CN108844481B - 一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法，属于机械设备的自动检测技术领域，包括导轨机构、移动机构和侧墙检测机构，所述导轨机构位于侧墙的两侧，所述导轨机构为多组，多组导轨机构首尾相连分布于整个侧墙长度两侧，用于支撑所述移动机构在整个侧墙长度上方移动；所述侧墙检测机构设置于所述移动机构上，所述侧墙检测机构包括卡板，所述卡板垂直分布于侧墙上方，所述卡板的下端面设置有与待测侧墙型面一致的曲面，所述曲面上对应侧墙焊接处和每个侧墙零件中部设置有多个凹槽，每个凹槽内设置有激光测距传感器。本发明可以实现侧墙检测的自动化、精确化，并能适用于不同型面、不同尺寸的侧墙检测。

Description

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法，属于机械设备的自动检测技术领域。

背景技术

高速列车车体外观焊接质量好坏直接影响到高速列车行驶过程的高速性和安全性，是车体制造过程中需要严格控制的内容。其中侧墙是车体两侧型面的重要组成部分，由四块20多米长的中空挤压铝合金薄板型材和窗间板焊接而成，由于侧墙双面焊接且焊缝长，再加上材料特性原因，以致焊后焊接变形非常大，需要及时检测外观型面变形以便进行调修。现有的检测方式是通常在侧墙焊接完成后转移到检测工位区域，利用简易型面卡板选取型面断面进行人工测量卡板型面和侧墙型面间距，与标准间距比较获得侧墙焊接变形数据，然后利用火焰烘烤对过大焊接变形区域进行调修。这种人工检测方式比较粗糙，其测量精度最高达0.5mm，存在检测精度低且劳动强度大等缺点。

申请号为201010603316.1的中国专利文件，公开了一种车体侧墙组装工位的检测装置及检测方法，包括检测正装工位定位面的第一检测机构和检测反装工位定位面的第二检测机构。第一检测机构包括正装检测本体和两个第一标尺；正装检测本体的上表面为平面，下表面为测量面，其侧面的两端部分别设置有第一标尺，该第一标尺垂直于正装检测本体的上表面。第二检测机构包括反装检测本体和两个第二标尺。反装检测本体的上表面为平面，下表面为测量面；以及两个第二标尺设置于反装检测本体侧面的两端部。该检测装置能够较好的检测和调整组装工位中任一定位面的横向挠度、纵向直线度和弯曲度，避免了检测时的累计误差。但该方案仍然是人工检测，存在检测效率低、检测精度低的缺点。

申请号为201710909740.0的中国专利，公开了一种多点检测钢板水平检测机构，包括机架，所述机架的顶板的中部顶面固定有检测放置水平板，机架的顶板的两侧固定有支撑板，检测放置水平板处于两个支撑板之间，支撑板的内侧壁的前后两端固定有调节板，传动螺杆的两端铰接在两个调节板，其中一个调节板的外侧壁上固定有移动电机，移动电机的输出轴为花键轴，花键轴插套在传动螺杆的一端具有的花键孔中，移动板处于检测放置水平板的正上方并处于两个支撑板之间，两个传动螺杆螺接在移动板的两侧中，移动板的底面固定有多个激光测距传感器，激光测距传感器的检测端对着检测放置水平板的顶面。该检测机构通过移动电机带动传动螺杆转动，从而带动与传动螺杆螺纹连接的装有激光测距传感器的移动板移动，但由于传动螺杆不能太长，移动板移动距离较短，只能实现小面积钢板的检测，无法应用于20多米侧墙型面的检测，而且激光测距传感器安装在水平面上，只能实现水平板检测，无法对具有曲面结构的侧墙型面检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法，可以实现侧墙检测的自动化、精确化，并能适用于不同型面、不同尺寸的侧墙检测。

一方面，本发明提供一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，包括导轨机构、移动机构和侧墙检测机构，所述导轨机构位于侧墙的两侧，侧墙的长度一般为20多米，本发明中，导轨机构为多组，多组导轨机构首尾相连分布于整个侧墙长度两侧上，用于支撑所述移动机构在整个侧墙长度上方移动，完成侧墙长度方向上多个断面焊后型面的检测；

所述侧墙检测机构设置于所述移动机构上，所述侧墙检测机构包括卡板，所述卡板垂直分布于侧墙上方，所述卡板的下端面设置有与待测侧墙型面一致的曲面，所述曲面上对应侧墙焊接处和每个侧墙零件中部设置有多个凹槽，每个凹槽内设置有激光测距传感器，测量到侧墙焊后型面的距离，与标准距离比较确定侧墙型面焊接变形，激光测距传感器的测量精度为0.01mm，与传统的人工测量相比，大大提高了检测精度。

优选的，所述导轨机构包括分别位于所述侧墙两侧的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨的底部均设置有导轨支架。第一导轨和第二导轨的底部均安装有两个导轨支架，导轨支架安装到地面的支撑机构上。

优选的，所述移动机构包括分别位于所述第一导轨和第二导轨上的第一滚轮机构和第二滚轮机构，检测时，第一滚轮机构可以在第一导轨上滚动，第二滚轮机构可以在第二导轨上滚动，所述第一滚轮机构和第二滚轮机构之间设置有与所述卡板相配合的检测工作平台，检测工作平台与第一滚轮机构和第二滚轮机构固连，移动机构跨越在两侧的第一导轨和第二导轨上，其上安装有侧墙检测机构，实现在侧墙整个长度方向上移动。

优选的，所述第一滚轮机构包括基座、减速器和滚轮，所述滚轮设置于所述基座下方，所述基座上方设置有电机，所述电机的输出端通过第一联轴器与所述减速器的输入端连接，所述减速器的输出轴通过第二联轴器与所述滚轮的轴连接，带动滚轮的转动；

所述第二滚轮机构与第一滚轮机构结构相同，对称连接在检测工作平台的两端，此处不再过多描述。

进一步优选的，所述基座通过吊耳结构连接所述滚轮，滚轮优选为2个，并排设置于所述基座下方，此处，减速器的输出轴通过第二联轴器与可以只与1个滚轮的轴连接，也可以与2个滚轮的轴连接，均不影响本发明的实施，吊耳结构优选为4个，吊耳结构内设有轴承分别与2个滚轮连接，滚轮滚动带动基座移动；

所述基座的侧面设置有减速器支架，所述减速器安装在所述减速器支架上。

进一步优选的，所述侧墙检测机构还包括卡板夹具和卡板支架，卡板夹具和卡板支架均为2个，分别位于卡板两端，所述卡板的两端通过销子安装在卡板夹具上，所述卡板夹具滑动连接在所述卡板支架的立柱上，卡板夹具可以立柱上滑动，调整到合适位置，采用紧固螺钉固定，便于卡板安装和适用于不同外观型面侧墙。

进一步优选的，所述检测工作平台为板状结构，所述检测工作平台的中部沿其长度方向设置有用于安装卡板的第一槽，所述第一槽优选为条形槽，适应于不同尺寸侧墙检测机构的卡板的安装；所述检测工作平台上在所述第一槽的端部设置有用于安装卡板支架的第二槽，第二槽优选为矩形槽，可以根据卡板尺寸在槽内移动，调整安装位置，适用于不同尺寸的侧墙检测。

实施例中：卡板的下端面设置有13个凹槽，每个凹槽内设置有1个激光测距传感器，总共13个激光测距传感器分别对应下面待测侧墙中的4道焊缝两侧、5个侧墙零件中部，共实现13个断面位置的焊接变形测量，以有效评价侧墙焊接变形。

本发明中，激光测距传感器到与其对应的侧墙焊接处之间的距离均为20mm的标准距离。

另一方面，本发明还提供一种上述高速列车车体侧墙型面自动检测装置的检测方法，包括：

步骤1：将多组导轨机构首尾相连放置于侧墙的两侧，根据待测侧墙型面选用对应的卡板的下端面的曲面形状，并预先设定多个待检测的断面位置，断面位置一般设置在含有侧墙窗间板中间位置；

步骤2：移动机构带动侧墙检测机构从侧墙长度方向的一端朝另一端运动，当运动到待检测的断面位置时移动机构停留，侧墙检测机构上的激光测距传感器工作，测量对应侧墙型面位置的距离，与标准距离20mm比较得到侧墙焊后型面焊接变形；

步骤3：一个断面测量完成后，移动机构继续运动，当运动到下一待检测断面时继续测量，直至检测完成，当移动机构运动到另一端的侧墙长度方向外，移走该侧墙，放置下一侧墙进行焊接；

步骤4：当下一侧墙焊接完成后，移动机构从停留的一侧反向运动至该侧墙的另一侧，按照步骤2、步骤3完成检测，实现对多组侧墙的检测。

值得注意的是，利用激光测距传感器测距技术已经比较成熟，在本申请中，对于激光测距传感器的电连接关系及测量原理，可参照现有技术设计，此处不再赘述。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法，工作时，导轨机构为多组，多组导轨机构首尾相连安装于整个侧墙长度两侧，用于支撑所述移动机构在整个侧墙长度上方移动，可适用于不同长度的侧墙检测。

2)本发明中卡板的下端面设置有与待测侧墙型面一致的曲面，曲面上对应侧墙焊接处和每个侧墙零件中部设置有多个凹槽，每个凹槽内设置有激光测距传感器，激光测距传感器的测量精度为0.01mm，与传统的人工测量相比，大大提高了检测精度。

综上，本发明提供一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置及其检测方法，可以实现侧墙检测的自动化、精确化，并能适用于不同型面、不同尺寸的侧墙检测。

附图说明

图1为本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的导轨机构的结构示意图；

图3为本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的移动机构的结构示意图；

图4为本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的滚轮机构的结构示意图；

图5为本发明的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的侧墙检测机构的结构示意图；

图6为图5中卡板夹具、卡板支架、卡板的连接局部放大图；

其中：1、导轨机构，2、移动机构，3、侧墙检测机构，1-1、第一导轨，1-2、第二导轨，1-3、导轨支架，2-1、第一滚轮机构，2-2、第二滚轮机构，2-3、检测工作平台，2-1-1、基座，2-1-2、电机，2-1-3、第一联轴器，2-1-4、减速器，2-1-5、减速器支架，2-1-6、第二联轴器，2-1-7、滚轮，2-3-1、第一槽，2-3-2、第二槽，3-1、卡板，3-2、卡板夹具，3-3、卡板，3-4、激光测距传感器。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

如图1-6所示，一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，包括导轨机构1、移动机构2和侧墙检测机构3，导轨机构1位于侧墙的两侧，侧墙的长度一般为20多米，本发明中，导轨机构1为多组，多组导轨机构1首尾相连分布于整个侧墙长度两侧，用于支撑移动机构2在整个侧墙长度上方移动，完成侧墙长度方向上多个断面焊后型面的检测；

侧墙检测机构3设置于移动机构2上，侧墙检测机构3包括卡板3-3，卡板3-3垂直分布于侧墙上方，卡板3-3的下端面设置有与待测侧墙型面一致的曲面，曲面上对应侧墙焊接处和每个侧墙零件中部设置有多个凹槽，每个凹槽内设置有激光测距传感器3-4，测量到侧墙焊后型面的距离，与标准距离比较确定侧墙型面焊接变形，激光测距传感器3-4的测量精度为0.01mm，与传统的人工测量相比，大大提高了检测精度。

实施例2：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例1所示，所不同的是，如图2所示，导轨机构1包括分别位于侧墙两侧的第一导轨1-1和第二导轨1-2，第一导轨1-1和第二导轨1-2的底部均设置有导轨支架1-3。第一导轨1-1和第二导轨1-2的底部均安装有两个导轨支架1-3，导轨支架1-3安装到地面的支撑机构上。

实施例3：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例1所示，所不同的是，如图3所示，移动机构2包括分别位于第一导轨1-1和第二导轨1-2上的第一滚轮机构2-1和第二滚轮机构2-2，检测时，第一滚轮机构2-1可以在第一导轨1-1上滚动，第二滚轮机构2-2可以在第二导轨1-2上滚动，第一滚轮机构2-1和第二滚轮机构2-2之间设置有与卡板3-3相配合的检测工作平台2-3，检测工作平台2-3与第一滚轮机构2-1和第二滚轮机构2-2固连，移动机构2跨越在两侧的第一导轨1-1和第二导轨1-2上，其上安装有侧墙检测机构3，实现在侧墙整个长度方向上移动。

实施例4：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例3所示，所不同的是，如图4所示，第一滚轮机构2-1包括基座2-1-1、减速器2-1-4和滚轮2-1-7，滚轮2-1-7设置于基座2-1-1下方，基座2-1-1上方设置有电机2-1-2，电机2-1-2的输出端通过第一联轴器2-1-3与减速器2-1-4的输入端连接，减速器2-1-4的输出轴通过第二联轴器2-1-6与滚轮2-1-7的轴连接，带动滚轮2-1-7的转动；

第二滚轮机构2-2与第一滚轮机构2-1结构相同，对称连接在检测工作平台2-3的两端，此处不再过多描述。

实施例5：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例4所示，所不同的是，基座2-1-1通过吊耳结构连接滚轮2-1-7，滚轮2-1-7优选为2个，并排设置于基座2-1-1下方；减速器2-1-4的输出轴通过第二联轴器2-1-6仅与1个滚轮2-1-7的轴连接，吊耳结构优选为4个，吊耳结构内设有轴承分别与2个滚轮连接，滚轮2-1-7滚动带动基座2-1-1移动；基座2-1-1的侧面设置有减速器支架2-1-5，减速器2-1-4安装在减速器支架2-1-5上。

实施例6：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例3所示，所不同的是，侧墙检测机构3还包括卡板夹具3-2和卡板支架3-1，卡板夹具3-2和卡板支架3-1均为2个，分别位于卡板3-3两端，卡板3-3的两端通过销子安装在卡板夹具3-2上，卡板夹具3-2滑动连接在卡板支架3-1的立柱上，卡板夹具3-2可以立柱上滑动，调整到合适位置，采用紧固螺钉(未示出)固定，便于卡板3-3安装和适用于不同外观型面侧墙。

实施例7：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例6所示，所不同的是，检测工作平台2-3为板状结构，检测工作平台2-3的中部沿其长度方向设置有用于安装卡板3-3的第一槽2-3-1，第一槽2-3-1优选为条形槽，适应于不同尺寸侧墙检测机构的卡板的安装；检测工作平台2-3上在第一槽2-3-1的端部设置有用于安装卡板支架3-1的第二槽2-3-2，第二槽2-3-2优选为矩形槽，可以根据卡板尺寸在槽内移动，调整安装位置，适用于不同尺寸的侧墙检测。

在实施例7中：卡板3-3的下端面设置有13个凹槽，每个凹槽内设置有1个激光测距传感器，总共13个激光测距传感器分别对应下面待测侧墙中的4道焊缝两侧、5个侧墙零件中部，共实现13个断面位置的焊接变形测量，以有效评价侧墙焊接变形。

实施例8：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置，结构如实施例1所示，所不同的是，激光测距传感器3-4到与其对应的侧墙焊接处之间的距离均为20mm的标准距离。

实施例9：

一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置的检测方法，包括：

步骤1：将多组导轨机构1首尾相连放置于侧墙的两侧，根据待测侧墙型面选用对应的卡板3-3的下端面的曲面形状，并预先设定多个待检测的断面位置，断面位置一般设置在含有侧墙窗间板中间位置；

步骤2：将多组导轨机构1首尾相连放置于侧墙的两侧，移动机构1带动侧墙检测机构3从侧墙长度方向的一端朝另一端运动，当运动到待检测的断面位置时移动机构停留，侧墙检测机构3上的激光测距传感器3-4工作，测量对应侧墙型面位置的距离，与标准距离20mm比较得到侧墙焊后型面焊接变形；

步骤3：一个断面测量完成后，移动机构2继续运动，当运动到下一待检测断面时继续测量，直至检测完成，当移动机构2运动到另一端的侧墙长度方向外，移走该侧墙，放置下一侧墙进行焊接；

步骤4：当下一侧墙焊接完成后，移动机构2从停留的一侧反向运动至该侧墙的另一侧，按照步骤2、步骤3完成检测，实现对多组侧墙的检测。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高速列车车体侧墙型面自动检测装置的检测方法，其特征在于，高速列车车体侧墙型面自动检测装置包括导轨机构、移动机构和侧墙检测机构，所述导轨机构位于侧墙的两侧，所述导轨机构为多组，多组导轨机构首尾相连分布于整个侧墙长度两侧，用于支撑所述移动机构在整个侧墙长度上方移动；

所述侧墙检测机构设置于所述移动机构上，所述侧墙检测机构包括卡板，所述卡板垂直分布于侧墙上方，所述卡板的下端面设置有与待测侧墙型面一致的曲面，所述曲面上对应侧墙焊接处和每个侧墙零件中部设置有多个凹槽，每个凹槽内设置有激光测距传感器；

所述导轨机构包括分别位于所述侧墙两侧的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨的底部均设置有导轨支架；

所述移动机构包括分别位于所述第一导轨和第二导轨上的第一滚轮机构和第二滚轮机构，所述第一滚轮机构和第二滚轮机构之间设置有与所述卡板相配合的检测工作平台；

所述第一滚轮机构包括基座、减速器和滚轮，所述滚轮设置于所述基座下方，所述基座上方设置有电机，所述电机的输出端通过第一联轴器与所述减速器的输入端连接，所述减速器的输出轴通过第二联轴器与所述滚轮的轴连接，带动滚轮的转动；

所述第二滚轮机构与第一滚轮机构结构相同，对称连接在所述检测工作平台的两端；

所述基座通过吊耳结构连接所述滚轮，所述滚轮的数量为两个，并排设置于所述基座下方；

所述基座的侧面设置有减速器支架，所述减速器安装在所述减速器支架上；

所述侧墙检测机构还包括均位于卡板两端的卡板夹具和卡板支架，所述卡板的两端通过销子安装在卡板夹具上，所述卡板夹具滑动连接在所述卡板支架的立柱上，所述卡板支架与卡板支架之间通过紧固螺钉固定；

所述检测工作平台为板状结构，所述检测工作平台的中部沿其长度方向设置有用于安装卡板的第一槽，所述检测工作平台上在所述第一槽的端部设置有用于安装卡板支架的第二槽；

检测方法，包括：

步骤1：将多组导轨机构首尾相连放置于侧墙的两侧，根据待测侧墙型面选用对应的卡板的下端面的曲面形状，并预先设定多个待检测的断面位置；

步骤2：移动机构带动侧墙检测机构从侧墙长度方向的一端朝另一端运动，当运动到待检测的断面位置时移动机构停留，侧墙检测机构上的激光测距传感器工作，测量对应侧墙型面位置的距离，与标准距离比较得到侧墙焊后型面焊接变形；

步骤3：一个断面测量完成后，移动机构继续运动，当运动到下一待检测断面时继续测量，直至检测完成，此时移动机构运动到另一端的侧墙长度方向外，移走该侧墙，放置下一侧墙进行焊接；

步骤4：当下一侧墙焊接完成后，移动机构从停留的一侧反向运动至该侧墙的另一侧，按照步骤2、步骤3完成检测，实现对多组侧墙的检测。

2.根据权利要求1所述的高速列车车体侧墙型面自动检测装置的检测方法，其特征在于，所述激光测距传感器到与其对应的侧墙焊接处之间的距离均为20mm的标准距离。