一种基于激光位移传感器的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CN107097808A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710265658.9(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)发明人杨志李婷张健雨吴波邢宗义(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)G01B7/12(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图2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方法，该系统包括：沿列车前进方向轨道内侧依次安装第一、第二、第三激光位移传感器，轨道外侧安装第四激光位移传感器，其中第二、第四激光位移传感器关于轨道对称布置。方法为：将第一、第二、第三、第四激光位移传感器同步采集的数据经过坐标变换、车轮端面提取以及踏面基准点提取，根据三点拟合圆原理计算车轮直径。然后进行数据融合将第二、第四激光位移传感器部分踏面信息聚合成完整的轮缘踏面外形轮廓，计算多帧轮缘厚度和轮缘高度，由几何关系确定最优轮缘厚度和轮缘高度。本发明具有检测原理简单、精度高、非接触检测的优点。CN107097808ACN107097808A权利要求书1/3页1.一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，步骤如下：步骤1，传感器布设：沿列车前进方向轨道内侧依次安装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，轨道外侧安装第四激光位移传感器L4，第二激光位移传感器L2与第四激光位移传感器L4关于轨道对称布置；步骤2，坐标变换：将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同步采集的数据所在的坐标系xoy进行坐标旋转，变换至与轨道内端面平行的uov坐标系中；步骤3，车轮端面提取：根据步骤2中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坐标变换后的坐标值，提取第一激光位移传感器L1、第四激光位移传感器L4左端面和第二激光位移传感L2、第三激光位移传感器L3右端面；步骤4，踏面基准点提取：根据步骤2中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坐标变换后的数据进行分段拟合，并根据步骤3获得的第一激光位移传感器L1左端面、第二激光位移传感器L2右端面和第三激光位移传感器L3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、第三激光位移传感器L3踏面基准点；步骤5，车轮直径计算：根据步骤4获得的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踏面基准点，由三点拟合圆原理求取车轮直径；步骤6，车轮轮缘参数计算：根据数据融合方法得到车轮踏面轮廓线，求取多帧轮缘厚度、轮缘高度数值，通过第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2的几何关系求取最优轮缘厚度和最优轮缘高度。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与第二激光位移传感器L2水平安装距离为700～900mm，第二激光位移传感器L2与第三激光位移传感器L3水平安装距离为50～200mm；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、第四激光位移传感器L4与沿轨道方向水平夹角α1、α2、α4均相等，取值范围为35～45°，第三激光位移传感器L3与轨道水平夹角α3取值范围为40～60°；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第四激光位移传感器L4安装在一个水平面上，第三激光位移传感器L3与第二激光位移传感器L2安装高度差为m，且m的取值范围为50～200mm。3.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、第四激光位移传感器L4输出的二维坐标值根据式(1)坐标变换为坐标值其中，上标i＝1,4表示第一激光位移传感器L1、第四激光位移传感器L4；2CN107097808A权利要求书2/3页对于第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3输出的二维坐标值根据式(2)坐标变换为坐标值其中，上标i