基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置及方法.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CN107139968A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710265675.2(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)发明人韩煜霖徐坤杨志朱慕涵邢宗义(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)G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置及方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置及方法。该装置包括槽型钢轨、处理中心和多个激光位移传感器，其中激光位移传感器与处理中心连接，槽型钢轨为只保留凹槽部分的钢轨；槽型钢轨的外侧依次安放激光位移传感器，感测头排列在车轮下方的同一水平线上，沿着槽型钢轨向上测量，探测光束同时到达车轮边缘且与车轮直径所在的圆周共面。方法为：激光位移传感器探测车轮得到的测量点，先进行坐标变换以及数据融合，然后用最小二乘拟合法得到多组车轮的拟合圆的直径，用最大值减去最小值得到车轮不圆度。本发明对车轮不圆度进行在线非接触式测量，具有速度快、精度高、测量直径范围大、抗干扰性强的优点。CN107139968ACN107139968A权利要求书1/2页1.一种基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，包括槽型钢轨、处理中心和多个激光位移传感器，其中：激光位移传感器与处理中心连接；槽型钢轨为只保留凹槽部分的钢轨；槽型钢轨外侧顺次设置多个激光位移传感器；各激光位移传感器的感测头沿槽型钢轨方向排列在车轮下方的同一水平线上，且均沿着槽型钢轨向上测量，探测光束同时入射至车轮边缘，且探测光束所形成的平面与车轮直径所在的圆周共面。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，槽型钢轨的型号为60R，且只保留凹槽部分。3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，进行不圆度测量的车轮圆周距离车轮轮缘内侧面的距离为57mm。4.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，所述的激光位移传感器为二维激光位移传感器，激光位移传感器的数量为n，且8≤n≤25；检测区间段的水平线长度为L，且1900mm≤L≤2500mm。5.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器安装在槽型钢轨外侧，并位于同一水平线上，激光位移传感器安装点距离槽型钢轨上沿平面的垂直距离为h，且160mm≤h≤290mm。6.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置，其特征在于，所述激光位移传感器感测头沿槽型钢轨，按相对于钢轨方向倾角为αi安装，且能够使探测光束同时入射至车轮边缘，沿着钢轨方向i依次为1，2,3，…n，其中n为激光位移传感器的个数；发出的探测光束所形成的平面与车轮直径所在圆周，即距轮缘内测基准面57mm处踏面上的点所在的圆周共面，且所有激光位移传感器的感测头均通过激光位移传感器夹具固定在车轮下方。7.一种基于激光位移传感器的车轮不圆度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将激光位移传感器记为Qi，沿着钢轨方向i依次为1，2,3，…n，其中n为激光位移传感器的个数；步骤2，在进行不圆度测量的有轨电车车轮圆周所在平面上建立二维坐标系XOY：以最外侧激光位移传感器Q1为原点，沿钢轨方向为X轴，垂直于槽型钢轨向上为Y轴，最外侧激光位移传感器的坐标为(0，0)，其他激光位移传感器的坐标为(Xi,Yi)，各个激光位移传感器感测头相对于X轴安装倾角为αi；步骤3，采集所有激光位移传感器的输出值，并选出每一时刻同时有10个及以上激光位移传感器输出值的有效数据组为时刻t第i个激光位移传感器Qi返回的第j个的有效值在各自激光位移传感器自身坐标系xi′oi′yi′下的坐标；其中，i＝1,2…n，j＝1,2,…m，且m≥10，t＝1,2,…ω；步骤4，坐标变换：为每个激光位移传感器Qi建立二维坐标系xioiyi，以经过各自激光位移传感器Qi感测头为原点，沿钢轨方向为x轴，垂直于槽型钢轨向上为y轴；根据激光位移传感器Qi的输出值安装倾角αi，确定车轮上对应激光位移传感器Qi的测量点在各自二维坐标系xioiyi下坐标2CN107139968A权利要求书2/2页其中，i＝1,2…n，j＝1,2,…m且m≥10，t＝1,2,…ω，ω为时刻总数；步骤5，数据融合：根据激光位移传感器Qi的测量点在各自二维坐标系xioiyi下坐标激光位移传感器Qi位置坐标值(Xi,Yi)确定车轮上对应