基于二维激光位置检测技术的车轮尺寸检测方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109696134A(43)申请公布日2019.04.30(21)申请号201811486232.7(22)申请日2018.12.06(71)申请人广州微予易数据技术有限公司地址510000广东省广州市天河区天源路804号大院内18栋自编A03-201（仅限办公用途）（不可作厂房使用）(72)发明人朱茂芝(74)专利代理机构广州润禾知识产权代理事务所(普通合伙)44446代理人林伟斌(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称基于二维激光位置检测技术的车轮尺寸检测方法和系统(57)摘要基于二维激光位置检测技术的车轮尺寸检测方法和系统，涉及车轮轮对几何尺寸的自动测量领域，先向车轮发射n(n≥4)条线激光，在车轮前进的过程中，车轮切割线激光，线激光与轮缘顶点圆共计形成n(n≥4)个交点Pi，获取这些交点Pi的三维坐标(Xi，Yi，Zi)，再通过检测每个发射点的垂直位置变化量，修正交点Pi的三维坐标，根据修正后的交点Pi的三维坐标，求解得到顶点圆的半径R和圆心O的三维坐标。本发明可以精准测量车轮在动态运行过程中车轮轮缘尺寸及踏面的磨损量，测量精度不会收到轨道的形变量的影响，且在长期使用的过程中，可自行跟随测量车轮轮缘尺寸及踏面的磨损量，做到动态修正，具有一定的自适应能力。CN109696134ACN109696134A权利要求书1/2页1.基于二维激光位置检测技术的车轮尺寸检测方法，用于检测在轨道上运行的单侧车轮轮缘顶点圆半径、圆心及车轮踏面半径，其特征在于：向车轮发射n(n≥4)条线激光，在车轮前进的过程中，车轮切割线激光，线激光与轮缘顶点圆共计形成n(n≥4)个交点Pi，获取这些交点Pi的三维坐标(Xi，Yi，Zi)，通过检测每个发射点的垂直位置变化量，修正交点Pi的三维坐标，根据修正后的交点Pi的三维坐标，求解得到顶点圆的半径R和圆心O的三维坐标。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还用于检测车轮踏面相对于标准车轮的磨损量，通过比较顶点圆的圆心O与标准车轮踏面的圆心坐标，顶点圆的圆心O的垂向下降量ΔZ即为车轮踏面的磨损量。3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S11：车轮以速度V先后通过两组线激光，每组线激光在高度方向发射至少两道线激光；S12：设置每组线激光位于同一高度的两道线激光之间的安装间距为Li0；S13：轮缘顶点圆先后切割同一高度的两道线激光的间隔时间为dti；S14：从顶点圆切割同一水平面的两道线激光后形成的交点，得到弦长为Li＝Li0+V·dti；S15：选取任意两个弦长L1、L2，结合两个水平面之间的间距ΔH，通过以下公式得到顶点圆的半径为：S16：根据交点的三维坐标，得到顶点圆的圆心O坐标。4.根据权利要求1至3任一项所述的检测方法，其特征在于，所述修正步骤如下：S21：获取线激光到达接收器的初始位置Zi0；S22：当车轮经过线激光的有效范围时，获取线激光到达接收器的实时位置Zi1；S23：通过垂直位置变化量dRhi＝Zi1-Zi0，得到修正后的交点Pi的(Xi，Yi，Zi+dRh)。5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，建立接收器处垂直位置变化量dRhi到轮缘交点Pi处垂直位置变化量dWhi的转换关系，根据转换关系将dRhi转换成dWhi。6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，设定发射点距离轨道的间距为D1，接收器距离轨道的间距为D2；所述转换关系为dWhi＝k·dRhi，其中，7.一种如权利要求1中所述检测方法的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：两个基础平台(1)，分别设置在两条轨道(11)的外侧；两个发射器(2)，分别设置在两个基础平台(1)上；2n(n≥4)个接收器(3)，设置在两条轨道(11)之间，且沿着两条所述轨道(11)的中线两侧各设置n个；每个所述发射器(2)从两条轨道(11)的外侧向两条轨道(11)之间发射n条线激光(4)，n个接收器(3)分别对应接收n条线激光；位移传感器，设置在轨道下方，用于测量轨道的形变量；信号处理机，用于将接收器的信号转化为数字信号；2CN109696134A权利要求书2/2页数据采集处理工控机，用于接收数字信号，并进行分析计算得到轮缘半径和圆心；数据管理计算机，将得到的轮缘半径和圆心通过图像形式显示。8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述线激光(4)以角度α斜向下发射到接收器(3)。9.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述接收器(3)为二维光电探测器，用于检测车轮运行过程中切割线激光(4)的位置及线激光(4)的高度位置变化。10.根据权利