基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法。方法为：在列车前进方向的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，在与第二激光位移传感器L2对称的轨道外侧安装第三激光位移传感器L3；首先将第一、第二、第三个激光位移传感器同时探测车轮得到的数据进行坐标变换；然后提取第一、第二、第三激光位移传感器的车轮端面及关键点，最后通过车轮端面及拟合曲线计算车轮轮缘参数，获取第一、第二激光位移传感器L1、L2到车轮轮缘最低点的距离，进而计算车轮的直径。本发明专利技术结构布设方便、系统稳定、测量原理简单，能够进行高精度的在线检测。

On-line measurement method of train wheel size parameters based on laser displacement sensor

The invention discloses an on-line measurement method of train wheel size parameters based on laser displacement sensor. Methods: the medial orbit in the running direction of the train in order to install the first L1 second laser displacement sensor, laser displacement sensor L2, install the third laser displacement sensor L3 in the lateral and second laser displacement sensor L2 symmetrical track; the first and the second first, third laser displacement sensors also detect wheel data obtained by coordinate transformation; and extraction of wheel and key points of the first, second and third laser displacement sensor, finally through the wheel and wheel flange fitting curve calculation parameters, get the first and the second laser displacement sensor L1, L2 to the lowest point of the wheel rim and wheel diameter distance calculation. The invention has the advantages of convenient layout, stable system, simple measuring principle, and high precision on-line detection.

【技术实现步骤摘要】
基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法
本专利技术属于铁路车轮检测
，特别是一种基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法。
技术介绍
随着国内轨道交通的大规模建设，列车运行速度的不断提高，其安全问题日益受到广泛重视。轮对作为轮轨车辆重要的走行部件，其质量优劣对列车运行安全至关重要，而轮对的外形尺寸是衡量轮对技术状态的重要指标。由于在恶劣的工作条件下长时间与轨道摩擦以及刹车、振动等，使得轮对踏面表面出现磨损、擦伤、剥离等缺陷，这些缺陷都严重威胁着行车安全。因此，必须及时有效地对列车轮对状态进行检测，及时发现轮对缺陷，修复或更换超限轮对，以避免列车事故的发生。轮对尺寸在线检测系统一直是国内外轨道交通研究的重点。美国、俄罗斯、瑞士、日本等国在轮对尺寸研究在轮对自动检测拥有较为成熟的技术，但由于设备规模大、安装基础要求高、价格昂贵，导致国外的系统不适合国内地铁公司的实际情况。对于国内轮对尺寸的在线检测技术，成文凭研究了基于机器视觉的轮对尺寸检测技术，提高了检测效率，但由于车轮磨损部分有着强烈的反光现象，使得数字图像中轮对的边缘变得模糊，给后期的图像处理带来了难度；胡波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，布置激光位移传感器：在列车前进方向的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，在与第二激光位移传感器L2对称的轨道外侧安装第三激光位移传感器L3；步骤2，坐标变换：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同步采集车轮踏面轮廓数据，将采集得到的数据所在的坐标系xoy进行坐标变换，转换到与轨道内端面平行的uov坐标系中；步骤3，端面及关键点提取：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和第二激光位移传感器L2的右端面、第三激光位传感器L3的左端面...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，布置激光位移传感器：在列车前进方向的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，在与第二激光位移传感器L2对称的轨道外侧安装第三激光位移传感器L3；步骤2，坐标变换：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同步采集车轮踏面轮廓数据，将采集得到的数据所在的坐标系xoy进行坐标变换，转换到与轨道内端面平行的uov坐标系中；步骤3，端面及关键点提取：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和第二激光位移传感器L2的右端面、第三激光位传感器L3的左端面；根据第一激光位移传感器L1的采集数据拟合曲线，提取车轮轮缘顶点，计算第一激光位移传感器L1到轮缘顶点距离最小值d1，并计算此时第二激光位移传感器L2到轮缘的距离d2；步骤4，轮缘参数计算：根据步骤3端面提取，以及对第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3数据曲线拟合的结果，计算车轮轮缘高参数及轮缘厚参数；步骤5，计算车轮直径：根据步骤3提取的第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2到踏面的距离d1、d2，计算车轮的轮缘顶点圆直径，根据步骤4求取的轮缘高计算车轮直径。2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法，其特征在于，步骤1所述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与轨道之间的垂直安装距离l1、l2、l3均相等，取值范围为300mm～400mm；第一激光位移传感器L1与第二激光位移传感器L2之间的安装距离lw范围为100mm～200mm，第三激光位移传感器L3与第二激光位移传感器L2沿轨道对称安装；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与铅垂线的夹角β1、β2、β3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与轨道水平方向上的夹角α1、α2、α3均相等，取值范围为40～50°。3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的列车车轮尺寸参数在线检测方法，其特征在于，步骤2所述坐标变换，具体如下：(1)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同时探测车轮，得到探测点的坐标，该探测点的坐标以激光位移传感器激光发射方向的中心线为y轴，垂直于y轴的方向为x轴，激光位移传感器的激光源为坐标原点；(2)将第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2测得的坐标根据公式(1)进行坐标变换，变换后的坐标系以激光位移传感器的激光源为原点，垂直于轨道方向的直线为u轴，与车轮端面平行的方向为v轴，在旋转过后的坐标系中的表示为

【专利技术属性】
技术研发人员：朱慕涵，张健雨，李婷，陈壮，吴波，张永，邢宗义，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32