一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置及方法，该装置包括：四组测量组件，每一组测量组件包括：支撑架Ⅰ、位移升降系统Ⅱ和测量子系统Ⅲ；所述支撑架Ⅰ包括支架和支撑板；所述支撑板固定设置在所述支架的一侧；所述位移升降系统Ⅱ上安装所述测量子系统，所述位移升降系统Ⅱ与所述支撑板滑动连接。该装置的构成部件减少，简化了测量过程，可快速准确的完成列车转向架轮径约束的平行度测量。该测量方法简化了测量时由于重构信息数据多，导致后续运算困难的问题，仅需通过平移3次或3次以上，即可实现列车转向架轮径及平行度的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置及方法
本专利技术涉及轨道交通安全监测及机器视觉
，特别涉及一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置及方法。
技术介绍
转向架轮对作为轨道列车的核心部件，其质量直接影响着列车的运行安全和运输能力。轮对作为直接与铁轨接触的部分之一，其承受很大的冲击和载荷，在理想状态下，同一辆列车的2个转向架应分别满足车轮外形尺寸相同，即轮径相等。随着轨道列车的时速不断提升，针对列车转向架参数也越来越严格，但在实际中，由于生产过程中加工工艺和机械精度的限制，轮对的实际直径与标准值存在偏差，这就间接导致了转向架轮对间平行度存在偏差，从而影响列车的运行性能。传统针对转向架轮径与平行度的检测均采用二维的方法进行测量，这种测量方法虽然解决了转向架轮径与平行度测量难的问题，但这种二维投影的方法尚无法检测出由于轮径偏差，导致的列车转向架不平行问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置及方法，可解决目前列车转向架二维检测平行度无法检测轮径差等因素对列车转向架平行度测量全面反映的问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，包括：四组测量组件，每一组测量组件包括：支撑架Ⅰ、位移升降系统Ⅱ和测量子系统Ⅲ；所述支撑架Ⅰ包括支架和支撑板；所述支撑板固定设置在所述支架的一侧；所述位移升降系统Ⅱ上安装所述测量子系统，所述位移升降系统Ⅱ与所述支撑板滑动连接。在一个实施例中，所述位移升降系统Ⅱ包括：导轨滑块、位移升降板、电推缸和位移连接块；所述电推缸竖向设置，其推杆一端安装所述位移连接块；所述位移连接块上安装所述位移升降板；所述位移升降板的一侧面设有至少一个导轨滑块；所述支撑板上设有与所述导轨滑块适配的滑槽；所述导轨滑块与所述支撑板通过所述滑槽滑动连接；所述测量子系统设置在所述位移升降板上。在一个实施例中，所述测量子系统Ⅲ，包括：两组测量单元；每组测量单元包括：传感器连接板和线结构光传感器；所述线结构光传感器安装在所述传感器连接板上；两组所述传感器连接板分别对称安装在所述位移升级板的同一侧面，随位移升降板同步运动。第二方面，本专利技术还提供一种列车转向架轮径约束的平行度测量方法，包括：步骤1，将待检测列车转向架输送至检测工位，并在检测位置停止；四组测量组件两两对称位于所述待检测列车转向架两条轮对的内侧；步骤2，每一组测量组件的测量子系统Ⅲ获取对应的列车转向架轮对两侧的踏面轮廓信息；步骤3，测量子系统Ⅲ随位移升降系统Ⅱ移动d1距离，记录此时列车转向架轮对车轮两侧的踏面轮廓信息及位移d1；步骤4，重复步骤2-3，测量子系统Ⅲ随位移升降系统Ⅱ移动d2距离，记录此时列车转向架轮对车轮两侧的踏面轮廓信息及位移d2；根据d1和d2计算出对应的列车转向架轮对车轮轮径值；步骤5，通过系统标定，利用步骤4中的所述列车转向架轮对车轮轮径值作为约束条件，求解出列车转向架轮对空间点云信息，实现列车转向架轮对的三维重建；步骤6，三维重建完成后，通过运算完成列车转向架平行度测量。在一个实施例中，所述步骤4包括：测量子系统Ⅲ的两只线结构光传感器分别发出线结构光照射至轮对踏面，其在轮对到达检测位置时，两只线结构光传感器分别至踏面的距离为H1、H2；位于车轮两侧初始位置P1处的线结构光传感器获取此时距离轮对踏面A1、B1的距离，分别记为L1、K1；此时两只线结构光传感器位置距离轮对圆心的高度记为s，沿垂直方向平移线结构光传感器，分别在P2、P3位置获取两组对应数据返回值，其轮对踏面边缘特征点分别为A2、B2和A3、B3，对应返回距离记为L2、K2和L3、K3，两次位移为d1和d2；列出如下方程组：将公式(1)(2)联立，消除S后，得到Ri为：其中，l1＝H1-L3、l2＝H1-L2、l3＝H1-L1，k1＝H2-K3、k2＝H2-K2、k3＝H2-K1；联立方程(1)(2)，得到H1、H2、R1、R2、R3、R4、R5、R6；计算R1、R2、R3、R4、R5、R6的均值，所述均值为车轮轮径值Ri。在一个实施例中，所述步骤5包括：将转向架轮对踏面简化为由多个圆截面迭代而成；构建圆曲线方程：f(x,y)＝x2+y2+Dx+Ey+F(3)其中，圆心坐标为半径为当添加一个半径约束时，则表达为f(x,y)＝x2+y2+Dx+Ey+F+λ(R-rk)(4)将公式(4)进行推演计算，改写成矩阵形式：AδB＝L+V(9)利用SVD分解公式(9)，得模型参数估值为：求出列车轮对车轮踏面曲线上任意圆截面的直径值R及对应的空间圆心坐标(ak,bk,ck)；迭代计算，实现列车转向架轮对的三维重建。在一个实施例中，所述步骤6包括：1)选定被测点的初值，定义为Pq(xq,yq,zq)；2)以前轮为测量基准，利用三维重建后的转向架前侧的两个车轮的空间圆心坐标，进行最小二乘拟合，获取的空间直线作为基准轴线；转向架前侧的两个车轮的空间圆心坐标作为被测点Pk(k＝1～n)；3)计算出被测点Pk(k＝1～n)至基准轴线的最大距离，作为目标轴线的初始半径值；4)不断移动轴线，使得求出最小的包容圆柱，其直径记为f；5)重复上述3)～4)步骤，直至获得最小的小圆柱的直径；所述最小的小圆柱的直径值为所求的平行度误差值。本专利技术实施例提供的一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，包括：四组测量组件，每一组测量组件包括：支撑架Ⅰ、位移升降系统Ⅱ和测量子系统Ⅲ；所述支撑架Ⅰ包括支架和支撑板；所述支撑板固定设置在所述支架的一侧；所述位移升降系统Ⅱ上安装所述测量子系统，所述位移升降系统Ⅱ与所述支撑板滑动连接。该装置的构成部件减少，简化了测量过程，可快速准确的完成列车转向架轮径约束的平行度测量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为待检测的列车转向架轮对结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的列车转向架轮径约束的平行度测量装置结构图。图3为本专利技术实施例提供的测量装置在检测时的结构示意图。图4为本专利技术实施例提供的支撑架的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的位移升降系统结构示意图。图6为本专利技术实施例提供的测量子系统Ⅲ的结构示意图。图7为本专利技术实施例提供的轮径计算原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，其特征在于，包括：四组测量组件，每一组测量组件包括：支撑架Ⅰ、位移升降系统Ⅱ和测量子系统Ⅲ；/n所述支撑架Ⅰ包括支架和支撑板；所述支撑板固定设置在所述支架的一侧；/n所述位移升降系统Ⅱ上安装所述测量子系统，所述位移升降系统Ⅱ与所述支撑板滑动连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，其特征在于，包括：四组测量组件，每一组测量组件包括：支撑架Ⅰ、位移升降系统Ⅱ和测量子系统Ⅲ；
所述支撑架Ⅰ包括支架和支撑板；所述支撑板固定设置在所述支架的一侧；
所述位移升降系统Ⅱ上安装所述测量子系统，所述位移升降系统Ⅱ与所述支撑板滑动连接。


2.如权利要求1所述的一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，其特征在于，所述位移升降系统Ⅱ包括：导轨滑块3、位移升降板4、电推缸5和位移连接块6；
所述电推缸竖向设置，其推杆一端安装所述位移连接块；所述位移连接块上安装所述位移升降板；所述位移升降板的一侧面设有至少一个导轨滑块；
所述支撑板上设有与所述导轨滑块适配的滑槽；所述导轨滑块与所述支撑板通过所述滑槽滑动连接；所述测量子系统设置在所述位移升降板上。


3.如权利要求2所述的一种列车转向架轮径约束的平行度测量装置，其特征在于，所述测量子系统Ⅲ，包括：两组测量单元；每组测量单元包括：传感器连接板和线结构光传感器；
所述线结构光传感器安装在所述传感器连接板上；
两组所述传感器连接板分别对称安装在所述位移升级板的同一侧面，随位移升降板同步运动。


4.一种列车转向架轮径约束的平行度测量方法，其特征在于，包括：
步骤1，将待检测列车转向架输送至检测工位，并在检测位置停止；四组测量组件两两对称位于所述待检测列车转向架两条轮对的内侧；
步骤2，每一组测量组件的测量子系统Ⅲ获取对应的列车转向架轮对两侧的踏面轮廓信息；
步骤3，测量子系统Ⅲ随位移升降系统Ⅱ移动d1距离，记录此时列车转向架轮对车轮两侧的踏面轮廓信息及位移d1；
步骤4，重复步骤2-3，测量子系统Ⅲ随位移升降系统Ⅱ移动d2距离，记录此时列车转向架轮对车轮两侧的踏面轮廓信息及位移d2；根据d1和d2计算出对应的列车转向架轮对车轮轮径值；
步骤5，通过系统标定，利用步骤4中的所述列车转向架轮对车轮轮径值作为约束条件，求解出列车转向架轮对空间点云信息，实现列车转向架轮对的三维重建；
步骤6，三维重建完成后，通过运算完成列车转向架平行度测量。


5.如权利要求4所述的一种列车转向架轮径约束的平行度测量方法，其特征在于，所述步骤4包括：
测量子系统Ⅲ的两只线结构光传感器分别发出线结构光照射至轮对踏面，其在轮对到达检测位置时，两只线结构光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爽，侯岱双，高金刚，王华，祝国凯，陈儒，赵伟甫，郭于龙，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：吉林;22