[發明專利]一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置及打磨方法

在審

• 申請號: 202111505972.2
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114193278A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王興東;董浩哲;唐偉;吳宗武;楊雅倫
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B24B19/00
• 分類號: B24B19/00;B24B49/12;B24B27/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京哌智科創知識產權代理事務所(普通合伙) 11745
• 代理人: 張元媛

1.一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置，包括載物小車(1)、打磨機械臂(2)和視覺檢測模塊(3)；其特征在于：

載物小車(1)包括小車車身(102)，在小車車身前后分別轉動安裝有第一轉動軸(105)和第二轉動軸(106)，在第一轉動軸(105)和第二轉動軸(106)的兩端均安裝有車輪(104)，車輪與地軌(101)滑動接觸，在第一轉動軸(105)上安裝有第一傳動齒輪(109)，小車驅動電機(107)固定安裝在小車車身(102)的下方，所述小車驅動電機(107)位于第一轉動軸(105)和第二轉動軸(106)之間，小車驅動電機(107)的輸出軸與減速器(110)的輸入軸相連接，減速器(110)的輸出軸上安裝有第二傳動齒輪(108)，第一傳動齒輪(109)與第二傳動齒輪(108)相互嚙合，顯示屏(103)安裝在小車車身(102)的側面，控制主機(111)安置于小車車身(102)底部。

2.如權利要求1所述的一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置，其特征在于，打磨機械臂(2)包括底座(202)，所述底座(202)通過螺栓固定安裝在所述小車車身(102)之上，所述小車車身(102)上表面開設有凹槽，第一電機(201)安裝在所述底座(202)的下方，且所述第一電機(201)嵌設在所述凹槽內，所述第一電機(201)的輸出軸穿過所述底座(202)，且其輸出軸的端部連接有第一節機械臂(203)，所述第一節機械臂(203)側面安裝有第二電機(204)，所述第二電機(204)的輸出軸穿過所述第一節機械臂(203)，且其輸出軸的端部連接有第二節機械臂(205)，所述第二節機械臂(205)的側面安裝有第三電機(206)，所述第三電機(206)的輸出軸穿過所述第二節機械臂(205)，且其輸出軸的端部連接有第三節機械臂(207)，第四電機內置安裝在第三節機械臂(207)內，所述第四電機的輸出端連接第四節機械臂(208)，所述第四節機械臂(208)末端連接有機械臂支座(209)和視覺檢測模塊(3)，所述機械臂支座(209)呈U形結構，第五節機械臂(210)轉動連接在所述機械臂支座(209)上，所述機械臂支座(209)的側面安裝有第五電機(212)，所述第五電機(212)的輸出軸與所述第五節機械臂(210)的轉軸相連，所述第五節機械臂(210)上固定安裝打磨電機(211)，所述打磨電機(211)的輸出軸連接砂輪(214)；

視覺檢測模塊(3)，包括一個呈圓柱形的空心保護外殼(301)，在保護外殼(301)底部的圓心部位設置有一個馬達(303)，馬達(303)的輸出端連接旋轉底座(304)，旋轉底座(304)整體處于保護外殼(301)之中，在旋轉底座(304)上開有兩個圓心角為45°的扇形結構的凹槽，對稱分布在旋轉底座(304)上，在兩個凹槽中均安裝相機(302)和光源(305)，保護殼(301)的頂部開有和凹槽相同形狀的開口。

3.如權利要求2所述的一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置，其特征在于，所述控制主機外部設置有保護箱，控制主機與所述顯示屏和檢測打磨組件使用信號線連接；在打磨電機輸出軸上安裝有壓力傳感器。

4.如權利要求3所述的一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置，其特征在于，進一步地，所述第一電機、第二電機、第三電機、第四電機、第五電機均為步進電機。

5.一種基于權利要求1-4中任意一項所述的一種鋼軌軌底表面檢測打磨裝置對鋼軌底面進行檢測和打磨的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)，首先打磨機械臂(2)進行姿態調整，第一電機(201)驅動第一節機械臂(203)旋轉，使得第四節機械臂(208)與待檢鋼軌的擺放方向平行；其次，第二節機械臂(205)和第三節機械臂(207)分別在相應的電機驅動下，調整一定的角度，使得視覺檢測組件(3)與鋼軌底面之間保持合適的距離，從而使相機(302)能接收到鋼軌底面(S2)完整的圖像；接下來，第四電機驅動第四節機械臂(208)旋轉，使視覺檢測組件(3)正對鋼軌底面，方便成像；

步驟2)，視覺檢測模塊(3)中的馬達(303)開始旋轉，驅動旋轉底座(304)中的凹槽正好對應保護外殼(301)的開口，使光源(305)發出的光能照射到鋼軌底面上，反射的光能夠被相機(302)接收,由于保護外殼開口的方向設計，兩組相機在檢測時能夠檢測更寬的范圍；

步驟3)，在打磨機械臂(2)和視覺檢測組件(3)完成姿態調整后，載物小車(1)的小車驅動電機(107)開始啟動，經過減速器(110)、齒輪的動力傳導，在車輪(104)與地軌(101)之間摩擦力的作用下，裝置整體沿著地軌(101)前進，對待檢鋼軌的底面(S2)進行完整的檢測；

步驟4)，通過視覺檢測組件(3)采集的圖像數據會傳輸回位于小車車身(102)底部的控制主機(111)中進行實時的圖像處理，分析鋼軌底面(S2)是否存在缺陷，圖像處理的結果會以日志形式存放于主機(111)之中，便于工作人員調用查看；

步驟5)，在發現缺陷后，小車驅動電機(107)暫停工作，裝置停止前進；通過分析缺陷在圖像上的位置，對現實中鋼軌表面的缺陷進行定位，隨后控制第四節機械臂(208)旋轉180°，使得視覺檢測模塊(3)背向鋼軌表面，馬達(303)旋轉，帶動旋轉底座(304)旋轉90°，使旋轉底座(304)的凹槽收納到保護外殼中，防止打磨產生的灰塵污染相機(302)鏡頭和光源(305)；

步驟6)，打磨機械臂(2)中各個機械臂旋轉合適的角度，使砂輪(214)與鋼軌底面缺陷部位接觸，隨之打磨電機(211)啟動，對缺陷部位進行打磨，在進行打磨的過程中，第五電機(212)驅動第五節機械臂(210)轉動，調整砂輪(214)與鋼軌的底面的角度，提高打磨的質量；

步驟7)，打磨完成后，重復所述裝置檢測時的動作，對未檢測的鋼軌底面繼續檢測，直至所有鋼軌底面檢測和打磨完成。