一种列车轮对三维高精度测量系统的制作方法

本实用新型属于列车检测技术领域，涉及到一种列车轮对三维高精度测量系统。

背景技术：

列车轮对是列车的重要组成部分之一，轮对不仅要承受高速重载列车的载荷，还直接决定了车辆运行的安全。在列车运行速度越来越快，承载越来越重的情况下，对于轮对提出了更好的质量要求。

传统的轮对检测方式，多数是通过光学摄像头获取轮对的踏面以及轮缘的图像，通过特征点比对方式来给轮对建模，根据建模的模型以及轮对原本的建造图纸对比即可获取得到轮对的磨损情况。但是这种方式虽然能获取得到相对较大尺寸的图像，但是图像的信息多数不准确，精度不够，无法察觉到轮对上的一些细微变化，容易留下隐患。为了解决上述问题，如专利CN200810099938，公开了一种通过非接触式检测来确定汽车车轮(轮辋/轮胎组件)的几何尺寸的方法和设备，其中，将所述车轮固定在轮胎拆装机的车轮接收装置上，将至少一束光束发射至所述车轮或所述车轮的至少一部分上，并且检测在照射区域反射的光束，通过计算发射光束和反射光束的方向来确定车轮上各个照射区域的形状和/或位置。但上述发明只是通过线激光来测量轮对的情况，精度还是无法达到0.1mm的水准，不利于轮对的安全检测以及日常维护。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能精确测量的列车轮对的三维表面高精度测量系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种列车轮对三维高精度测量系统，包括点激光测距器、转动装置以及中央处理单元，所述转动装置和点激光测距器分别与中央处理单元信号连接，所述点激光测距器与轮对的交汇点为被测点，通过转动装置使得被测点沿在列车轮对形成测量轨迹。所述测量轨迹为弧形、直线形。当转动装置的转动轴与列车前进方向平行或垂直于地面且列车静止时，所述测量轨迹为直线，当转动装置的转动轴正对轮对且列车静止时，测量轨迹为圆形。

优选地，所述转动装置的转速高于1000转/s，更加优选地，应大于等于2000转/s

一方面，转动装置使得被测点形成不同的测量轨迹，另一方面，所述列车向前行驶，其中列车行驶的移动速度相对较慢，而转动装置带动被测点移动的速度相对较快，从而实现将测距点覆盖整个列车轮对。所述被测点的移动方向并非仅限于垂直于列车行驶方向，也可以是与列车行驶方向成其他角度的运动方式，只要是满足测距器在转动装置和列车移动的作用下能在整个列车轮对形成均匀的，密集的测量轨迹，且运动规则可以通过移动编码储存在中央处理单元内的方式，均在本专利的保护范围内。而且本实用新型将测量得到的数据输入到中央处理单元中，建立列车轮对的数据模型并进行分析，让检测人员直观看到列车轮对的三维模型以及磨损程度，有利于列车轮对的安全检测以及日常维护。

优选地，所述点激光测距器与列车轮对上的被测点的距离为500-900mm。

点激光测距器具有一定的量程，如果距离过远会容易受到干扰，降低测得数据的准确度，如果距离过近，无论是采用TOF还是激光三角法来进行测距，其测量精度都会受到影响。因此点激光测距器与列车轮对的距离为500-900mm，更加优选为800mm。

优选地，所述点激光测距器1发射的激光在列车前进方向所在的竖直平面上的投影与水平面呈5~30°角或150~175°角。

由于点激光测距器与列车轮对上被测点的最佳距离为500-900mm，而实际上点激光测距器与列车轮对的直线距离大概100mm左右，为了增加点激光测距器与列车轮对上被测点的距离，需要将点激光测距器发射的激光与水平面呈5~30°角或150~175°角

优选地，沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器1，使得被测点能覆盖整个列车所有的轮对。在与列车行驶方向相垂直的平面上，不同排的点激光测距器1与水平面呈不同角度的夹角。而且为了避免列车轮对上出现较大的突起而遮挡测量的激光，因此将点激光测距器1发射的激光分为两种，一种是其转动轴与列车前进方向呈0-90°，另一种是其转动轴与列车前进方向呈90-180°，使得若干个点激光测距器1可以通过不同角度观测列车轮对，减少由于激光被阻挡而产生的影响。

优选地，所述测量系统还包括车轮传感器，中央处理单元通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。

当测量系统被设置在正常运行的列车轨道上，由于列车通过监测点的频率较低，如果激光位移传感器一直工作，则会造成大量的资源浪费；设置车轮传感器后，可以在列车即将抵达监测点时再启动激光位移传感器进行数据采集，既减少了数据处理量，又延长了激光位移传感器的使用寿命。

优选地，所述测量系统还包括轨道校正装置，所述轨道校正装置用于检测轨道的凹凸不平的情况且与中央处理单元信号连接。

相比起在专门的测试平台上对列车轮对的测试，当测量系统被设置在正常运行的列车轨道上时，由于列车轨道长时间受到列车带来的磨损以及雨水的侵蚀容易出现轨道凹凸不平的情况，所以当在相关的轨道上进行列车轮对测量时，容易出现测量结果不准的情况，因此本实用新型通过设置一个轨道校正装置测量轨道的外表面的情况，从而使得测量的数据能够消除由于轨道凹凸不平所带来的不良影响。

所述轨道校正装置为线激光检测装置或者带有驱动装置的点激光检测装置，用于检测轨道的凹凸不平的情况。

优选地，所述转动装置还设有位移传感器，所述位移传感器与中央处理单元信号连接。当转动装置以非常快的速度带动点激光测距器转动时，容易出现点激光测距器实际的移速与预设的移速不一致的情况，为了避免上述情况带来的测量误差。

优选地，所述测量系统还包括使所述点激光测距器沿列车行走方向移动的第一平移装置。

相比起现有技术，本实用新型的优势在于：

采用高速旋转的转动装置来对列车进行测量，而且由于转动装置的转速够快，可以得到几千转/s，使得在列车快速行驶的过程中也能测量到列车轮对各个位置的情况，有利于对列车的实时监控。而且测量的距离合适，能有效提供点激光测距器的测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图中标识：1、点激光测距器；2、测量平台；3、第一导轨；4、第一驱动装置；5、转动装置；6、列车轮对。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。

实施例1

一种列车轮对三维高精度测量系统，包括点激光测距器1、转动装置5以及中央处理单元，所述转动装置5和点激光测距器1分别与中央处理单元信号连接，所述点激光测距器1与轮对的交汇点为被测点，通过转动装置使得被测点沿在列车轮对形成测量轨迹。所述测量轨迹为弧形、直线形。当转动装置的转动轴与列车前进方向平行或垂直于地面且列车静止时，所述测量轨迹为直线，当转动装置的转动轴正对轮对且列车静止时，测量轨迹为圆形。应理解可以根据需要将点激光测距器1设置在轨道之间或轨道外。

如图1所示，所述测量系统还包括一个测量平台2，所述转动装置5以及点激光测距器1都设置在一个测量平台2上。所述中央处理单元可以设置在测量平台2上或者设置在测量平台2之外。

优选地，所述测量系统还包括使所述点激光测距器沿列车行走方向移动的第一平移装置。

更加优选地，所述第一平移装置包括设置在测量平台2的第一导轨3以及第一驱动电机4，所述点激光测距器1与第一导轨3滑动连接，所述第一驱动电机4用于带动点激光测距器1沿着第一导轨3移动。

优选地，所述转动装置5的转速高于1000转/s，更加优选地，应大于等于2000转/s

优选地，所述点激光测距器1与列车轮对上被测点的距离为700mm。

优选地，所述点激光测距器1发射的激光在列车前进方向所在的竖直平面上的投影与水平面呈20°角。

优选地，沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器1，使得被测点能覆盖整个列车轮对。在与列车行驶方向相垂直的平面上，不同排的点激光测距器1与水平面呈不同角度的夹角。

优选地，所述测量系统还包括车轮传感器，中央处理单元通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。

优选地，所述测量系统还包括轨道校正装置，所述轨道校正装置用于检测轨道的凹凸不平的情况且与中央处理单元信号连接。所述轨道校正装置设置在测量平台2上。

所述轨道校正装置为线激光检测装置或者带有驱动装置的点激光检测装置，用于检测轨道的凹凸不平的情况。

所述点激光位移传感器包括点激光光源、准直器、成像透镜、窄带滤光片以及CCD或者PSD并且采用激光三角测量法来进行测量。

以上所述实施例的各种技术特征可以进行随意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是说明书记载的范围。