器5的激光发射端到锁座11上平面之间 的竖直距离，激光测距传感器5向工控机发送检测到的竖直距离信号； 工控机控制第二伺服电机8驱动激光测距传感器5沿集装箱平车1横 向移动到锁座12的正上方，激光测距传感器5检测激光发射端到锁座 12上平面之间的竖直距离，并向工控机发送检测到的竖直距离信号； 工控机控制第一伺服电机7驱动走行龙门4沿集装箱平车1的纵向移 动到第二断面处，工控机控制第二伺服电机8驱动激光测距传感器5 沿走行龙门4横向移动到锁座21的正上方，激光测距传感器5检测激 光发射端到锁座21上平面之间的竖直距离，并向工控机发送检测到的 竖直距离信号；工控机控制第二伺服电机8驱动激光测距传感器5沿 走行龙门4一黄向移动到锁座22的正上方，激光测距传感器5纟佥测激光 发射端到锁座22上平面之间的竖直距离，并向工控机发送检测到的竖 直距离信号。
工控机接收激光测距传感器5发出的检测到的各锁座上平面距激 光发射端之间竖直距离信号，工控机根据所检测到各竖直距离信号， 根据集装箱平车锁座平面度计算公式计算集装箱平车锁座平面度。集 装箱平车锁座的平面度计算公式为S:abs[(Ln-L丄2)隱(L2广L22)]，其中， S为集装箱平车锁座平面度，Ln为锁座11与预设基准平面的竖直距 离，L^为锁座12与预设基准平面的竖直距离，Lu为锁座21与预设 基准平面的竖直距离，L22为锁座22与预设基准平面的竖直距离，abs 为取绝对值。
工控机将计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值进行比较，判 断计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标准值，若计算出的集装 箱平车锁座平面度大于标准值，则需要对集装箱平车上的与集装箱相
对应的四个锁座进行重新安装；若计算出的集装箱平车锁座平面度小 于标准值，则与集装箱相对应的四个锁座的平面度符合要求，不需对 与集装箱相对应的四个锁座进行调整。
工控机显示计算出的集装箱平车锁座平面度及计算出的集装箱平车锁座平面度与标准值比较的结果。
以下介绍本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置的优点。 本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置，能够准确、高效
地对集装箱平车锁座平面度进行测量，从根本上解决人工测量存在的
测量误差大、稳定性差、检测效率低的问题。
本发明提供的集装箱平车锁座平面度检测装置还可用于检测锁座
纵向间距、锁座横向间距及对角线差。
请参看图12、图13,图12为锁座孔边界扫描检测示意图，图13 为确定锁座孔中心的示意图。
如图12所示，利用激光测距传感器对锁座11连续扫描，通过测 定检测距离的突变点，即可分析判断出锁座11的实体边界。如图13 所示，在锁座11的锁座孔宽度方向上选取任意两个断面，两个断面尽 量靠近锁座孔的纵向端部，进行锁座孔实体边界测量，4企测并确定两 个断面位于锁座孔内的中心点，两个中心点连线即为锁座孔纵向中心 线，沿锁座孔纵向中心线进行实体边界测量，即可确定锁座孔的中心 点，锁座孔的中心点即为锁座11的中心点，锁座11的中心点确定后， 即可确定锁座11的中心点的纵坐标、横坐标。
工控机控制第一伺服电机7驱动走行龙门4、控制第二伺服电机8 驱动激光测距传感器5,对每个锁座进行扫描，确定每个锁座的中心 点的纵坐标、横坐标，即可计算出集装箱所对应的4个锁座间的锁座 纵向距离、锁座横向距离及对角线差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文 字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若 干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种集装箱平车锁座平面度检测方法，其特征在于，包括步骤A，分别检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对于预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；步骤B，接收所述检测信号；步骤C，根据所述检测信号，计算出集装箱平车锁座平面度。
2. 根据权利要求1所述的集装箱平车锁座平面度检测方法，其特 征在于，还包括步骤D，判断计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标准值。
3. 根据权利要求2所述的集装箱平车锁座平面度检测方法，其特 征在于，还包括步骤E,显示计算结果及判断结果。
4. 一种集装箱平车锁座平面度检测系统，其特征在于，包括检测 单元、数据采集单元、计算单元；所述检测单元，用于检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对 于预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号； 所述数据采集单元，用于接收所述检测信号； 所述计算单元，用于计算集装箱平车锁座平面度。
5. 根据权利要求4所述的集装箱平车锁座平面度检测系统，其特 征在于，还包括判断单元，用于判断计算出的集装箱平车锁座平面度是否大于标 准值。
6. 根据权利要求5所述的集装箱平车锁座平面度检测系统，其特 征在于，还包括显示单元，用于显示计算结果及判断结果。
7. —种集装箱平车锁座平面度检测装置，其特征在于，包括走行 龙门、传感器、工控机；所述传感器，用于检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对于 预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；所述工控机，用于接收所述传感器发出的检测信号，并根据该检测信号计算集装箱平车锁座平面度；所述走行龙门的横梁沿集装箱平车横向跨于集装箱平车的上方， 并由第一动力驱动装置驱动，沿集装箱平车纵向往复移动；所述传感 器安装在所述走行龙门的横梁上，并由第二动力驱动装置驱动，沿走 行龙门的横梁往复移动。
8. 根据权利要求7所述的集装箱平车锁座平面度检测装置，其特 征在于，所述传感器为激光测距传感器。
9. 根据权利要求7所述的集装箱平车锁座平面度检测装置，其特 征在于，所述第一动力驱动装置为第一伺服电机。
10. 根据权利要求9所述的集装箱平车锁座平面度检测装置，其特 征在于，所述工控机还用于控制所述第一伺服电机。
11. 根据权利要求7所述的集装箱平车锁座平面度检测装置，其特 征在于，所述的第二动力驱动装置为第二伺服电机。
12. 根据权利要求11所述的集装箱平车锁座平面度检测装置，其 特征在于，所述工控机还用于控制所述第二伺服电机。
13. 根据权利要求7所述的集装箱平车锁座位置信息检测装置，其 特征在于，所述走行龙门的两个支腿分别安装在设置于所述集装箱平 车两侧的走行龙门轨道上。
全文摘要
本发明涉及铁路集装箱平车技术领域，尤其涉及一种集装箱平车锁座平面度检测方法。该方法包括分别检测集装箱所对应的四个锁座的上平面相对于预设基准平面的竖直距离，并发出检测信号；接收所述检测信号；根据所述检测信号，计算出集装箱平车锁座平面度。该集装箱平车锁座平面度检测方法能够准确、高效地对集装箱平车锁座平面度进行测量，从根本上解决人工测量存在的测量误差大、稳定性差、检测效率低的问题。本发明还提供了一种集装箱平车锁座平面度检测系统及装置。
文档编号G01B11/03GK101551241SQ20091013526
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者维 于, 吴天元, 彭传水 申请人:齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司