一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置及方法.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CN107121081A(43)申请公布日2017.09.01(21)申请号201710265686.0(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)发明人李婷杨志臧瑶徐坤邢宗义(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.G01B11/08(2006.01)权利要求书4页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置及方法(57)摘要本发明公开了一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置及方法。该装置包括五个激光位移传感器；沿列车前进方向轨道内侧依次设置第一、二、三激光位移传感器，第三、一激光位移传感器对称的轨道外侧设置第四、五激光位移传感器。方法为：关于轨道对称的两个激光位移传感器同时获取车轮踏面轮廓线，然后计算出轮缘高与轮缘厚并求其平均值；第一、二、三激光位移传感器同时获取车轮踏面曲线，提取踏面右端面，确定踏面右端面的横坐标，提取对应的踏面基准点坐标；提取车轮圆心与第二激光位移传感器在同一竖直线时第一、二、三激光位移传感器的踏面基准点坐标，计算车轮直径。本发明为在线非接触式测量，布设方便、测量简单、测量精度高。CN107121081ACN107121081A权利要求书1/4页1.一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置，其特征在于，包括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和第五激光位移传感器L5，五个激光位移传感器均为基于三角测量原理的2D激光位移传感器；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沿列车前进方向依次设置在轨道内侧，第五激光位移传感器L5设置在第一激光位移传感器L1对称的轨道外侧，第四激光位移传感器L4设置在第三激光位移传感器L2对称的轨道外侧。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置，其特征在于，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、第五激光位移传感器L5至轨道的垂直距离均为L，L的范围为200mm～400mm；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、第五激光位移传感器L5与铅垂线的夹角分别为β1、β2、β3、β4、β5，β1、β2、β3、β4、β5的范围为40°～60°；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、第五激光位移传感器L5与沿轨道方向的直线夹角分别为a1、a2、a3、a4、a5，a1、a2、a3、a4、a5的范围为15°～65°；所述第一激光位移传感器L1与第二激光位移传感器L2之间的距离为l1；第二激光位移传感器L2与第三激光位移传感器L3之间的距离为l2；l1、l2的范围为300mm～550mm。3.一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，布设传感器：沿列车前进方向，在轨道内侧依次设置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，在轨道外侧设置第五激光位移传感器L5、第四激光位移传感器L4，第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4、第一激光位移传感器L1和第五激光位移传感器L5关于二者之间的轨道对称设置；步骤2，坐标变换、数据融合：第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4、第五激光位移传感器L5同时探测车轮输出探测点坐标后，通过坐标变换和坐标平移分别将第一激光位移传感器L1和第五激光位移传感器L5、第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4同一时刻的输出点融合到同一坐标系上，融合后的点即为踏面轮廓线上的离散点，根据踏面轮廓外形几何关系计算出轮缘高h1、h2，轮缘厚d1、d2，并对分别对轮缘高h1和h2，轮缘厚d1、d2求平均值，得到最终的轮缘高h、轮缘厚d；步骤3，踏面右端面提取：根据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经步骤2坐标变换之后的数据，对踏面右端面进行提取，得出踏面右端面的横坐标；步骤4，提取第二激光位移传感器L2与车轮圆心在同一竖直线时的踏面基准点：当第二激光位移传感器L2到轮缘最低点距离最短时，此时第二激光位移传感器L2与车轮圆心在同一竖直线，对该时刻踏面曲线进行分段拟合后，根据步骤2得到的踏面右端面横坐标提取第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3测得的踏面基准点坐标；步骤5，计算车轮直径：设定第二激光位移传感器L2的踏面基准点坐