CN112923964B - 一种轨道车辆检测系统的调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轨道车辆检测系统的调节装置，包括多自由度模块，多自由度模块包括基座、调节机构和用于与采集单元连接的固定件，固定件通过调节机构连接在基座上，调节机构包括至少第一调节自由度、第二调节自由度和第三调节自由度，第一调节自由度为所述固定件沿直线滑动可调，第二调节自由度、第三调节自由度为所述固定件转动可调，第二调节自由度、第三调节自由度两者的转动轴向相互垂直并且都垂直于第一调节自由度的直线滑动方向。本发明能实现多自由度的调节，灵活满足实际的安装环境，适配由于各种因素所造成的安装误差，确保采集单元能处在最佳的位置来进行数据采集，确保数据采集的可靠性和准确性，从而保障检测精确度。

Description

一种轨道车辆检测系统的调节装置

技术领域

本发明涉及轨道车辆检测装置技术领域，尤其涉及一种轨道车辆检测系统的调节装置。

背景技术

列车受电弓滑板一直处于高速运动状态，弓网系统出现的任何轻微损伤，如受电弓滑板的过度磨耗、阶梯状磨耗、缺口、凹槽等不仅影响列车的正常供电，由此产生的电弧放电还会进一步加剧受电弓滑板和接触网的磨耗，同时还会产生无线电干扰，导致弓网故障，对轨道交通系统运输生产造成的损失和影响较严重。因此需要对受电弓进行在线检测，掌握滑板的磨耗规律、监控滑板的表面状态、滑板姿态等，在保证机车正常运行和电网安全等方面都具有非常重要的意义。

针对列车受电弓及碳滑板的关键参数检测，目前常用的方案是采用二维相机来采集图像，但受限于拍摄视场范围及检测方向，通常需要配置较多相机数量及补光灯，系统复杂、维护不便。还有一种方案是采集受电弓的三维数据，但现有的受电弓三维检测装置不能进行自由的调节，受电弓三维检测装置的采集单元难以灵活适应实际的安装环境，由于各种不确定因素会存在较多的安装误差，从而采集单元难以处于最佳的位置，从而影响采集到的图像的可靠性和准确性，甚至导致采集的图片无法使用，严重影响正常检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种轨道车辆检测系统的调节装置，解决目前技术中轨道车辆监测系统无法进行灵活的调节，难以适应多变的安装误差，影响数据采集的可靠性，影响检测准确性的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆检测系统的调节装置，包括多自由度模块，所述的多自由度模块包括基座、调节机构和用于与采集单元连接的固定件，所述的固定件通过调节机构连接在基座上，所述的调节机构包括至少第一调节自由度、第二调节自由度和第三调节自由度，所述的第一调节自由度为所述固定件沿直线滑动可调，所述的第二调节自由度、第三调节自由度为所述固定件转动可调，并且所述第二调节自由度、第三调节自由度两者的转动轴向相互垂直并且都垂直于第一调节自由度的直线滑动方向。本发明所述的轨道车辆检测系统的调节装置能够实现多自由度的调节，从而灵活满足实际的安装环境，能够适配由于各种因素所造成的安装误差，确保采集单元能处在最佳的位置来对受电弓进行图像数据采集，确保图像数据采集的可靠性和准确性，从而保障检测精确度，进而保障轨道车辆的运行安全性，本发明利用第一调节自由度来调节采集单元到受电弓的距离，然后通过第二调节自由度和第三调节自由度的协同作用来调节采集单元朝向的三维空间角度，确保采集单元能精确的朝向于受电弓，保障对受电弓的图像采集精确性。

进一步的，所述调节机构还包括第四调节自由度，所述的第四调节自由度为所述固定件转动可调，并且所述第四调节自由度的转动轴向沿着第一调节自由度的直线滑动方向。提高采集单元的调节灵活性，采集单元可以沿着第一调节自由度的直线滑动方向的周向进行偏转，从而能调整采集到图像的方向角度，确保能充分、准确的采集受电弓的三维数据信息。

进一步的，所述的调节机构还包括用于固定第四调节自由度状态的可调组件一，所述可调组件一包括滑套和伸缩杆组件，所述的固定件滑动设置在滑套上并且滑套随固定件同步转动，所述的伸缩杆组件一端通过万向节与滑套连接另一端通过万向节与基座连接。在采集单元沿着第一调节自由度的直线滑动方向的周向偏转至最佳角度时，利用可调组件一锁定当前的偏转角度状态，在采集单元偏转到位时固定伸缩杆组件的长度即可将采集单元当前的状态固定，避免采集单元发生意外的偏转，确保采集单元能长效稳定的进行图像采集，提高数据采集准确性。

进一步的，所述调节机构包括转接块和转接架，所述的第一调节自由度为固定件滑动设置在转接块上，所述的第二调节自由度为转接块转动连接在转接架上，并且所述转接块的转动轴向垂直于固定件的滑动方向，所述的第三调节自由度为转接架转动连接在基座上，所述转接架的转动轴向垂直于固定件的滑动方向并且也垂直于转接块的转动轴向。本发明用于实现第一调节自由度、第二调节自由度和第三调节自由度的调节机构结构简单、紧凑，实施方便、成本低，能灵活的调节采集单元到受电弓的距离并且调节采集单元朝向的三维空间角度，确保采集单元能精确的采集受电弓的三维数据信息，进而保障检测的准确性。

进一步的，所述调节机构还包括用于固定第二调节自由度和第三调节自由度状态的可调组件二，所述可调组件二包括伸缩构件和承载构件，所述的固定件滑动设置在承载构件上，所述固定件在承载构件上的滑动方向沿着固定件在转接块上的滑动方向，所述的伸缩构件一端与承载构件连接另一端设置在基座上，并且所述基座上开设有沿着第三调节自由度的转动周向的导向道，所述的伸缩构件沿着导向道滑动并固定。本发明利用可调组件二来锁定当前的第二调节自由度和第三调节自由度状态，当第二调节自由度和第三调节自由度调节到位时，固定伸缩构件的长度以及伸缩构件在基座上的位置即可将第二调节自由度和第三调节自由度当前的状态锁止，避免再发生改变，从而保障检测过程的稳定性，提高检测可靠性和精确性，保障采集到的图像数据信息的精确度。

进一步的，所述承载构件包括供固定件滑动穿过的关节轴承，不仅固定件沿着转接块进行直线滑动，同时转接块还会进行转动，固定件在承载构件上沿直线滑动时还需要随着转接块的转动进行偏转，本发明利用关节轴承和伸缩构件的配合来适配转接块的转动，确保能灵活调节采集单元朝向的三维空间角度，确保在转接块发生转动后，所述的固定件仍能顺畅的沿着转接块、承载构件进行直线滑动以调节采集单元到受电弓的距离，关节轴承主要是由一个有外球面的内圈和一个有内球面的外圈组成。由于滑动表面为球面形，可在一定角度范围内作倾斜运动，在支承轴与轴壳孔不同心度较大时，仍能正常工作。

进一步的，所述的伸缩构件包括螺杆和螺母，所述螺杆穿入在导向道中，所述的螺母设置在螺杆上以将伸缩构件夹持固定在基座上。结构简单、紧凑，可方便的调节伸缩长度从而调节采集单元朝向的三维空间角度，并且可方便的进行锁定伸缩构件的长度进而锁定采集单元的状态，保障长效稳定的采集精确度。

进一步的，还包括支撑架，所述的多自由度模块的基座连接在支撑架上，所述的支撑架为折叠结构。在进行正常的图像采集时，所述的支撑架处于展开状态，对采集单元和多自由度模块提供稳定支撑，保障数据采集的稳定性，在需要进行维护时，支撑架切换至折叠状态，可以更接近维护人员预先设定的安全位置，便于对采集单元和多自由度模块进行维护和检修。

进一步的，所述的支撑架包括框架一、框架二和调节支撑杆组件，所述的框架一一端固定在底架上另一端与框架二铰接，多自由度模块连接在框架二上，所述的调节支撑杆组件倾斜设置并且伸缩可调，其一端与底架连接另一端支撑在框架一和框架二的下部。结构简单，框架二沿铰接处转动至折叠状态时，便于对采集单元和多自由度模块进行维护和检修，并且利用调节支撑杆构成三角支撑结构，提高结构稳定性和刚性，并且调节支撑杆组件伸缩可调，从而能通过调整调节支撑杆组件来适用框架一、框架二以及采集单元和多自由度模块的自重引起的下坠，保持采集单元能长效稳定的处于最佳的位置来进行数据采集。

进一步的，所述的框架一上设置有用于定位框架二沿铰接处转动至展开状态的限位垫板，框架二沿铰接处转动至接触限位垫板时即代表框架二运动到位，然后将框架二固定即可，保障了每次维护完成后都能使得框架二复位到原位，也就是使得框架二上的采集单元和多自由度模块复位到原位，提高复位精确度，避免每次维护完成后都需要再次对采集单元进行位置调整，提高效率，保障检测精度。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的轨道车辆检测系统的调节装置能实现多自由度的调节，灵活满足实际的安装环境，适配由于各种因素所造成的安装误差，确保采集单元能处在最佳的位置来进行数据采集，确保数据采集的可靠性和准确性，从而保障检测精确度；

每个自由度调定后都能够锁紧固定，从而保障长效稳定的检测精度；

支撑架呈折叠结构，在需要维护时可以更接近维护人员预先设定的安全位置，便于对采集单元和多自由度模块进行维护和检修。

附图说明

图1为轨道车辆检测系统的调节装置的整体结构示意图；

图2为多自由度模块的结构示意图；

图3为多自由度模块的另一侧结构示意图；

图4为支撑架展开状态的结构示意图；

图5为支撑架折叠状态的结构示意图；

图6为支撑架折叠状态的局部结构示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种轨道车辆检测系统的调节装置，可以多自由度的进行灵活调节，能够灵活适应现场安装环境，适配多变的安装误差，保障轨道车辆检测系统的采集单元能处于精确的位置，从而保障数据采集的可靠性和准确性，进而保障检测结果的精确度。

如图1至图6所示，一种轨道车辆检测系统的调节装置，主要包括多自由度模块1和支撑架2，所述的多自由度模块1包括基座11、调节机构和用于与采集单元3连接的固定件12，所述的固定件12通过调节机构连接在基座11上，所述的调节机构包括至少第一调节自由度、第二调节自由度和第三调节自由度，所述的第一调节自由度为所述固定件12沿直线滑动可调，所述的第二调节自由度、第三调节自由度为所述固定件12转动可调，并且所述第二调节自由度、第三调节自由度两者的转动轴向相互垂直并且都垂直于第一调节自由度的直线滑动方向，多自由度模块1的基座11通过抱箍连接固定在支撑架2上，即支撑架2用于承载多自由度模块1和采集单元3。

具体的，所述调节机构包括转接块13和转接架14，所述的第一调节自由度为固定件12滑动设置在转接块13上，转接块13上开设通孔，固定件12穿插在通孔中并可沿通孔轴向直线滑动；所述的第二调节自由度为转接块13转动连接在转接架14上，所述的转接架14整体呈U形结构，U形结构的两侧壁上设置转轴，所述的转接块13连接在转轴上，从而转接块13能够自由的转动，并且所述转接块13的转动轴向垂直于固定件12的滑动方向，所述的第三调节自由度为转接架14转动连接在基座11上，具体为，U形结构的转接架14的顶壁一侧转动连接在基座11上，并且所述转接架14的转动轴向垂直于固定件12的滑动方向并且也垂直于转接块13的转动轴向；

采用上述的结构，固定件12的直线滑动能够调节采集单元3到受电弓的距离，便于精确对焦，保障图像采集的清晰度和精度，同时，转接块13的转动加上转接架14的转动能调节采集单元3朝向的三维空间角度，确保采集单元3能够精确对准需要采集信息的部位，进一步保障数据采集的准确性，最终保障检测的精确度。

仅实现多自由度调节功能还不够，在将采集单元3调节到最佳位置后经过长时间的使用采集单元3位置会发生偏移改变，从而影响数据采集的准确性，因此，在本实施例中，所述调节机构还包括用于固定第二调节自由度和第三调节自由度状态的可调组件二，利用可调组件二来固定采集单元3的位置状态，保障采集单元3能长时间的维持位置不变，从而保障能长时间的精确采集技术的，具体的，所述可调组件二包括伸缩构件15和承载构件16，所述的固定件12滑动设置在承载构件16上，承载构件16上设置了供固定件12穿过的通孔，固定件12可沿着通孔的轴向直线滑动，所述固定件12在承载构件16上的滑动方向沿着固定件12在转接块13上的滑动方向，并且固定件12在承载构件16上的滑动方向与固定件12在转接块13上的滑动方向共轴线，所述的伸缩构件15一端与承载构件16连接另一端设置在基座11上，并且所述基座11上开设有沿着第三调节自由度的转动周向的导向道111，所述的伸缩构件15沿着导向道111滑动并固定，伸缩构件15和承载构件16结合在一起对固定件12起到承载的作用，从而固定件12同时由转接块13和承载构件16，所述的转接块13和承载构件16沿着固定件12的直线滑动方向间隔分布，即，固定件12具有两个支撑点，能够保障固定件12的姿态稳定性，从而保障图像数据采集的可靠性和精确性；

具体的，所述承载构件16上设置了供固定件12滑动穿过的关节轴承，从而固定件12随着转接块13进行第二调节自由度的转动时，关节轴承起到万向节的作用，可在一定角度范围内作倾斜运动，关节轴承能随着转接块13进行第二调节自由度的转动时进行转动，进而保障在进行第二调节自由度的转动后固定件12仍然能顺畅的进行第一调节自由度的直线滑动，保障多自由度调节的顺畅性和精确性；所述的伸缩构件15包括螺杆151和螺母152，所述的基座11整体呈平板状，所述的导向道111为沿着第三调节自由度的转动周向的弧形槽孔，所述螺杆151穿入在导向道111中，在螺杆151上设置螺母152以将伸缩构件15夹持固定在基座11上，所述的螺母152在导向道111的上下侧分别设置有一个，此种方式结构简单，调节灵活、锁止稳固，在需要调节时，先松动两个螺母，螺杆151能够沿着导向道111的弧形路径进行移动，也就是进行第三调节自由度的转动调节(转接架14的转动调节)，并且螺杆151还能在穿入导向道111的方向上进行上下活动，相当于调节伸缩长度，同时关节轴承进行相应的倾斜偏转，两者运动的结合实现了第二调节自由度的转动调节(转接块13的转动调节)，在调节到位后，将螺母拧紧夹持在导向道111上从而将第二调节自由度和第三调节自由度的状态锁定，避免检测过程中发生移位变化，保障图像采集的可靠性和准确性。

在本实施例中，所述调节机构还包括第四调节自由度，所述的第四调节自由度为所述固定件12转动可调，并且所述第四调节自由度的转动轴向沿着第一调节自由度的直线滑动方向，具体的，所述固定件12包括圆轴和在圆轴端部设置的法兰，所述法兰用于与采集单元连接，所述的转接块13上设置了供固定件12的圆轴插入并沿直线滑动可调的圆形通孔，并且固定件12在转接块13的圆形通孔中转动可调，结构简单，调节灵活方便；

第四调节自由度的调节也需要在调节到位后进行锁定以保持检测长期稳定，所述的调节机构包括用于固定第四调节自由度状态的可调组件一，所述可调组件一包括滑套17和伸缩杆组件18，所述的固定件12滑动设置在滑套17上并且滑套17随固定件12同步转动，具体的，滑套17与固定件12之间通过键与键槽配合，从而使得固定件12与滑套17之间只能进行相对的直线滑动而不能进行相对的转动，所述的伸缩杆组件18一端通过万向节与滑套17连接另一端通过万向节与基座11连接，利用万向节来实现相应的配合偏转，所述的基座11还设置有沿着第三调节自由度的转动周向的导向滑槽，所述的伸缩杆组件18沿着导向滑槽滑动以配合第三调节自由度的转动，在采集单元沿着第四调节自由度转动至最佳角度后，将伸缩杆组件18的长度锁定，从而将第四调节自由度的状态锁定，避免检测过程中发生移位变化，保障图像采集的可靠性和准确性。

所述的支撑架2为折叠结构，其具体包括框架一21、框架二22和调节支撑杆组件23，所述的框架一21一端固定在底架4上另一端与框架二22铰接，框架二沿铰接处转动至折叠状态时，接近维护人员预先设定的安全位置，便于对采集单元和多自由度模块进行维护和检修，在本实施例中，所述的框架二22沿着横向进行转动折叠，折叠角度可以是90°、180°等，多自由度模块1连接在框架二22上，所述的调节支撑杆组件23倾斜设置并且伸缩可调，其一端与底架4连接另一端支撑在框架一21和框架二22的下部，从而构成三角形的稳定结构，提高结构强度，调节支撑杆组件的两端设置正反螺纹，向一个方向旋转调节支撑杆组件时，调节支撑杆组件可实现伸长，向反方向旋转时则实现缩短，从而能通过调整调节支撑杆组件来适用框架一、框架二以及采集单元和多自由度模块的自重引起的下坠；所述的调节支撑杆组件23上设置有支撑板25，所述的支撑板25位于框架一21与框架二22的铰接处，框架一21的端部通过抱箍固定在支撑板25上，所述的框架二22沿铰接处转动至展开状态时也通过抱箍固定在支撑板25上，进一步提高结构稳定性。

所述的框架一21上设置有用于定位框架二22沿铰接处26转动至展开状态的限位垫板24，框架二沿铰接处转动至接触限位垫板时即代表框架二运动到位，然后将框架二固定即可，保障了每次维护完成后都能使得框架二复位到精确的原位。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，包括多自由度模块(1)，所述的多自由度模块(1)包括基座(11)、调节机构和用于与采集单元(3)连接的固定件(12)，所述的固定件(12)通过调节机构连接在基座(11)上，所述的调节机构包括至少第一调节自由度、第二调节自由度和第三调节自由度，所述的第一调节自由度为所述固定件(12)沿直线滑动可调，所述的第二调节自由度、第三调节自由度为所述固定件(12)转动可调，并且所述第二调节自由度、第三调节自由度两者的转动轴向相互垂直并且都垂直于第一调节自由度的直线滑动方向，所述调节机构包括转接块(13)和转接架(14)，所述的第一调节自由度为固定件(12)滑动设置在转接块(13)上，所述的第二调节自由度为转接块(13)转动连接在转接架(14)上，并且所述转接块(13)的转动轴向垂直于固定件(12)的滑动方向，所述的第三调节自由度为转接架(14)转动连接在基座(11)上，所述转接架(14)的转动轴向垂直于固定件(12)的滑动方向并且也垂直于转接块(13)的转动轴向，所述调节机构还包括用于固定第二调节自由度和第三调节自由度状态的可调组件二，所述可调组件二包括伸缩构件(15)和承载构件(16)，所述的固定件(12)滑动设置在承载构件(16)上，所述固定件(12)在承载构件(16)上的滑动方向沿着固定件(12)在转接块(13)上的滑动方向，所述的伸缩构件(15)一端与承载构件(16)连接另一端设置在基座(11)上，并且所述基座(11)上开设有沿着第三调节自由度的转动周向的导向道(111)，所述的伸缩构件(15)沿着导向道(111)滑动并固定，所述承载构件(16)包括供固定件(12)滑动穿过的关节轴承。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，所述调节机构还包括第四调节自由度，所述的第四调节自由度为所述固定件(12)转动可调，并且所述第四调节自由度的转动轴向沿着第一调节自由度的直线滑动方向。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，所述的调节机构还包括用于固定第四调节自由度状态的可调组件一，所述可调组件一包括滑套(17)和伸缩杆组件(18)，所述的固定件(12)滑动设置在滑套(17)上并且滑套(17)随固定件(12)同步转动，所述的伸缩杆组件(18)一端通过万向节与滑套(17)连接另一端通过万向节与基座(11)连接。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，所述的伸缩构件(15)包括螺杆(151)和螺母(152)，所述螺杆(151)穿入在导向道(111)中，所述的螺母设置在螺杆(151)上以将伸缩构件(15)夹持固定在基座(11)上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，还包括支撑架(2)，所述的多自由度模块(1)的基座(11)连接在支撑架(2)上，所述的支撑架(2)为折叠结构。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，所述的支撑架(2)包括框架一(21)、框架二(22)和调节支撑杆组件(23)，所述的框架一(21)一端固定在底架(4)上另一端与框架二(22)铰接，多自由度模块(1)连接在框架二(22)上，所述的调节支撑杆组件(23)倾斜设置并且伸缩可调，其一端与底架(4)连接另一端支撑在框架一(21)和框架二(22)的下部。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆检测系统的调节装置，其特征在于，所述的框架一(21)上设置有用于定位框架二(22)沿铰接处转动至展开状态的限位垫板(24)。