一种基于机器视觉的城轨车辆轮对检测装置

1.本发明涉及城轨车辆检测领域，具体为一种基于机器视觉的城轨车辆轮 对检测装置。


背景技术：

2.轮对，是机车车辆上与钢轨相接触的部分，由左右两个车轮牢固地压装 在同一根车轴上所组成；轮对的作用是保证机车车辆在钢轨上的运行和转向， 承受来自机车车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺 产生的载荷传递给机车车辆各零部件；此外，机车车辆的驱动和制动也是通 过轮对起作用的；对车轴和车轮的组装压力和压装过程有严格要求，轮对内 侧距离必须保证在1353
±
3毫米的范围以内；为保证机车车辆运行平稳，降 低轮轨相互作用力和运行阻力，车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度， 以及轴颈锥度都不得超过规定限度。
3.铁路轮对自动检测机用于对多种规格的火车轮对进行尺寸参数的测量；该 产品应用了激光三角法测距、运动控制、机器视觉等多项先进技术，具有精 度高、可靠性高、易于操作的特点；其技术指标远高于铁道部相关标准；设 备具有自学习和自动变轨功能，适用于多种轨距的轮对；具有自校准功能， 采用激光扫描和高精度运动控制大大提高了设备测量精度；具有软/硬件急 停，安全可靠。
4.当将轮对放置在检测装置上的检测位进行检测的时候，无法对轮对进行 定位工作，使得机器视觉ccd无法对轮对进行准确的检测工作。


技术实现要素：

5.本发明为了弥补市场空白，提供了一种基于机器视觉的城轨车辆轮对检 测装置。
6.本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的城轨车辆轮对检测装置，以 解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的城轨 车辆轮对检测装置，包括：
8.检测装置外壳，所述检测装置外壳的工作台表面两侧均安装有侧板，且 侧板顶部与顶板固定设置，同时侧板的内部开设有空槽，并且侧板的侧壁中 开设有开孔；
9.定位装置，所述定位装置安装在工作台内部开设的安装槽中，且安装槽 内部通过机座安装有抱闸电机，抱闸电机的输出轴与轴杆固定设置，并且轴 杆端部与传动柱固定连接；传动柱在安装槽的转动角度范围为0
°
至90
°
；
10.顶部横向检测装置，所述顶部横向检测装置安装在顶板的内部，且顶部 横向检测装置的第一电机输出轴与丝杆固定设置，同时丝杆活动安装在顶板 内部，并且丝杆下侧安装有上导向杆，上导向杆下侧安装有下导向杆；
11.左检测装置，所述左检测装置与右检测装置的组成结构一致，且左检测 装置安装在侧板内部，同时左检测装置的移动板活动设置在空槽内部，移动 板正面安装有第二ccd
摄像机，移动板背面安装有齿条，并且空槽内部活动 安装有齿轮，齿轮的杆体与第二电机的输出轴固定设置；
12.轮对结构，所述轮对结构放置在工作台的表面，轮对结构是由左轮体、 连接轴和右轮体三部分组成。
13.进一步的，所述检测装置外壳包括工作台、控制台、开孔、空槽、侧板 和顶板，且工作台的右上侧安装有控制台，两组侧板内部均开设有空槽。
14.进一步的，所述定位装置包括左定位板、传动柱、右定位板、轴杆、抱 闸电机和安装槽，且传动柱的表面依次固定设置有左定位板和右定位板，左 定位板和右定位板的上侧均开设有定位弧形凹槽，左定位板和右定位板均通 过其上的定位弧形凹槽与连接轴接触。
15.进一步的，所述顶部横向检测装置包括第一电机、丝杆、上导向杆、下 导向杆、第一ccd摄像机、传动板和工作框，且传动板底部与工作框固定设 置，同时传动板内部开设有螺接孔，并且此螺接孔中螺接有丝杆，传动板下 侧开设有导向孔，上导向杆插接在此导向孔内部。
16.进一步的，所述工作框在轮对结构的正上方为横向移动结构，工作框包 括安装框体、限位杆、伺服电动缸、固定板、限位板和稳定块，安装框体的 下部两侧均安装有稳定块，稳定块内部插接有下导向杆。
17.进一步的，所述伺服电动缸的两侧均安装有固定板，且固定板端部与安 装框体内壁固定设置，同时伺服电动缸的伸缩杆与第一ccd摄像机固定设置。
18.进一步的，所述伺服电动缸与安装框体之间安装有限位板，且限位板内 部插接有限位杆，限位杆的下端与第一ccd摄像机的上表面固定设置，第一c cd摄像机为升降结构。
19.进一步的，所述左检测装置包括移动板、齿条、导向板、第二ccd摄像 机、第二电机、齿轮、导向柱和限位片，且齿条与齿轮的尺寸相适配，同时 齿条与齿轮啮合连接。
20.进一步的，所述移动板的两端均固定设置有导向板，且导向板内部开设 有孔洞，同时导向柱插接在导向板内部的孔洞中，导向柱安装在空槽的内部， 导向柱的上、下两侧均安装有限位片。
21.进一步的，所述第二ccd摄像机在条形的开孔内部升降设置，且第二ccd 摄像机设置为两组分布在轮对结构的两侧，同时第二ccd摄像机与轮对结构 相对设置。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1.抱闸电机的输出轴不会在外界力量的驱使下发生移动，当连接轴卡接 至左定位板、右定位板上的定位弧形凹槽中的时候，此时轮对结构位于被检 测的工位，保证第一ccd摄像机和第二ccd摄像机在进行拍摄工作时候的稳 定性和准确性；
24.2.第一电机的输出轴带动丝杆转动，丝杆带动螺接在其上的传动板进行 横向移动，上导向杆对传动板进行限位和导向，传动板在横向移动的时候， 带动其底部的工作框进行横向移动，以此实现第一ccd摄像机的横向移动工 作；
25.3.伺服电动缸的活塞杆带动第一ccd摄像机进行升降作业，以此完成第 一ccd摄像机的高度调节工作，通过对第一ccd摄像机的高度进行调节，来 实现更加清晰的对轮对结构的轮廓进行拍摄工作；
26.4.第二电机的输出轴带动齿轮转动，齿轮通过齿条带动移动板进行升降 作业，以此完成第二ccd摄像机的升降工作，可对与第二ccd摄像机相对设 置的轮体轮廓进行充分
的拍摄检测工作。
附图说明
27.图1为本发明结构的正视示意图；
28.图2为本发明结构的左定位板、传动柱和右定位板示意图；
29.图3为本发明结构的工作框示意图；
30.图4为本发明结构的图3的侧视图；
31.图5为本发明结构的图3中的a
‑
a剖面示意图；
32.图6为本发明结构的左检测装置示意图；
33.图7为本发明结构的图6的侧视图；
34.图8为本发明结构的第二ccd摄像机向下移动示意图。
35.附图标记：1、检测装置外壳；11、工作台；12、控制台；13、开孔；14、 空槽；15、侧板；16、顶板；2、定位装置；21、左定位板；22、传动柱；23、 右定位板；24、轴杆；25、抱闸电机；26、安装槽；3、右检测装置；4、顶 部横向检测装置；41、第一电机；42、丝杆；43、上导向杆；44、下导向杆； 45、第一ccd摄像机；46、传动板；47、工作框；471、安装框体；472、限 位杆；473、伺服电动缸；474、固定板；475、限位板；476、稳定块；5、左 检测装置；51、移动板；52、齿条；53、导向板；54、第二ccd摄像机；55、 第二电机；56、齿轮；57、导向柱；58、限位片；6、轮对结构；61、左轮体； 62、连接轴；63、右轮体。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.请参阅图1
‑
8，本发明提供一种技术方案：一种基于机器视觉的城轨车辆 轮对检测装置，包括：检测装置外壳1、定位装置2、顶部横向检测装置4、 左检测装置5和轮对结构6；
38.检测装置外壳1的工作台11表面两侧均安装有侧板15，且侧板15顶部 与顶板16固定设置，同时侧板15的内部开设有空槽14，并且侧板15的侧壁 中开设有开孔13；
39.定位装置2安装在工作台11内部开设的安装槽26中，且安装槽26内部 通过机座安装有抱闸电机25，抱闸电机25的输出轴与轴杆24固定设置，并 且轴杆24端部与传动柱22固定连接；传动柱22在安装槽26的转动角度范 围为0
°
至90
°
；
40.顶部横向检测装置4安装在顶板16的内部，且顶部横向检测装置4的第 一电机41输出轴与丝杆42固定设置，同时丝杆42活动安装在顶板16内部， 并且丝杆42下侧安装有上导向杆43，上导向杆43下侧安装有下导向杆44；
41.左检测装置5与右检测装置3的组成结构一致，且左检测装置5安装在 侧板15内部，同时左检测装置5的移动板51活动设置在空槽14内部，移动 板51正面安装有第二ccd摄像机54，移动板51背面安装有齿条52，并且空 槽14内部活动安装有齿轮56，齿轮56的杆体与第二电机55的输出轴固定设 置；
42.轮对结构6放置在工作台11的表面，轮对结构6是由左轮体61、连接轴 62和右轮体63三部分组成。
43.将轮对结构6移动至检测装置外壳1的上表面，当连接轴62与左定位板 21、右定位板23接触的时候，此时的轮对结构6处于检测工位，此时的第一 ccd摄像机45在丝杆42、第一电机41和传动板46的带动下，自左往右移动， 使得第一ccd摄像机45对轮对结构6的上表面进行视觉检测工作，同时左检 测装置5通过其上的第二ccd摄像机54对左轮体61的整体轮廓进行视觉检 测工作，同理，右检测装置3通过其上的第二ccd摄像机54对右轮体63的 整体轮廓进行视觉检测工作，第二ccd摄像机54与第一ccd摄像机45按照 特定的运行轨迹对轮对结构6的状态进行检测工作，在此需要强调的是，ccd 摄像机属于机器视觉领域的产品，其工作方式和原理已在申请号：cn0223573 5.1一种高精度面阵ccd自动检测轮对装置中进行充分公开，非本发明所保护 的客体，在次不再赘述。
44.在本实施例中，进一步地，检测装置外壳1包括工作台11、控制台12、 开孔13、空槽14、侧板15和顶板16，且工作台11的右上侧安装有控制台1 2，两组侧板15内部均开设有空槽14。
45.在本实施例中，进一步地，定位装置2包括左定位板21、传动柱22、右 定位板23、轴杆24、抱闸电机25和安装槽26，且传动柱22的表面依次固定 设置有左定位板21和右定位板23，左定位板21和右定位板23的上侧均开设 有定位弧形凹槽，左定位板21和右定位板23均通过其上的定位弧形凹槽与 连接轴62接触。
46.如图1
‑
2所示：定位装置2的工作方式为：启动抱闸电机25的外接开关， 此时抱闸电机25的输出轴带动传动柱22进行转动，并带动左定位板21、右 定位板23进行转动，直到左定位板21、右定位板23与工作台11呈垂直状态， 此时抱闸电机25的开关关闭，由于是抱闸电机25，抱闸电机25的输出轴不 会在外界力量的驱使下发生移动，当连接轴62卡接至左定位板21、右定位板 23上的定位弧形凹槽中的时候，此时轮对结构6位于被检测的工位，保证第 一ccd摄像机45和第二ccd摄像机54在进行拍摄工作时候的稳定性和准确 性。
47.在本实施例中，进一步地，顶部横向检测装置4包括第一电机41、丝杆 42、上导向杆43、下导向杆44、第一ccd摄像机45、传动板46和工作框47， 且传动板46底部与工作框47固定设置，同时传动板46内部开设有螺接孔， 并且此螺接孔中螺接有丝杆42，传动板46下侧开设有导向孔，上导向杆43 插接在此导向孔内部。
48.如图1所示：第一ccd摄像机45的横向移动的方式为：启动第一电机4 1的外接开关，第一电机41的输出轴带动丝杆42转动，丝杆42带动螺接在 其上的传动板46进行横向移动，上导向杆43对传动板46进行限位和导向， 传动板46在横向移动的时候，带动其底部的工作框47进行横向移动，以此 实现第一ccd摄像机45的横向移动工作。
49.在本实施例中，进一步地，工作框47在轮对结构6的正上方为横向移动 结构，工作框47包括安装框体471、限位杆472、伺服电动缸473、固定板4 74、限位板475和稳定块476，安装框体471的下部两侧均安装有稳定块476， 稳定块476内部插接有下导向杆44。
50.如图3
‑
5所示：第一ccd摄像机45的高度调节方式为：启动伺服电动缸 473的外接开关，伺服电动缸473的活塞杆带动第一ccd摄像机45进行升降 作业，以此完成第一ccd摄像机45的高度调节工作，通过对第一ccd摄像机 45的高度进行调节，来实现更加清晰的对轮对结构6的轮廓进行拍摄工作。
51.在本实施例中，进一步地，伺服电动缸473的两侧均安装有固定板474， 且固定板474端部与安装框体471内壁固定设置，同时伺服电动缸473的伸 缩杆与第一ccd摄像机45固定设置。
52.如图3和图5所示；第一ccd摄像机45在升降的时候，为避免第一ccd 摄像机45在升降的时候发生倾斜，第一ccd摄像机45通过其上的两侧限位 杆472插接在限位板475内部，对升降时候的第一ccd摄像机45进行限位和 导向，便民第一ccd摄像机45在工作的时候发生倾斜。
53.在本实施例中，进一步地，伺服电动缸473与安装框体471之间安装有 限位板475，且限位板475内部插接有限位杆472，限位杆472的下端与第一 ccd摄像机45的上表面固定设置，第一ccd摄像机45为升降结构。
54.在本实施例中，进一步地，左检测装置5包括移动板51、齿条52、导向 板53、第二ccd摄像机54、第二电机55、齿轮56、导向柱57和限位片58， 且齿条52与齿轮56的尺寸相适配，同时齿条52与齿轮56啮合连接。
55.如图6
‑
8所示：第二ccd摄像机54的高度调节方式为：启动第二电机5 5的外接开关，第二电机55的输出轴带动齿轮56转动，齿轮56通过齿条52 带动移动板51进行升降作业，以此完成第二ccd摄像机54的升降工作，可 对与第二ccd摄像机54相对设置的轮体轮廓进行充分的拍摄检测工作。
56.在本实施例中，进一步地，移动板51的两端均固定设置有导向板53，且 导向板53内部开设有孔洞，同时导向柱57插接在导向板53内部的孔洞中， 导向柱57安装在空槽14的内部，导向柱57的上、下两侧均安装有限位片5 8。
57.如图6
‑
7所示：移动板51在进行升降的时候，移动板51两端的导向板5 3中均插接有导向柱57，导向柱57的设置，可对竖向移动的移动板51进行 限位和导向，保证移动板51在升降的时候不会发生倾斜。
58.在本实施例中，进一步地，第二ccd摄像机54在条形的开孔13内部升降 设置，且第二ccd摄像机54设置为两组分布在轮对结构6的两侧，同时第二 ccd摄像机54与轮对结构6相对设置。
59.如图1所示：第二ccd摄像机54在条形的开孔13内部升降，可对轮对结 构6的侧面轮体表面自下而上的进行检测工作，避免在对轮对结构6进行检 测的时候，存在检测死角。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。