一種車載式檢測車輪不圓度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車載式檢測車輪不圓度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]列車行駛一段時間后，車輪踏面會產(chǎn)生不均勻的磨損，當(dāng)磨損達(dá)到一定值時，車輪不圓度將會使車輛產(chǎn)生附加振動、沖擊、噪聲，影響車輛的平穩(wěn)性，對列車行駛安全造成威脅。目前我國鐵路對輪對的不圓度檢測主要采取定期檢測的方式，即在規(guī)定的期限里集中大量的人力對輪對有計(jì)劃地進(jìn)行檢修。這種檢測方式具有效率低下，可靠性差，占用周轉(zhuǎn)時間長等無法克服的缺點(diǎn)，而且無法及時了解車輪在運(yùn)行中的質(zhì)量狀況，必然出現(xiàn)磨耗到限的車輪仍在繼續(xù)使用的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種車載式檢測車輪不圓度方法，該方法能夠精確檢測出車輪的不圓度。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:為了克服現(xiàn)有的傳統(tǒng)車輪不圓度檢測設(shè)備效率低下，可靠性差，占用周轉(zhuǎn)時間長，不能檢測正常行駛中的車輪不圓度的不足，本發(fā)明依據(jù)的原理是細(xì)帶狀光源照明系統(tǒng)沿踏面法線方向照射在車輪表面，形成從輪緣到踏面的光截曲線一一反映車輪外形尺寸的截面。與光截曲線成一定夾角的高速面陣CCD攝像機(jī)拍攝車輪上光截曲線，拍攝數(shù)據(jù)通過有線傳輸?shù)揭粋€中繼模塊上，中繼模塊中單片機(jī)采集攝像機(jī)拍攝數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)傳電臺無線傳輸傳到機(jī)車操縱室，計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行實(shí)時處理，得到車輪外形曲線，通過將檢測得到的所有車輪外形曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較得出車輪不圓度。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)可以現(xiàn)場實(shí)時實(shí)地高效連續(xù)探測出車輪表面不圓度，改進(jìn)了傳統(tǒng)的停頓作業(yè)方式。所以提高了車輪檢測效率，減少了不必要的成本，并且對疑似損傷車輪進(jìn)行高效反復(fù)檢測。
[0006](2)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的最大不同之處在于與傳統(tǒng)不圓度檢測裝置相比，運(yùn)用了圖像監(jiān)測法，可對正常行駛中的高速車輪不圓度進(jìn)行檢測。
[0007](3)裝置輕巧、工作原理簡單、檢測精度高、易于攜帶及安裝，很好的節(jié)省人力物力。
[0008](4)當(dāng)不圓度測試儀工作時，可以把數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸?shù)綑C(jī)車操縱室，通過操縱室中的數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)時顯示車輪不圓度。
【附圖說明】
[0009]圖1為不圓度檢測儀的整體外觀示意圖。
[0010]圖2為不圓度檢測儀的零件示意圖。
[0011]圖3為不圓度檢測儀的工作原理圖。
[0012]圖4為不圓度檢測儀的工作狀態(tài)圖。
[0013]附圖標(biāo)記:高速面陣CXD攝像機(jī)(1)、攝像機(jī)支撐座(2)、半導(dǎo)體激光器(3)、激光器支架(4)、攝像機(jī)支架(5)、數(shù)據(jù)傳輸線(6)、中繼模塊(7)、激光器支撐座(8)、濾光片(9)、攝像機(jī)墊片(10)、I號卡緊螺釘(11)、I號銷釘(12)、I號螺釘(13)、激光器墊片
[14]、II號卡緊螺釘(15)、II號銷釘(16)、II號螺釘(17)、轉(zhuǎn)向機(jī)側(cè)架(18)、鋼軌(19)、車輪
(20)、軸箱(21)、轉(zhuǎn)臂定位裝置(22)、軸箱圓彈簧(23)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
如附圖1、附圖2、附圖3所示，本發(fā)明的組成包括高速面陣CCD攝像機(jī)、攝像機(jī)支架、攝像機(jī)支撐座、半導(dǎo)體激光器、激光器支架、激光器支撐座、中繼模塊。
[0015]實(shí)施例1、一種車載式檢測不圓度方法，由半導(dǎo)體激光器、激光器支架、激光器支撐座、激光器墊片組成；其中:半導(dǎo)體激光器(3)通過激光器支架(4)、激光器支撐座(8)安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)側(cè)架(18)底端，半導(dǎo)體激光器(3)體積小，耗能小，出射激光單色性好，亮度高，抗干擾能力強(qiáng)。選用出瞳功率20mw的激光器，激光器安裝位置離軌面距離AC約為100mm，使得激光器免于道碴的阻擋，距離鋼軌垂直平面距離BC長度約為100mm，避開車輪行駛中砂石的撞擊，半導(dǎo)體激光器(3)工作距離BF約為600mm。激光器所在平面BCF與平面BCFO共面，使得線光源能沿車輪徑向照射車輪輪箍部分，形成一條反映車輪外形的光截曲線。
[0016]實(shí)施例2、一種車載式檢測不圓度方法，由超高速面陣CCD攝像機(jī)、濾光片、攝像機(jī)支架、攝像機(jī)支撐座、攝像機(jī)墊片組成；其中:高速面陣CCD攝像機(jī)(I)通過攝像機(jī)支架
(5)、攝像機(jī)支撐座(2)安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)側(cè)架(18)底端，普通列車行駛速度大約120km/h，即每行駛Imm需要時間3xl(T5s，高速面陣CO)攝像機(jī)(I)可以選用Phanton v710單色CO),其在滿幅1024X800像素下可達(dá)7500幀/s圖像采集，通過減少記錄的像素?cái)?shù)目(降低空間分辨率)最高可達(dá)700000幀/s，即攝像機(jī)每拍攝I幀圖像需要1.43 xl0_6s，可以滿足光截曲線寬度小于Imm的誤差需求，攝像機(jī)調(diào)整到隔行掃描模式，減小幀間圖像跳躍，攝像機(jī)所在平面DEF與激光器所在平面BCF不共面，攝像機(jī)安裝位置離軌面距離DG約為150mm，使攝像機(jī)能夠斜向拍攝光截曲線圖像，距離鋼軌垂直平面距離DE長度約為100mm，避開車輪行駛中砂石的撞擊，高速面陣CCD攝像機(jī)(I)工作距離EF約為650mm，在攝像機(jī)鏡頭前安裝濾光片(9)，減少環(huán)境光干擾。
[0017]實(shí)施例3、一種車載式不圓度檢測不圓度方法，由中繼模塊與機(jī)車操縱室組成；其中:中繼模塊(7)由單片機(jī)，數(shù)傳電臺組成，中繼模塊固定在轉(zhuǎn)向架側(cè)架(18)底端，通過數(shù)據(jù)傳輸線(6)與高速面陣CCD攝像機(jī)(I)進(jìn)行連接，單片機(jī)對攝像機(jī)拍攝數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)傳電臺無線發(fā)射到機(jī)車操縱室，計(jì)算機(jī)先將圖像按一定的格式保存在硬盤中指定位置，然后通過圖像處理軟件對硬盤中圖像進(jìn)行處理，得到車輪的真實(shí)外形曲線。
[0018]本發(fā)明的工作方法如下:
在對車輪不圓度檢測前，要做好準(zhǔn)備工作，操作人員檢測半導(dǎo)體激光器、高速面陣CCD攝像機(jī)是否正常，待列車停穩(wěn)，將車載式不圓度檢測儀安裝在轉(zhuǎn)向架側(cè)架底端。打開激光器、攝像機(jī)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射線性激光，在行駛中車輪踏面表面上形成一條清晰的光截曲線，高速面陣CCD攝像機(jī)調(diào)整到隔行掃描掃描模式，調(diào)整像素?cái)?shù)目使拍攝速度達(dá)到50000幀/S，調(diào)整攝像機(jī)位置，斜向拍攝光截曲線，拍攝數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳入中繼模塊，單片機(jī)采集數(shù)據(jù)并通過數(shù)傳電臺把數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)綑C(jī)車操作室中，由于拍射角度的問題，拍攝到的光截曲線相對真實(shí)曲線有一定的畸變，通過操作室內(nèi)計(jì)算機(jī)上圖像處理軟件對光截曲面進(jìn)行處理校正得到車輪的真實(shí)外形曲線，對所有外形曲線疊加分析得出車輪表面不圓度。
[0019]采用本車載式檢測車輪不圓度方法的檢測裝置可在交流220V電壓下正常工作，便于安裝在任何轉(zhuǎn)向架側(cè)架底部，儀器重量輕，體積小，工作原理簡單，檢測過程快速精確，工作安全可靠，可對高速行駛的車輪不圓度進(jìn)行檢測。
[0020]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改造，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于車載式檢測車輪不圓度方法，該檢測方法主要由車載式不圓度檢測儀實(shí)現(xiàn)，該車載式不圓度檢測儀由高速面陣CCD攝像機(jī)、攝像機(jī)支架、攝像機(jī)支撐座、半導(dǎo)體激光器、激光器支架、激光器支撐座、中繼模塊組成；其中:半導(dǎo)體激光器(3)通過激光器支架(4 )、激光器支撐座(8 )安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)側(cè)架(18 )底端，半導(dǎo)體激光器(3 )選用出瞳功率20mw的激光器，激光器安裝位置離軌面距離AC約為100mm，使得激光器免于道碴的阻擋，距離鋼軌垂直平面距離BC長度約為100mm，避開車輪行駛中砂石的撞擊，半導(dǎo)體激光器(3)工作距離BF約為600_ ;激光器所在平面BCF與平面BCFO共面，使得線光源能沿車輪徑向照射車輪輪箍部分，形成一條反映車輪外形的光截曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式檢測車輪不圓度方法，其特征在于:高速面陣CCD攝像機(jī)(I)通過攝像機(jī)支架(5)、攝像機(jī)支撐座(2)安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)側(cè)架(18)底端，普通列車行駛速度大約120km/h,即每行駛Imm需要時間3xl0_5s，高速面陣CCD攝像機(jī)(I)可以選用Phanton v710單色(XD，其在滿幅1024X800像素下可達(dá)7500幀/s圖像采集，通過減少記錄的像素?cái)?shù)目調(diào)整像素?cái)?shù)目，使拍攝速度達(dá)到50000幀/s，攝像機(jī)調(diào)整到隔行掃描模式，減小幀間圖像跳躍，攝像機(jī)安裝位置離軌面距離DG約為150mm，使攝像機(jī)能夠斜向拍攝光截曲線圖像，距離鋼軌垂直平面距離DE長度約為100mm，避開車輪行駛中砂石的撞擊，高速面陣CCD攝像機(jī)(I)工作距離EF約為650mm，在攝像機(jī)鏡頭前安裝濾光片(9)，減少環(huán)境光干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式檢測車輪不圓度方法，其特征在于:中繼模塊(7)由單片機(jī)，數(shù)傳電臺組成，中繼模塊固定在轉(zhuǎn)向架側(cè)架(18)底端，通過數(shù)據(jù)傳輸線(6)與高速面陣CCD攝像機(jī)(I)進(jìn)行連接，單片機(jī)對攝像機(jī)拍攝數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)傳電臺無線發(fā)射到機(jī)車操縱室，計(jì)算機(jī)先將圖像按一定的格式保存在硬盤中指定位置，然后通過圖像處理軟件對硬盤中圖像進(jìn)行處理，得到車輪的真實(shí)外形曲線，對所有外形曲線疊加分析得出車輪表面不圓度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車載式檢測車輪不圓度方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：為了克服現(xiàn)有的輪對不圓度定期檢測的方式中效率低下，可靠性差，占用周轉(zhuǎn)時間長，不能檢測行駛中車輪不圓度的不足，本發(fā)明依據(jù)的原理是細(xì)帶狀光源照明系統(tǒng)沿踏面法線方向照射在車輪表面，形成從輪緣到踏面的光截曲線。與光截曲線成一定夾角的高速面陣CCD攝像機(jī)拍攝光源在車輪上形成的光截曲線，拍攝數(shù)據(jù)通過有線傳輸傳到一個中繼模塊上，中繼模塊中單片機(jī)采集攝像機(jī)拍攝數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)傳電臺無線傳輸傳到機(jī)車操縱室，計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理，得到車輪外形曲線，通過將檢測得到的所有車輪外形曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較得出車輪不圓度。
【IPC分類】B61K9-12
【公開號】CN104608801
【申請?zhí)枴緾N201510056989
【發(fā)明人】肖乾, 楊逸航, 昌超
【申請人】華東交通大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月4日