基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法.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CN107139967A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710265636.2(22)申请日2017.04.21(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人杨志孙飞徐坤朱慕涵邢宗义(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.B61K9/12(2006.01)G01B11/00(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图3页(54)发明名称基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法。该方法包括以下步骤：沿列车前进方向轨道内侧顺次设置第一、第二激光位移传感器，关于轨道对称的外侧顺次设置第四、第三激光位移传感器；第一、第二激光位移传感器的激光源均与轨道上表面处于同一平面；将激光位移传感器输出的数据点进行坐标变换，提取端面及关键特征点；找到车轮圆心位于第一、第二激光位移传感器中心线时激光位移传感器到车轮踏面距离，根据几何关系计算车轮直径；通过数据融合获取两组车轮踏面轮廓线，进而得出两组轮缘参数均值。本发明具有结构简单、精度高、稳定性高的优点。CN107139967ACN107139967A权利要求书1/3页1.一种基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，传感器布设：沿列车前进方向轨道内侧顺次设置第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2，在第一激光位移传感器L1关于同侧轨道对称的轨道外侧设置第四激光位移传感器L4，在第二激光位移传感器L2关于同侧轨道对称的轨道外侧设置第三激光位移传感器L3；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2的激光源均与轨道上表面处于同一平面；步骤2，坐标变换：把第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4同步采集的数据所在的坐标系xoy进行坐标旋转，变换到与轨道内端面平行的uov坐标系中；步骤3，端面及关键特征点提取：根据步骤2坐标变换后的数据，提取第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3左端面和第二激光位移传感器L2、第四激光位移传感器L4右端面；对第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2采集的数据进行分段拟合，并根据第一激光位移传感器L1左端面、第二激光位移传感器L2右端面提取第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2到车轮踏面距离d1、d2；步骤4，车轮直径计算：根据步骤3获得的第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2到车轮踏面距离d1、d2，选择车轮圆心位于第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2中心线时刻的数据，并计算车轮直径；步骤5，车轮轮缘参数计算：根据数据融合获取第一激光位移传感器L1、第四激光位移传感器L4和第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3两组踏面轮廓线，进而求取轮缘厚度h1、h2，轮缘高度g1、g2，两组数据取平均获取轮缘厚度h'、轮缘厚度g'；根据步骤4获取圆心位于第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2中心线时刻前后3帧数据，获取轮缘厚度h1'、h2'、h3'和轮缘高度g1'、g2'、g3'，将三组数据取平均获取轮缘厚度h、轮缘厚度g。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法，其特征在于，步骤1所述第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4离轨道垂直安装距离l1、l2、l3、l4均相等，取值范围为300～400mm；第一激光位移传感器L1和第二激光位移传感器L2水平安装距离l5与第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4水平安装距离l6相等，取值范围为800～1000mm；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4与铅垂线夹角β1、β2、β3、β4均相等，取值范围为40～55°；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4与沿轨道方向水平夹角α1、α2、α3、α4均相等，取值范围为40～55°。3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的非接触式轮对尺寸在线检测方法，其特征在于，步骤2所述坐标变换，具体如下：对于第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3输出的二维坐标值根据式(1)坐标变换为坐标值2CN107139967A权利要求书2/3页其中，上标i＝1,3，分别代表第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3；对于第二激光位移传感器L2、第四激光位移传感器L4输出的二维坐标值根据