CN112083744A - 激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，装置包括：鼓风装置、加热装置、导风管，及设置于激光传感器内部的散热装置和温度控制模块。导风管连接于鼓风装置与壳体之间。鼓风装置产生风压气流，加热装置将风压气流加热至设定温度值。壳体上设置有进风口和出风口，加热后的风压气流经导风管至进风口，再流经散热装置后从出风口排出。通过风压气流经过散热装置实现与激光传感器内部的热交换，温度控制模块用于监测激光传感器内部的温度值，并根据该温度值产生加热装置的控制命令。本发明能解决环境温度过高或过低均对激光传感器的测量精度和使用寿命造成影响的技术问题。

Description

激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器

技术领域

本发明涉及轨道工程机械技术领域，尤其是应用于铁路的养路机械钢轨探伤车探轮自动对中系统的辅助装置，特别是一种铁路钢轨探伤的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器。

背景技术

目前，国内钢轨探伤车多数装有激光自动对中系统。激光自动对中系统依靠激光传感器对轨廓进行检测来实时获取探轮在钢轨上的位置。激光传感器通常安装于车体探伤装置上，具体安装位置如附图1所示，图中5为钢轨，15为钢轨探伤车的轮对。激光传感器内部光学和电子元件正常工作需要有适宜的环境温度，温度过高和过低均会对激光传感器的测量精度和使用寿命造成严重影响。

探伤车作业环境温度范围较宽，激光传感器一般安装于钢轨探伤车的车体下部，而直接暴露在外部环境中。一方面，南方夏季温度较高，且激光器和相机正常工作时会产生一定热量，导致传感器内部温度升高。另一方面，北方冬季气温较低，寒冷季节作业开始时，低温启动很可能造成传感器内部元件产生不可逆的损坏。因此，温度过高或过低均会影响激光传感器的测量精度和使用寿命。

因此，研发一种对激光传感器内部温度实现控制的装置和方法来提升传感器的环境适应性变得十分重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，以解决环境温度过高或过低均对激光传感器的测量精度和使用寿命造成影响的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种激光传感器温度控制装置的技术实现方案，激光传感器温度控制装置，用于对激光传感器进行温度控制，所述激光传感器包括壳体，及设置于所述壳体内部的相机和激光器。控制装置包括：鼓风装置、加热装置、导风管，及设置于所述激光传感器内部的散热装置和温度控制模块。所述导风管连接于鼓风装置与壳体之间。所述鼓风装置产生风压气流，所述加热装置将风压气流加热至设定温度值。所述壳体上设置有进风口和出风口，加热后的风压气流经所述导风管至进风口，再流经所述散热装置后从出风口排出。通过风压气流经过所述散热装置实现与激光传感器内部的热交换，所述温度控制模块用于监测所述激光传感器内部的温度值，并根据该温度值产生所述加热装置的控制命令。

进一步的，所述鼓风装置保持为常开状态，所述温度控制模块实时监测所述激光传感器内部的温度值。

进一步的，当所述激光传感器内部的温度值低于设定值时，所述温度控制模块控制加热装置开启，风压气流经过加热后到达所述散热装置，以实现对所述激光传感器内部的加热。

进一步的，所述控制装置进一步包括设置于所述壳体内部的辅助加热装置，所述辅助加热装置用于加快激光传感器内部在低温环境下的升温效率。

进一步的，所述温度控制模块根据激光传感器内部的温度值决定是否开启所述辅助加热装置以提升加热效率。当所述激光传感器内部的温度值达到正常工作的温度值后，所述温度控制模块关闭加热装置和/或辅助加热装置。

进一步的，当所述激光传感器内部的温度值高于设定值时，所述温度控制模块控制加热装置和辅助加热装置保持为关闭状态。此时所述鼓风装置产生的常温风压气流通过散热装置带走壳体内部的热量，实现对激光传感器内部的散热。

本发明还另外具体提供了一种激光传感器的技术实现方案，激光传感器，包括：壳体，设置于所述壳体内部的相机和激光器，及如上所述的激光传感器温度控制装置。

进一步的，所述激光传感器还包括设置于壳体上的光学透镜，所述光学透镜设置于所述壳体的出风口。

本发明还另外具体提供了一种激光传感器控制方法的技术实现方案，激光传感器温度控制方法，用于对激光传感器进行温度控制，所述激光传感器包括壳体，及设置于所述壳体内部的相机和激光器，所述控制方法包括以下步骤：

鼓风装置产生风压气流，加热装置将风压气流加热至设定温度值。加热后的风压气流经所述导风管至壳体上的进风口，再流经所述散热装置后从壳体上的出风口排出。通过风压气流经过所述散热装置实现与激光传感器内部的热交换，通过设置于所述壳体内部的温度控制模块监测所述激光传感器内部的温度值，并根据该温度值产生所述加热装置的控制命令。

进一步的，当所述激光传感器内部的温度值低于设定值时，所述温度控制模块控制加热装置开启，风压气流经过加热后到达所述散热装置，以实现对所述激光传感器内部的加热。

进一步的，在所述壳体的内部设置辅助加热装置，通过所述辅助加热装置加快激光传感器内部在低温环境下的升温效率。所述温度控制模块根据激光传感器内部的温度值决定是否开启所述辅助加热装置以提升加热效率。当所述激光传感器内部的温度值达到正常工作的温度值后，所述温度控制模块关闭加热装置和/或辅助加热装置。

进一步的，当所述激光传感器内部的温度值高于设定值时，所述温度控制模块控制加热装置和辅助加热装置保持为关闭状态。此时所述鼓风装置产生的常温风压气流通过散热装置带走壳体内部的热量，实现对激光传感器内部的散热。

通过实施上述本发明提供的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，能够解决环境温度过高或过低对激光传感器的测量精度和使用寿命造成影响的技术问题，使得激光传感器能同时适应夏季高温和冬季低温条件，并使得钢轨探伤车激光自动对中系统线路环境适应性更强；

(2)本发明激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，提出了一种用于激光传感器内部的高效率加热方案，采用传感器外部加热装置和内部辅助加热装置相结合的方式，极大地提升了冬季低温条件下传感器内部的升温效率；

(3)本发明激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，提出了一种用于激光传感器内部散热的方案，当进行高温环境作业时，单独开启鼓风装置，并通过散热装置进行激光传感器内部热交换，能够起到对激光传感器内部有效散热的作用；

(4)本发明激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，通过散热装置不但能够对设置于出风口处的光学透镜进行有效散热，还能吹扫和清洁光学透镜表面的灰尘，并起到有效除雾的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。

图1是现有技术激光传感器的安装结构示意图；

图2是本发明所应用的激光传感器的结构示意图；

图3是本发明激光传感器温度控制装置一种具体实施例的结构组成示意图；

图中：1-激光传感器，2-相机，3-激光器，4-光学透镜，5-钢轨，6-鼓风装置，7-加热装置，8-导风管，9-散热装置，10-壳体，11-温度控制模块，12-辅助加热装置，13-进风口，14-出风口，15-轮对。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容能够涵盖的范围内。

如附图2和附图3所示，给出了本发明激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图2所示，本发明具体实施例所应用的激光传感器1主要由壳体10、相机2、激光器3及光学透镜4组成，相机2和激光器3均设置于壳体10的内部。激光器3发出的激光投射至钢轨5上，相机2采集钢轨5上的激光线图像数据，从而计算出探轮相对于钢轨5的位移。

实施例1

如附图3所示，一种激光传感器温度控制装置的实施例，用于对激光传感器1进行温度控制，激光传感器1包括壳体10，及设置于壳体10内部的相机2和激光器3。控制装置具体包括：鼓风装置6、加热装置7、导风管8，及设置于激光传感器1内部的散热装置9和温度控制模块11。导风管8连接于鼓风装置6与激光传感器1的壳体10之间。鼓风装置6用于产生足够的风压气流，加热装置7设置于鼓风装置6的出风口处，能够迅速将风压气流加热至适宜的温度值并维持该温度值不变。壳体10上设置有进风口13和出风口14，加热后的风压气流经导风管8至进风口13，再流经散热装置9后从出风口14排出。通过风压气流经过散热装置9实现与激光传感器1内部的热交换，温度控制模块11用于监测激光传感器1内部的温度值，并根据该温度值产生加热装置7的控制命令。

鼓风装置6保持为常开状态，温度控制模块11实时监测激光传感器1内部的温度值。加热装置7具体采用大功率自限温加热装置。

当激光传感器1内部的温度值低于设定值(如冬季作业)时，温度控制模块11控制加热装置7开启，风压气流经过加热后到达散热装置9，以实现对激光传感器1内部的加热。

控制装置进一步包括设置于壳体10内部的辅助加热装置12，辅助加热装置12用于加快激光传感器1内部在低温环境下的升温效率。温度控制模块11根据激光传感器1内部的温度值决定是否开启辅助加热装置12以提升加热效率。当激光传感器1内部的温度值达到正常工作的温度值后，温度控制模块11关闭加热装置7和/或辅助加热装置12。

当激光传感器1内部的温度值高于设定值(如夏季作业)时，温度控制模块11控制加热装置7和辅助加热装置12保持为关闭状态。此时，鼓风装置6产生的常温风压气流通过散热装置9带走壳体10内部的热量，实现对激光传感器1内部的散热。

本实施例描述了一种为激光传感器设计的用于其内部温度控制的装置，以提升激光传感器的环境适应能力，使激光传感器能够适应钢轨线路上夏季高温和冬季低温的气候条件，能够很好地应用于养路机械钢轨探伤车的探轮自动对中辅助。

实施例2

一种激光传感器的实施例，具体包括：壳体10，设置于壳体10内部的相机2和激光器3，及如实施例1所述的激光传感器温度控制装置。激光传感器1还包括设置于壳体10上的光学透镜4，光学透镜4设置于壳体10的出风口14。通过散热装置不但能够对设置于出风口处的光学透镜进行有效散热，还能吹扫和清洁光学透镜表面的灰尘，并起到有效除雾的作用。

实施例3

一种激光传感器温度控制方法的实施例，用于对激光传感器1进行温度控制，激光传感器1包括壳体10，及设置于壳体10内部的相机2和激光器3。该控制方法具体包括以下步骤：

鼓风装置6产生风压气流，设置于鼓风装置6出风口处的加热装置7将风压气流加热至设定温度值。加热后的风压气流经导风管8至壳体10上的进风口13，再流经散热装置9后从壳体10上的出风口14排出。通过风压气流经过散热装置9实现与激光传感器1内部的热交换，通过设置于壳体10内部的温度控制模块11监测激光传感器1内部的温度值，并根据该温度值产生加热装置7的控制命令。

当激光传感器1内部的温度值低于设定值时，温度控制模块11控制加热装置7开启，风压气流经过加热后到达散热装置9，以实现对激光传感器1内部的加热。

在壳体10的内部设置辅助加热装置12，通过辅助加热装置12加快激光传感器1内部在低温环境下的升温效率。温度控制模块11根据激光传感器1内部的温度值决定是否开启辅助加热装置12以提升加热效率。当激光传感器1内部的温度值达到正常工作的温度值后，温度控制模块11关闭加热装置7和/或辅助加热装置12。

当激光传感器1内部的温度值高于设定值时，温度控制模块11控制加热装置7和辅助加热装置12保持为关闭状态。此时，鼓风装置6产生的常温风压气流通过散热装置9带走壳体10内部的热量，实现对激光传感器1内部的散热。

通过实施本发明具体实施例描述的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，能够解决环境温度过高或过低对激光传感器的测量精度和使用寿命造成影响的技术问题，使得激光传感器能同时适应夏季高温和冬季低温条件，并使得钢轨探伤车激光自动对中系统线路环境适应性更强；

(2)本发明具体实施例描述的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，提出了一种用于激光传感器内部的高效率加热方案，采用传感器外部加热装置和内部辅助加热装置相结合的方式，极大地提升了冬季低温条件下传感器内部的升温效率；

(3)本发明具体实施例描述的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，提出了一种用于激光传感器内部散热的方案，当进行高温环境作业时，单独开启鼓风装置，并通过散热装置进行激光传感器内部热交换，能够起到对激光传感器内部有效散热的作用；

(4)本发明具体实施例描述的激光传感器温度控制装置、方法及包括该装置的传感器，通过散热装置不但能够对设置于出风口处的光学透镜进行有效散热，还能吹扫和清洁光学透镜表面的灰尘，并起到有效除雾的作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (12)

1.一种激光传感器温度控制装置，用于对激光传感器(1)进行温度控制，所述激光传感器(1)包括壳体(10)，及设置于所述壳体(10)内部的相机(2)和激光器(3)，其特征在于，控制装置包括：鼓风装置(6)、加热装置(7)、导风管(8)，及设置于所述激光传感器(1)内部的散热装置(9)和温度控制模块(11)；所述导风管(8)连接于鼓风装置(6)与壳体(10)之间；所述鼓风装置(6)产生风压气流，所述加热装置(7)将风压气流加热至设定温度值；所述壳体(10)上设置有进风口(13)和出风口(14)，加热后的风压气流经所述导风管(8)至进风口(13)，再流经所述散热装置(9)后从出风口(14)排出；通过风压气流经过所述散热装置(9)实现与激光传感器(1)内部的热交换，所述温度控制模块(11)用于监测所述激光传感器(1)内部的温度值，并根据该温度值产生所述加热装置(7)的控制命令。

2.根据权利要求1所述的激光传感器温度控制装置，其特征在于：所述鼓风装置(6)保持为常开状态，所述温度控制模块(11)实时监测所述激光传感器(1)内部的温度值。

3.根据权利要求1或2所述的激光传感器温度控制装置，其特征在于：当所述激光传感器(1)内部的温度值低于设定值时，所述温度控制模块(11)控制加热装置(7)开启，风压气流经过加热后到达所述散热装置(9)，以实现对所述激光传感器(1)内部的加热。

4.根据权利要求3所述的激光传感器温度控制装置，其特征在于：所述控制装置进一步包括设置于所述壳体(10)内部的辅助加热装置(12)，所述辅助加热装置(12)用于加快激光传感器(1)内部在低温环境下的升温效率。

5.根据权利要求4所述的激光传感器温度控制装置，其特征在于：所述温度控制模块(11)根据激光传感器(1)内部的温度值决定是否开启所述辅助加热装置(12)以提升加热效率；当所述激光传感器(1)内部的温度值达到正常工作的温度值后，所述温度控制模块(11)关闭加热装置(7)和/或辅助加热装置(12)。

6.根据权利要求4或5所述的激光传感器温度控制装置，其特征在于：当所述激光传感器(1)内部的温度值高于设定值时，所述温度控制模块(11)控制加热装置(7)和辅助加热装置(12)保持为关闭状态；此时所述鼓风装置(6)产生的常温风压气流通过散热装置(9)带走壳体(10)内部的热量，实现对激光传感器(1)内部的散热。

7.一种激光传感器，其特征在于，包括：壳体(10)，设置于所述壳体(10)内部的相机(2)和激光器(3)，及如权利要求1至6中任一项所述的激光传感器温度控制装置。

8.根据权利要求7所述的激光传感器，其特征在于：所述激光传感器(1)还包括设置于壳体(10)上的光学透镜(4)，所述光学透镜(4)设置于所述壳体(10)的出风口(14)。

9.一种激光传感器温度控制方法，用于对激光传感器(1)进行温度控制，所述激光传感器(1)包括壳体(10)，及设置于所述壳体(10)内部的相机(2)和激光器(3)，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

鼓风装置(6)产生风压气流，加热装置(7)将风压气流加热至设定温度值；加热后的风压气流经所述导风管(8)至壳体(10)上的进风口(13)，再流经所述散热装置(9)后从壳体(10)上的出风口(14)排出；通过风压气流经过所述散热装置(9)实现与激光传感器(1)内部的热交换，通过设置于所述壳体(10)内部的温度控制模块(11)监测所述激光传感器(1)内部的温度值，并根据该温度值产生所述加热装置(7)的控制命令。

10.根据权利要求9所述的激光传感器温度控制方法，其特征在于：当所述激光传感器(1)内部的温度值低于设定值时，所述温度控制模块(11)控制加热装置(7)开启，风压气流经过加热后到达所述散热装置(9)，以实现对所述激光传感器(1)内部的加热。

11.根据权利要求9或10所述的激光传感器温度控制方法，其特征在于：在所述壳体(10)的内部设置辅助加热装置(12)，通过所述辅助加热装置(12)加快激光传感器(1)内部在低温环境下的升温效率；所述温度控制模块(11)根据激光传感器(1)内部的温度值决定是否开启所述辅助加热装置(12)以提升加热效率；当所述激光传感器(1)内部的温度值达到正常工作的温度值后，所述温度控制模块(11)关闭加热装置(7)和/或辅助加热装置(12)。

12.根据权利要求11所述的激光传感器温度控制方法，其特征在于：当所述激光传感器(1)内部的温度值高于设定值时，所述温度控制模块(11)控制加热装置(7)和辅助加热装置(12)保持为关闭状态；此时所述鼓风装置(6)产生的常温风压气流通过散热装置(9)带走壳体(10)内部的热量，实现对激光传感器(1)内部的散热。

Images