[發明專利]一種基于激光測量技術的車軸尺寸動態檢測系統

在審

• 申請號: 202010438300.3
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111595252A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 康成吉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱市科佳通用機電股份有限公司
• 主分類號: G01B11/10
• 分類號: G01B11/10;G01B11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

1.一種基于激光測量技術的車軸尺寸動態檢測系統，該檢測系統用于對貨車車軸(1)直徑進行檢測；其特征在于，該檢測系統包括激光測距儀(2)、激光信號處理單元(3)、工控機設備(4)和車輪傳感器(5)；

激光測距儀(2)豎直設置在鐵軌下相鄰的兩個枕木之間；

車輪傳感器(5)設置在鐵軌的側壁上以獲取貨車的過車信息并發出磁鋼信號，同時保證貨車優先通過車輪傳感器后，再通過激光測距儀(2)；

所述工控機設備(4)包括控制工控機(4-1)和數據采集工控機(4-2)；

控制工控機(4-1)用于接收車輪傳感器(5)發出的磁鋼信號，并在其接收到磁鋼信號后發出控制信號；

激光測距儀(2)用于接收控制工控機(4-1)發出的控制信號，并在其收到控制信號后開始工作，以在貨車的待檢測車軸(1)經過激光測距儀(2)時，實時獲取激光測距儀與待檢測車軸(1)的垂直距離，同時將該垂直距離信息以激光信號的形式發出；

激光信號處理單元(3)用于接收激光測距儀(2)發出的激光信號，并通過該激光信號得出待檢測車軸(1)的直徑信息，同時將該直徑信息發出；

數據采集工控機(4-2)用于接收控制工控機(4-1)發出的控制信號，并在其收到控制信號后采集貨車的車輛信息，同時對該車輛信息以及激光信號處理單元(3)發出的直徑信息進行對應并存儲。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光測量技術的車軸尺寸動態檢測系統，其特征在于，激光測距儀(2)包括激光發生器(2-1)、線性準直物鏡(2-2)、圓柱形物鏡(2-3)、組合物鏡(2-4)和RS-COMS(2-5)；

激光發生器(2-1)用于發射激光，其發射的激光依次經過線性準直物鏡(2-2)和圓柱形物鏡(2-3)后照射在待檢測車軸(1)上，并在待檢測車軸(1)上發生反射，其反射光經過組合物鏡(2-4)后，被RS-COMS(2-5)接收，RS-COMS(2-5)根據反射光的位置得出檢測車軸(1)至激光發生器(2-1)的距離。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光測量技術的車軸尺寸動態檢測系統，其特征在于，該檢測系統還包括網絡單元(6)；

所述網絡單元(6)用于將存儲于數據采集工控機(4-2)的直徑信息以及對應該直徑的車輛信息通過網絡發送至鐵路局。

4.根據權利要求1所述的一種基于激光測量技術的車軸尺寸動態檢測系統，其特征在于，激光信號處理單元(3)通過以下算法得出待檢測車軸(1)的直徑信息；

算法步驟一、建立直角坐標系，以時間為橫坐標，以距離為縱坐標，以激光測距儀(2)實時獲取的其與待檢測車軸(1)的垂直距離形成檢測車軸截面圖，并將該檢測車軸截面圖放置于第一象限內；

算法步驟二、選取檢測車軸截面圖的最低點A，讀取其坐標為：(t2，s2)；

算法步驟三，在檢測車軸截面圖上任取一點，該點區別于檢測車軸截面圖的最低點，讀取其坐標為：(t1，s1)；

算法步驟四、將最低點和任取的一點連接并做其垂直平分線，最低點和任取的一點連接線與其垂直平分線的交點為B；

算法步驟五、通過公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)獲取待檢測車軸的直徑；

∠β＝∠α 公式(1)

∠α＝arctan(s1-s2)/(t2-t1) 公式(2)

AB＝1/2·(t2-t1)cosα 公式(3)

AQ＝2PA＝2AB·sinβ＝(t2-t1)cosα·sinβ 公式(4)

其中，β角為：以圓心P為頂點，以圓心P與A點的連線為一條邊，以圓心P與B點的連線為另一條邊的角；α角為過A點的弦切角，AQ為獲取待檢測車軸的直徑，PA為獲取待檢測車軸的半徑。