列车车轮的测量方法及相关系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于测量列车(14)的至少一个车轮(12)的测量方法，包括以下步骤：获取步骤，在该获取步骤期间，当列车(14)在多个光学传感器(32)前方运动时，该多个光学传感器(32)获取车轮(12)的至少一部分的多个轮廓绘图步骤，在该绘图步骤期间，对于每个光学传感器(32)，控制模块(30)将由光学传感器(32)获取的轮廓结合，以获得车轮(12)的一部分的图，该图进一步被转换为点群；重新结合步骤，在该重新结合步骤期间，将从光学传感器(32)获得的点群结合以形成车轮(12)的三维图像；以及分析步骤，在该分析步骤期间，在三维图像上测量多个参考点和参考距离。

Measurement method and related system of train wheel

The invention relates to a measurement method for measuring at least one wheel (12) of a train (14), including the following steps: acquisition step, during which, when the train (14) moves in front of a plurality of optical sensors (32), the plurality of optical sensors (32) acquire a plurality of contour drawing steps for at least one part of the wheel (12), during which, for each optical transmission The sensor (32) and the control module (30) combine the contour acquired by the optical sensor (32) to obtain a part of the wheel (12), which is further converted into a point group; in the re combination step, during the re combination step, the point group acquired from the optical sensor (32) is combined to form a three-dimensional image of the wheel (12); and in the analysis step, during the three-dimensional analysis step Multiple reference points and reference distances are measured on the image.

【技术实现步骤摘要】
列车车轮的测量方法及相关系统
本专利技术涉及一种使用测量系统测量列车的至少一个车轮的测量方法。本专利技术还涉及实现所述方法的测量系统。
技术介绍
在铁路上运行期间，列车的车轮遭受滚动磨损，并最终需要调整或者最坏时需要更换。为了统计磨损，通常在车间内的停止使用期间测量列车的每个车轮的直径。直径的测量通常使用手动工具完成，并且必须在列车的每个车轮上进行，这可能是耗时且不准确的。对于固体物体存在其他测量方法，以便提供更好的准确性，例如三维扫描。三维扫描是一种分析现实世界物体或环境以收集其形状数据的方法。然后，所收集的数据可用于构建数字三维模型。许多不同的技术、尤其是光学技术可用于构建扫描设备。激光三角测量是一种这样的光学技术，其中激光源发射光束，该光束在待测物体上反射，以被位于激光束一侧的摄像机观察到。光源、物体和摄像机形成三角形，允许高精度地将反射的激光的位置与光源和物体之间的距离联系起来。激光三角测量通常用于从每个角度扫描的固定物体，以重建三维模型。然而，该方法效率低下且不易操作，需要拆卸车轮。在运动轮上实施激光三角测量是困难的，因为激光束照射的点必须允许推导出直径。需要一种通过诸如激光三角测量之类的光学技术来测量列车车轮的方法，该方法既易于实施又在其结果上准确。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及上述类型的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：-获取步骤，在该获取步骤期间，当列车在多个光学传感器前方运动时，该多个光学传感器通过光学技术获取车轮的至少一部分的多个轮廓；-绘图步骤，在该绘图步骤期间，对于每个光学传感器，控制模块将由光学传感器获取的所有轮廓结合，以获得车轮的所述一部分的图，该图被进一步转换成点群；-重新结合步骤，在该重新结合步骤期间，将从光学传感器获得的点群结合以形成车轮的三维图像；以及-分析步骤，在该分析步骤期间，在三维图像上测量多个参考点和参考距离。根据本专利技术的有利的但非强制性的其他方面，单独地或在任何技术上可能的组合下，根据本专利技术的方法可以包括以下特征：-在获取步骤之前，所述方法还包括检测步骤，在该检测步骤期间，列车由识别传感器检测，从而触发获取步骤；-在获取步骤期间，至少一个光学传感器是获取车轮的内侧部分的多个轮廓的内侧传感器，并且至少一个光学传感器是获取车轮的外侧部分的多个轮廓的外侧传感器；-在获取步骤期间，每个光学传感器获取车轮的一部分的至少一百个轮廓；-光学技术是激光三角测量；-在分析步骤期间，根据参考距离和车轮直径的先前测量值计算车轮直径；-通过公式D＝D’-2*(FH-FH’)计算车轮直径，其中D’是车轮直径的先前测量值，FH’是与D’同时获得的凸缘高度的先前测量值，并且FH是在分析步骤期间测量的凸缘高度；-在重新结合步骤期间，每个点群的每个轮廓与来自另一个点群的至少一个对应轮廓结合，形成车轮的完整轮廓，所述完整轮廓形成车轮的三维图像；以及-在分析步骤期间，从三维图像的完整轮廓中确定归一化轮廓作为呈现最小测量凸缘高度的完整轮廓。本专利技术还涉及一种用于测量列车的至少一个车轮的测量系统，该测量系统包括：-控制模块，其被配置为实现上述测量方法；以及-多个光学传感器，其被配置为获取车轮的一部分的多个轮廓。根据本专利技术的有利但非强制性的其他方面，单独地或在任何技术上可能的组合下，根据本专利技术的系统可以包括以下特征：-测量系统还包括适于检测列车并触发获取步骤的识别传感器；-每个光学传感器包括适于投射光束的激光源、适于将光束成形为平面光束的成形装置以及适于获取光束与车轮之间的接触区域的图像的摄像机，所述图像包含车轮的一部分的轮廓，控制模块被配置为从图像中提取轮廓；以及-控制模块还被配置为访问包含来自车轮的先前测量的数据的数据库。附图说明将基于以下描述更好地理解本专利技术，以下描述仅作为说明性例子给出，而不限制本专利技术的范围。该描述与所附的图对应地给出，其中：-图1是列车的车轮的测量系统的俯视图；-图2是图1的测量系统的功能的正视图；-图3是图1和图2的系统的激光源的侧视图；-图4是图1和图2的系统对车轮连续扫描的图示；-图5是从图4的扫描中获得的车轮的轮廓的图示，其中示出了参考距离；以及-图6是测量方法的连续步骤的示意图。具体实施方式在图1中示意性示出了被配置用于测量列车14的车轮12的系统10。系统10被设计用于实现用于基于光学技术(例如，激光三角测量)测量车轮12的测量方法。列车14在轨道16上运行，轨道16通向篷顶18，篷顶18保护系统10免受外部条件(例如，下雨)的影响。系统10被设计用于当列车14进入或离开篷顶18时在运动列车14的车轮12上执行测量方法。在下文中，将描述一个车轮12的功能，但必须注意的是，其他车轮的功能类似。车轮12安装在穿过其中心的轴20上。如图2所示，车轮12限定了圆柱形滚动表面22，该圆柱形滚动表面22环绕车轮12的周边，与轨道16接触。滚动表面22由相对于列车的车轮12的内侧上的凸缘24界定，凸缘24的直径大于滚动表面22的直径。列车14包括被配置为用信号通知列车14的到达的识别装置，例如射频识别装置。识别装置26靠近列车14的前端位于车身的下侧。系统10包括适于在列车14接近篷顶18时检测识别装置26以便启动测量方法的识别传感器28，例如射频识别传感器。识别传感器28位于置于轨道16之间的盒子中，并在列车14经过它时检测识别装置26。系统10包括中央控制模块30，其适于实施测量程序的连续步骤并收集测量数据以产生结果。控制模块30包括被设计用于执行计算机程序的处理器31A、被设计用于存储和恢复数据的存储器模块31B以及允许操作者与控制模块30交互的用户界面31C。最后，控制模块30能够访问外部数据库以获得车轮12的先前测量的数据。系统10还包括位于篷顶18内的四个光学传感器32，它们放置在位于各个轨道16两侧的四个盒子中。四个光学传感器32形成两对光学传感器32，每对光学传感器32包括位于轨道16内侧的内侧传感器32A和位于轨道16外侧的外侧传感器32B。每个光学传感器32被设计用于通过光学技术获取在其前方通过的车轮12的多个轮廓。如图2所示，每个光学传感器32获取车轮12的侧面的轮廓，内侧传感器32A获取车轮12的内侧部分的轮廓，并且外侧传感器32B获取车轮12的外侧部分的轮廓。光学传感器32耦合至控制模块30，控制模块30开始获取并收集结果。在所示的例子中，光学技术是激光三角测量。如图2所示，每个光学传感器32包括激光源34和摄像机36。激光源34沿着发射的中心轴线投射光束38。发射的中心轴线位于明显垂直于轨道16的平面中。光束38由置于激光源34上的成形装置(未示出)成形为平面光束。在图3中可以看出，平面光束38是倾斜的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用测量系统(10)测量列车(14)的至少一个车轮(12)的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n-获取步骤(52)，在该获取步骤期间，当列车(14)在多个光学传感器(32)前方运动时，所述多个光学传感器(32)通过光学技术获取所述车轮(12)的至少一部分的多个轮廓；/n-绘图步骤(54)，在该绘图步骤期间，对于每个光学传感器(32)，控制模块(30)将由所述光学传感器(32)获取的所有轮廓结合，以获得所述车轮(12)的一部分的图，该图进一步被转换为点群；/n-重新结合步骤(56)，在该重新结合步骤期间，将从所述光学传感器(32)获得的点群结合以形成所述车轮(12)的三维图像；以及/n-分析步骤(58)，在该分析步骤期间，在三维图像上测量多个参考点和参考距离。/n

【技术特征摘要】
20180601 EP 18305678.71.一种使用测量系统(10)测量列车(14)的至少一个车轮(12)的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-获取步骤(52)，在该获取步骤期间，当列车(14)在多个光学传感器(32)前方运动时，所述多个光学传感器(32)通过光学技术获取所述车轮(12)的至少一部分的多个轮廓；
-绘图步骤(54)，在该绘图步骤期间，对于每个光学传感器(32)，控制模块(30)将由所述光学传感器(32)获取的所有轮廓结合，以获得所述车轮(12)的一部分的图，该图进一步被转换为点群；
-重新结合步骤(56)，在该重新结合步骤期间，将从所述光学传感器(32)获得的点群结合以形成所述车轮(12)的三维图像；以及
-分析步骤(58)，在该分析步骤期间，在三维图像上测量多个参考点和参考距离。


2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在所述获取步骤(52)之前，所述方法还包括检测步骤(50)，在所述检测步骤期间，所述列车(14)由识别传感器(28)检测，从而触发所述获取步骤。


3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在所述获取步骤(52)期间，至少一个所述光学传感器(32)是获取所述车轮(12)的内侧部分的多个轮廓的内侧传感器(32A)，并且至少一个所述光学传感器(32)是获取所述车轮(12)的外侧部分的多个轮廓的外侧传感器。


4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在所述获取步骤(52)期间，每个光学传感器(32)获取所述车轮(12)的所述一部分的至少一百个轮廓。


5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述光学技术是激光三角测量。


6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在所述分析步骤(58)期间，根据所述参考距离和车轮直径的先前测量值计算所述车...

【专利技术属性】
技术研发人员：达尼洛·德斯波西托，弗兰塞斯克哈维尔·卡夫雷·普伊加利，帕乌·格拉塔科斯·马蒂，戴维·莫利，史蒂夫·狄克逊，何塞普·福雷斯特·科拉多，阿尔韦特·托伦特·帕洛梅拉斯，阿尔韦特·休拉纳·费拉古特卡塞斯，华金·塞拉·莫查莱斯，
申请(专利权)人：阿尔斯通运输科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR