一种红外传感器测车钩高度的方法技术

本发明专利技术公开了一种红外传感器测车钩高度的方法，属于测量技术领域，包括测量器件准备、开始测量、红外传感器移动、检测到闪亮表面、步进电机停转、车钩高度显示及红外传感器复位七大步骤，其通过单片机记录红外传感器上升过程中接收到的脉冲数量，又因为步进电机运作一次带动红外传感器上升的距离一定，步进电机每运作一次就发送一个脉冲给单片机，则能计算出红外传感器上升的距离，再加上红外传感器初始最低点的高度即可得到车钩中心处的高度，并将该高度通过数码显示管显示出来；在计时器计时到点后，红外传感器回到初始最低点处。本发明专利技术实现了车钩高度的自动化检测。

A Method of Measuring Coupler Height with Infrared Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种红外传感器测车钩高度的方法
本专利技术涉及测量
，具体的涉及一种红外传感器测车钩高度的方法。
技术介绍
车钩是列车中用于实现车辆连挂的重要部件，在运行过程中传递牵引力和制动力，为了连挂和行车安全须规定车钩高度需使其在一定的范围内(货车车钩高度一般保持在880±10mm，客车车钩高度一般)。车辆运行过程中，不可避免地存在磨耗与损伤，例如车体底架梁的弯曲、钩身的弯曲与磨耗、钩头的磨耗等，导致车钩高度下降，若车钩高度不符合要求，极易造成运行中的车辆脱钩，因此车钩中心高度调整成为了检修工作中必不可少的内容，当下我国的铁道车辆部门多数利用的自制车钩高度标尺来进行人工检测，很少涉及车钩高度的自动化检测。
技术实现思路
1.要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题在于提供一种红外传感器测车钩高度的方法，其实现了车钩高度的自动化检测。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采取如下技术方案：一种红外传感器测车钩高度的方法，包括如下步骤：S1、测量器件准备：先在车钩的中心线处沿横向贴一条具有闪亮表面的贴条，然后在贴条闪亮表面正对的一侧设置竖立的支柱，在支柱上设置一组传动带组件，将传动带组件的主动轮连接步进电机，并在传动带组件的传动带上固定一个红外传感器，将红外传感器通过电线与控制箱连接，在控制箱内装有前述步进电机、单片机和电路集成，在控制箱的表面设置数码显示管和电源开关，电路集成包括连接红外传感器和单片机的红外探测电路、连接单片机和步进电机的驱动电路以及连接单片机和数码显示管的数码管显示电路，所述单片机连接有计时器，单片机内设有计时器程序；S2、开始测量：初始状态下，红外传感器位于最低点处，该最低点处距轨面的高度为h0；打开电源开关接通电源，红外传感器内的发光二极管发出红外信号，未检测闪亮表面时，红外传感器内的光敏二极管接收不到信号，通过红外探测电路输出低电平信号给单片机；S3、红外传感器移动：单片机接收低电平信号，通过驱动电路控制步进电机正转，步进电机驱动传动带组件，带动传动带向上移动，红外传感器随之向上移动，单片机记录步进电机脉冲数；S4、检测到闪亮表面：当红外传感器检测到闪亮表面，光敏二极管接收反射信号，通过红外探测电路输出高电平信号给单片机；S5、步进电机停转：单片机接收高电平信号，通过驱动电路控制步进电机停止正转，红外传感器和传动带停止上移，同时通过计时器程序启动计时器开始计时；S6、车钩高度显示：红外传感器停止上移的位置即为车钩中心处高度，单片机根据记录的步进电机脉冲数计算得出此时车钩高度，并通过数码管显示电路控制数码显示管显示出来，前述计算的计算公式为：其中，h为车钩高度，n为脉冲个数，x为电机细分，r为电机轴半径，h0为红外传感器的初始高度；S7、红外传感器复位：在计时器计时到点时，即单片机接收高电平信号持续相应的时间，通过驱动电路控制步进电机反转，带动传动带下移，直至红外传感器回到初始最低点。进一步地，步骤S2中所述红外传感器位于的最低点处为距轨面高度810mm处。该数值是根据铁道车辆车钩的尺寸，为防止红外传感器误报数据而设定。进一步地，步骤S7中所述计时器的计时时间为5s。进一步地，步骤S1中所述红外传感器采用O8H200红光传感器。红外传感器应选用测量精度高，勘测能力强，具有定向目标测量不受其他因素影响的红外线探测仪；O8H200红光传感器具有极度可靠的背景抑制，重要的是传感器较小，其检测范围高达80mm，且此传感器检测目标与颜色无关，可用于可靠检测闪亮的表面。进一步地，步骤S1中所述步进电机采用两相四线步进电机。其控制电路不需要反馈，控制简单，步进电机与微机的连接、速度控制(启动、停止和反转)及驱动电路的设计比较简单，没有角累积误差。进一步地，步骤S1中所述控制箱底部设有万向轮。便于控制箱的搬动。进一步地，步骤S1中所述驱动电路采用L298N型集成的电机驱动模块。进一步地，步骤S1中所述数码显示管设有并列设置的四个，其显示范围为0～999.9。3.有益效果本专利技术在车钩中心处沿横向贴一条具有闪亮表面的贴条，并设置能够检测到该闪亮表面的红外传感器，且红外传感器安装在传动带组件上，传动带组件有步进电机驱动，使得红外传感器可随传动带由红外传感器的最低设置处逐步向上移动，步进电机每运作一次就发送一个脉冲给单片机，在红外传感器由其最低处向上移动至检测到闪亮表面(即到达与车钩中心处平齐的位置)时，步进电机停转并停止发送脉冲，单片机可记录红外传感器上升过程中接收到的脉冲数量，又因为步进电机运作一次带动红外传感器上升的距离一定，则能计算出红外传感器上升的距离，再加上红外传感器初始最低点的高度即可得到车钩中心处的高度，其实现了车钩高度的自动化检测，且测量原理简单，控制方便。附图说明图1为本专利技术的测量器件的结构示意图；图2为电路集成的组成及其连接示意图；图3为红外探测电路11模块的组成示意图；图4为驱动电路12与单片机10和步进电机9的连接图；图5为L298N型驱动模块的组成示意图。其中，1-万向轮，2-数码显示管，3-电源开关，4-控制箱，5-电线，6-支柱，7-红外传感器，8-，9-步进电机，10-单片机，11-红外探测电路，12-驱动电路，13-数码管显示电路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一种红外传感器测车钩高度的方法，先进行测量器件准备：先在车钩的中心线处沿横向贴一条具有闪亮表面的贴条，用于红外目标检测；然后在贴条闪亮表面正对的一侧设置竖立的支柱6，如图1所示，在支柱6上设置一组传动带组件，将传动带组件的主动轮连接步进电机9，并在传动带组件的传动带上固定一个红外传感器7，将红外传感器7通过电线5与控制箱4连接，在控制箱内装有前述步进电机9、单片机10和电路集成，在控制箱4的表面设置数码显示管2和电源开关3，如图2所示，电路集成包括连接红外传感器7和单片机10的红外探测电路11、连接单片机10和步进电机9的驱动电路12以及连接单片机10和数码显示管2的数码管显示电路13，所述单片机10连接有计时器；所述控制箱4底部设有万向轮1，便于控制箱4的搬动；具体地，各主要部件的选择如下：1、红外传感器7红外传感器7应选用测量精度高，勘测能力强，具有定向目标测量不受其他因素影响的红外线探测仪，例如O8H200微型红外线(O8H200红光传感器)，其具有极度可靠的背景抑制，重要的是传感器较小，其检测范围高达80mm，且此传感器检测目标与颜色无关，可用于可靠检测闪亮的表面。根据铁道车辆车钩的尺寸，以及防止红外传感器7误报数据，将红外传感器7的安装最低点设为810mm(距轨面高度)，工作时，红外传感器7会随着传送带从最低点向上移动。为了防止电路产生毛刺，可以添加电容和电阻。参考图3分析，红外传感器7的发光二极管发出红外信号，未检测闪亮表面时，光敏二极管接收不到信号，输出低电平信号给单片机10；当光敏二极管接收到红外反射信号，则输出高电平信号给单片机10。2、步进电机9电机选用两相四线步进电机9，其电路不需要反馈，控制简单，电机与微机的连接、速度控制(启动、停止和反转)及驱动电路12的设计比较简单；没有角累积误差。3、单片机10单片机10用于信号控制与处理，可选用常用单片机10类型，结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外传感器测车钩高度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、测量器件准备：先在车钩的中心线处沿横向贴一条具有闪亮表面的贴条，然后在贴条闪亮表面正对的一侧设置竖立的支柱(6)，在支柱(6)上设置一组传动带组件，将传动带组件的主动轮连接步进电机(9)，并在传动带组件的传动带(8)上固定一个红外传感器(7)，将红外传感器(7)通过电线(5)与控制箱(4)连接，在控制箱(4)内装有前述步进电机(9)、单片机(10)和电路集成，在控制箱(4)的表面设置数码显示管(2)和电源开关(3)，电路集成包括连接红外传感器(7)和单片机(10)的红外探测电路(11)、连接单片机(10)和步进电机(9)的驱动电路(12)以及连接单片机(10)和数码显示管(2)的数码管显示电路(13)，所述单片机(10)连接有计时器，单片机(10)内设有计时器程序；S2、开始测量：初始状态下，红外传感器(7)位于最低点处，该最低点处距轨面的高度为h0；打开电源开关(3)接通电源，红外传感器(7)内的发光二极管发出红外信号，未检测闪亮表面时，红外传感器(7)内的光敏二极管接收不到信号，通过红外探测电路(11)输出低电平信号给单片机；S3、红外传感器移动：单片机接收低电平信号，通过驱动电路(12)控制步进电机(9)正转，步进电机(9)驱动传动带组件，带动传动带(8)向上移动，红外传感器(7)随之向上移动，单片机(10)记录步进电机(9)的脉冲数；S4、检测到闪亮表面：当红外传感器(7)检测到闪亮表面，光敏二极管接收反射信号，通过红外探测电路(11)输出高电平信号给单片机(10)；S5、步进电机停转：单片机(10)接收高电平信号，通过驱动电路(12)控制步进电机(9)停止正转，红外传感器(7)和传动带(8)停止上移，同时通过计时器程序启动计时器开始计时；S6、车钩高度显示：红外传感器(7)停止上移的位置即为车钩中心处高度，单片机(10)根据记录的步进电机(9)的脉冲数计算得出此时车钩高度，并通过数码管显示电路(13)控制数码显示管(2)显示出来，前述计算的计算公式为：...

【技术特征摘要】
1.一种红外传感器测车钩高度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、测量器件准备：先在车钩的中心线处沿横向贴一条具有闪亮表面的贴条，然后在贴条闪亮表面正对的一侧设置竖立的支柱(6)，在支柱(6)上设置一组传动带组件，将传动带组件的主动轮连接步进电机(9)，并在传动带组件的传动带(8)上固定一个红外传感器(7)，将红外传感器(7)通过电线(5)与控制箱(4)连接，在控制箱(4)内装有前述步进电机(9)、单片机(10)和电路集成，在控制箱(4)的表面设置数码显示管(2)和电源开关(3)，电路集成包括连接红外传感器(7)和单片机(10)的红外探测电路(11)、连接单片机(10)和步进电机(9)的驱动电路(12)以及连接单片机(10)和数码显示管(2)的数码管显示电路(13)，所述单片机(10)连接有计时器，单片机(10)内设有计时器程序；S2、开始测量：初始状态下，红外传感器(7)位于最低点处，该最低点处距轨面的高度为h0；打开电源开关(3)接通电源，红外传感器(7)内的发光二极管发出红外信号，未检测闪亮表面时，红外传感器(7)内的光敏二极管接收不到信号，通过红外探测电路(11)输出低电平信号给单片机；S3、红外传感器移动：单片机接收低电平信号，通过驱动电路(12)控制步进电机(9)正转，步进电机(9)驱动传动带组件，带动传动带(8)向上移动，红外传感器(7)随之向上移动，单片机(10)记录步进电机(9)的脉冲数；S4、检测到闪亮表面：当红外传感器(7)检测到闪亮表面，光敏二极管接收反射信号，通过红外探测电路(11)输出高电平信号给单片机(10)；S5、步进电机停转：单片机(10)接收高电平信号，通过驱动电路(12)控制步进电机(9)停止正转，红...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，李纯，韩铭君，刘杭周，
申请(专利权)人：南京铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32