[發(fā)明專利]基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710657356.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN107677212B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮其波;董輝;鄭發(fā)家;邵雙運(yùn);譚志忠;趙曉華;徐昌源;王琦武;廖益權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市諾麗電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/10
• 分類號(hào): G01B11/10;G01B11/25;B61K9/12
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊育增

一種基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，其包括車輪傳感器、第一車輪在線測(cè)量裝置及第二車輪在線測(cè)量裝置，第一車輪在線測(cè)量裝置、第二車輪在線測(cè)量裝置均包括踏面結(jié)構(gòu)光單元、剖面結(jié)構(gòu)光單元及二維圖像傳感器；踏面結(jié)構(gòu)光單元與剖面結(jié)構(gòu)光單元在車輪上投影出剖面輪廓曲線與踏面輪廓曲線，二維圖像傳感器攝取圖像，并將圖像三維重建獲取踏面與剖面輪廓信息，根據(jù)獲取的輪廓信息獲得車輪直徑、輪緣高及輪緣厚；本發(fā)明的可靠性及測(cè)量精度高，且減小了外界環(huán)境光的影響；還可根據(jù)同一個(gè)圓上兩段剖面結(jié)構(gòu)光輪廓擬合圓求出車輪直徑，從而，無需對(duì)車輪進(jìn)行精確定位。此外，本發(fā)明還公開了所述基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車輪在線測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，尤其涉及一種基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

列車在車輪通過彎道或道岔時(shí)，車輪輪緣部分與鋼軌內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦造成輪緣磨耗。另外，列車運(yùn)行過程中，車輪踏面常因制動(dòng)或空轉(zhuǎn)打滑等原因產(chǎn)生局部擦傷。而踏面磨耗和輪緣磨耗會(huì)導(dǎo)致車輪外形尺寸發(fā)生改變，極大影響著乘坐舒適性和運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)車輪的磨耗量超過一定限度時(shí)，存在引發(fā)重大行車事故的隱患。因此，車輪的外形尺寸是衡量輪對(duì)技術(shù)狀態(tài)的重要指標(biāo)。

目前國(guó)內(nèi)一般采用樣板目測(cè)檢查車輪尺寸，或者使用專用輪箍尺寸檢測(cè)量具進(jìn)行人工測(cè)量。這些檢測(cè)方式在測(cè)量過程中需對(duì)車輪進(jìn)行精確定位，具有效率低下、可靠性差、測(cè)量精度低、占用機(jī)車周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)等靜態(tài)檢測(cè)無法克服的缺點(diǎn)，不能真正的為地鐵列車輪對(duì)的檢修提供可靠的依據(jù)信息，而且無法及時(shí)了解車輪在運(yùn)行中的質(zhì)量狀況，必然出現(xiàn)磨耗過度的車輪仍在繼續(xù)使用的情況，存在行車安全隱患。另外，現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)，通過采用圖像分析進(jìn)行輪對(duì)變形判斷，該技術(shù)方案容易受環(huán)境光干擾較大，并不能達(dá)到全天候工作的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，以解決目前車輪在線測(cè)量系統(tǒng)可靠性差及測(cè)量精度低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用以下技術(shù)方案：

一種基于結(jié)構(gòu)光的車輪多參數(shù)在線測(cè)量系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制器、車輪傳感器、第一車輪在線測(cè)量裝置及第二車輪在線測(cè)量裝置，所述車輪傳感器、第一車輪在線測(cè)量裝置、第二車輪在線測(cè)量裝置均連接于系統(tǒng)控制器上；且車輪傳感器、第一車輪在線測(cè)量裝置、第二車輪在線測(cè)量裝置沿列車前進(jìn)方向依次并排設(shè)置；

所述第一車輪在線測(cè)量裝置、第二車輪在線測(cè)量裝置均包括有踏面結(jié)構(gòu)光單元、剖面結(jié)構(gòu)光單元及二維圖像傳感器，所述剖面結(jié)構(gòu)光單元、踏面結(jié)構(gòu)光單元及二維圖像傳感器沿同一條鋼軌外側(cè)排列；

所述踏面結(jié)構(gòu)光單元發(fā)射出n條線激光，其中，n≥2，所述n條線激光投射到車輪上時(shí)，形成n條車輪踏面輪廓曲線；所述剖面結(jié)構(gòu)光單元發(fā)射出m條線激光，其中，m≥1，所述m條線激光投射到車輪上時(shí)，形成m條車輪剖面輪廓曲線；m條車輪剖面輪廓曲線與n條車輪踏面輪廓曲線相交于踏面輪廓線距內(nèi)側(cè)面60～80mm的緩變區(qū)域；且所述的n條車輪踏面輪廓曲線與m條車輪剖面輪廓曲線均位于所述二維圖像傳感器的成像范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述線激光由激光發(fā)射裝置發(fā)射而成，所述激光發(fā)射裝置包括線激光光源、分光器及反射鏡，所述分光器及反射鏡將所述線激光光源分為具有特定角度關(guān)系的多條線激光。

進(jìn)一步地，所述線激光由激光發(fā)射裝置發(fā)射而成，所述激光發(fā)射裝置包括一個(gè)線激光光源與一個(gè)二元光學(xué)分束器，所述二元光學(xué)分束器將所述線激光光源分為具有特定角度關(guān)系的多條線激光。

進(jìn)一步地，所述線激光由激光發(fā)射裝置發(fā)射而成，所述激光發(fā)射裝置包括多個(gè)線激光光源，多個(gè)所述線激光光源呈特定角度安裝并發(fā)射出構(gòu)成有一定角度關(guān)系的多條線激光。

進(jìn)一步地，所述第一車輪在線測(cè)量裝置的剖面結(jié)構(gòu)光單元與第二車輪在線測(cè)量裝置的剖面結(jié)構(gòu)光單元出射的線激光數(shù)量相等，且對(duì)應(yīng)的每一對(duì)線激光都投射到同一車輪剖面圓。