CN114475676A - 一种应用于列车底盘检测的rgv小车及充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于列车底盘检测的RGV小车，包括小车本体、检测系统、5G通信系统、供电系统及控制系统；还涉及一种用于给RGV小车充电的充电系统，包括上述充电系统，还包括充电桩及停车模块；本发明是用相机在列车底部进行拍照以检测列车底盘是否有缺陷，相机安装在有独立轨道的RGV小车上；检修时列车静止不动，装载相机的RGV小车在其上搭载的伺服电机驱动下在列车底部行驶而过，这个过程中相机不断的对列车底部进行拍照，再将拍摄的照片上传至服务器上；同时采用嵌入式的电池设计，并通过设置于轨道下方的充电桩对接实现快速充电，续航能力强，安全且体积小。
Description
技术领域
本发明涉及铁路技术领域，特别涉及一种应用于列车底盘检测的RGV小车及充电系统。
背景技术
在铁路领域，需定期对列车底盘进行检测，判断其是否有缺陷，现有技术中的检测设备存在的缺陷主要如下：其一，续航能力差，不能自动充电，每次RGV小车上搭载的电池没电后，需要人工为其充电，费时费力；其二，检测功能不齐全，如相机的拍照范围小、部件异常无法识别、遇障碍物易损坏等；其三，无线传输数据的速度缓慢，无法及时将照片上传到服务器上；且设备对其余干扰电波的抵抗力差，数据传输距离短；因此本发明研制了一种应用于列车底盘检测的RGV小车及充电系统，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本发明相同或相似的技术方案。
发明内容
本发明目的是：提供一种应用于列车底盘检测的RGV小车及充电系统，以解决现有技术中检测设备存在续航能力差、功能不齐全且无线通信速度缓慢的问题。
本发明的技术方案是：一种应用于列车底盘检测的RGV小车，包括：
小车本体，包括框架及车轮，所述车轮行走于轨道上，并采用伺服电机进行驱动；
检测系统，包括相机、信号及安全检测传感器；
5G通信系统，包括5G-TAU天线、5G网关、无线数据传输终端，所述5G-TAU天线与RBS及以太网组成高速传输网络；所述无线数据传输终端采用无线电波433MHz频段；
供电系统，包括充电组及电池，所述电池内嵌于小车本体内，所述充电组下方具有实现对电池进行充电的充电接口；
控制系统，包括控制器，EtherCAT总线，总线耦合模块，输入输出IO模块，以及串口模块；所述控制器通过EtherCAT总线与总线耦合模块及伺服电机通讯；所述控制器与相机通过以太网通讯，将相机拍摄的照片暂存于控制器内，并通过高速传输网络传送至服务器；所述总线耦合模块和输入输出IO模块将信号及安全检测传感器的信号采集并发送至控制器。
优选的，所述信号及安全检测传感器包括超声波传感器、声音检测传感器、漫反射传感器以及激光传感器。
优选的，所述相机设置至少两个，用于对列车底盘进行拍照，若干所述相机采用分频板进行同步控制。
优选的，所述小车本体内还具有断路器、继电器、端子排、网线插口、交换机，外端连接有电源按键、急停按钮、撞块、指示灯；所述交换机使相机、5G通信系统及控制器处于同一局域网内。
基于一种应用于列车底盘检测的RGV小车，本发明还研制了一种充电系统，包括上述充电组及电池，还包括充电桩及停车模块，所述停车模块控制充电组完成与充电桩的对位，所述充电桩通过充电组给电池充电。
优选的，所述停车模块包括安装于轨道之间的第一传感器、第二传感器，安装于轨道上的第一检测片及第二检测片，以及安装于小车本体上的第三传感器及第四传感器。
优选的，所述充电桩设置于轨道下方，包括箱体，设置于箱体内的充电电源、充电电极，以及实现充电电极伸缩的驱动件及导向件；所述充电电极安装于一升降座上，所述驱动件包括电机、齿轮及齿条，所述齿条固定于升降座侧壁上，并与齿轮啮合；所述导向件包括固定于升降座侧壁上的滑块，以及固定于箱体内部的滑轨；所述小车本体受停车模块作用停止后，所述充电电极与充电组下方的充电接口对齐。
优选的，所述滑轨侧边安装于控制升降座上行及下行运动到位的上极限位传感器及下极限位传感器。
优选的，所述箱体上端铰接有电极防护翻板，所述电极防护翻板呈L型，受充电电极伸出作用而被顶起翻转，所述充电接口前侧端具有用于检测电极防护翻板是否翻转的传感器A。
优选的，所述小车本体上还安装有用于与充电桩实现交互的电磁铁，所述轨道上具有用于检测电磁铁是否伸出的传感器B。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明是用相机在列车底部进行拍照以检测列车底盘是否有缺陷，相机安装在有独立轨道的RGV小车上；检修时列车静止不动，装载相机的RGV小车在其上搭载的伺服电机驱动下在列车底部行驶而过，这个过程中相机不断的对列车底部进行拍照，再将拍摄的照片上传至服务器上。
(2)采用嵌入式的电池设计，并通过设置于轨道下方的充电桩对接实现快速充电，续航能力强，安全且体积小。
(3)采用5G通信系统，发送5G信号，大幅提高数据的传输速度，实现以2.5G/s的速度将拍出的照片发送至服务器上；同时采用无线电波433MHz频段抗干扰能力强，传输距离长。
(4)采用信号及安全检测传感器，主要包括超声波传感器、声音检测传感器、漫反射传感器、以及激光传感器；其中，超声波传感器用于检测小车本体前方是否有障碍物，防止撞击对小车本体产生损伤；声音检测传感器用于检测特定声音频率，若一些部件发出异常的声音频率即可被识别出来；漫反射传感器用于检测小车本体是否在列车底部；激光传感器记录通过的列车车轮数，作为参照来找到相机的拍照位置。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的一种应用于列车底盘检测的RGV小车的内部结构示意图；
图2为本发明所述的一种充电系统的结构示意图；
图3为本发明所述的一种充电系统的俯视图；
图4为本发明所述充电桩的结构示意图；
图5为本发明所述小车本体与充电桩对接完成后的俯视图；
图6为本发明所述小车本体与充电桩对接完成后的A-A视图；
图7为本发明所述小车本体与充电桩对接完成后的a处结构放大图。
其中：001、轨道；
01、小车本体；
1、框架，2、车轮，3a、伺服电机，3b、减速机，4、同步带轮，5、同步带；
02、检测系统；
6、相机，7、分频板，8、超声波传感器，9、声音检测传感器，10、漫反射传感器，11、激光传感器；
03、5G通信系统；
12、5G-TAU天线，13、5G网关，14、无线数据传输终端；
04、供电系统；
15、充电组，16、电池；
05、控制系统；
17、控制器，18a、总线耦合模块，18b、输入输出IO模块；
19、断路器，20、继电器，21、端子排，22、网线插口，23、交换机，24、电源按键，25、急停按钮，26、撞块，27、指示灯，28、电磁铁；
06、停车模块；
29、第一传感器，30、第二传感器，31、第一检测片，32、第二检测片，33、第三传感器，34、第四传感器；
07、充电桩；
35、箱体，36、充电电极，37、电极防护翻板，38、升降座，39、电机，40、齿轮，41、齿条，42、滑块，43、滑轨，44、上极限位传感器，45、下极限位传感器；
46、传感器A，47、传感器B；
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
如图1所示，一种应用于列车底盘检测的RGV小车，包括小车本体01、检测系统02、5G通信系统03、供电系统04及控制系统05。
小车本体01包括框架1及车轮2，车轮2行走于轨道001上，并采用伺服电机3a进行驱动，伺服电机3a采用步科SMC80S-0075-30AAK-3DSH，其通过减速机3b、同步带轮4与同步带5实现传动；小车本体01上方罩设有密封良好的防护盖板，封闭性能好，防雨防雪，适用于各种恶劣天气和环境。
检测系统02，包括相机6、信号及安全检测传感器；其中：
相机6设置至少两个，用于对列车底盘进行拍照以检测列车底盘是否有缺陷，本实施例中相机6选用型号为凌云.LA-GM-02K，最大行频为52KHz；该相机6设置为两个，并采用分频板7进行同步控制，实现两个相机6能够同时进行拍照作业；
信号及安全检测传感器包括超声波传感器8、声音检测传感器9、漫反射传感器10、以及激光传感器11，其中，超声波传感器8用于发射超声波，检测小车本体01前方一米内是否有障碍物，防止撞击对小车本体01产生损伤；声音检测传感器9用于检测特定声音频率，若一些部件发出异常的声音频率即可被识别出来；漫反射传感器10用于检测小车本体01是否在列车底部；激光传感器11记录通过的列车车轮数，作为参照来找到相机6的拍照位置。
5G通信系统03，包括5G-TAU天线12、5G网关13、无线数据传输终端14；其中：
5G-TAU天线12采用huawei.TAU地面天线，5G-TAU天线12与RBS及以太网组成高速传输网络；一台RGV小车单端安装一个5G-TAU天线12，检测任务完成后以安装了5G-TAU天线12那头开到固定地点面向RBS进行传输；该5G-TAU天线12用于发送5G信号，提高传输速度至2.5G/s，将相机6拍摄的照片快速传输至服务器；
5G网关13采用LRP85-B65M，用于给5G-TAU天线12提供POE+供电；
无线数据传输终14端采用SRWF-SmartRF(RS485)，在传输过程中采用无线电波433MHz频段，抗干扰能力腔，传输距离长。
供电系统04，包括充电组15及电池16，电池16内嵌于小车本体01内，充电组15下方具有实现对电池16进行充电的充电接口，同时充电组15内还设置有弹簧机构，保证在充电时能够提高与充电系统的连接紧密性，始终保持接触良好。
控制系统05，包括控制器17，EtherCAT总线，总线耦合模块18a，输入输出IO模块18b，以及串口模块；本实施例中，主要采用倍福C6930-0060控制器17，EK1100总线耦合模块18a，EL6022串口模块；控制器17通过EtherCAT总线与总线耦合模块18a及伺服电机3a通讯；控制器17与相机6通过以太网通讯，将相机6拍摄的照片暂存于控制器17内，并通过高速传输网络传送至服务器；总线耦合模块18a和输入输出IO模块18b将信号及安全检测传感器的信号采集并发送至控制器17。
本实施例中，小车本体01内还具有断路器19、继电器20、端子排21、网线插口22、交换机23，外端连接有电源按键24、急停按钮25、撞块26、指示灯27；其中：断路器19在短路时实现自动跳闸；继电器20匹配负载，增加输出功率和信号转换；端子排21方便导线的连接；网线插口22用于连接网线；交换机23使相机6、5G通信系统03及控制器17处于同一局域网内；电源按键24控制小车本体01的电源通断；急停按钮25实现车辆急停；撞块26在特殊情况下，比如试验时未开启停车检测的情况时，碰撞轨道001上的机械限位来强制停车；指示灯27显示目前RGV小车的工作状态、手动、自动、运行、故障、异常返回、检修、电池16电量等信息。
基于一种应用于列车底盘检测的RGV小车，如图2、图3所示，本发明还研制了一种充电系统，包括上述充电组15及电池16，还包括充电桩07及停车模块06，停车模块06控制充电组15完成与充电桩07的对位，充电桩07通过充电组15给电池16充电。
如图2所示，停车模块06包括安装于轨道001之间的第一传感器29、第二传感器30，安装于轨道001上的第一检测片31及第二检测片32，以及安装于小车本体01上的第三传感器33及第四传感器34；第三传感器33检测到第一检测片31后，小车本体01开始减速，第四传感器34检测到第二检测片32时，减速行驶的小车本体01停车。
如图3所示，充电桩07设置于轨道001下方，如图4所示，包括箱体35，设置于箱体35内的充电电源、充电电极36，以及实现充电电极36伸缩的驱动件及导向件；充电电极36安装于一升降座38上，驱动件包括电机39、齿轮40及齿条41，齿条41固定于升降座38侧壁上，并与齿轮40啮合；导向件包括固定于升降座38侧壁上的滑块42，以及固定于箱体35内部的滑轨43；滑轨43侧边安装于控制升降座38上行及下行运动到位的上极限位传感器44及下极限位传感器45；小车本体01受停车模块06作用停止后，充电电极36与充电组15下方的充电接口对齐。
作为本实施例的进一步优化，如图5、图6、图7所示，箱体35上端铰接有电极防护翻板37，电极防护翻板37呈L型，受充电电极36伸出作用而被顶起翻转，充电接口前侧端具有用于检测电极防护翻板37是否翻转的传感器A46。
小车本体01上还安装有用于与充电桩07实现交互的电磁铁28，轨道001上具有用于检测电磁铁28是否伸出的传感器B47。
充电过程具体如下：
(1)小车本体01在行驶过程中，第三传感器33检测到第一检测片31后，小车本体01开始减速，直到第四传感器34检测到第二检测片32时，减速行驶的小车本体01停止运动，此时，第一传感器29与第二传感器30检测到小车本体01到位；
(2)齿轮40、齿条41在电机39驱动下，带动充电电极36向上伸出，将电极防护翻板37顶起；随着充电电极36的继续伸出，传感器A46检测到电极防护翻板37，表示充电桩07处于工作状态；当上极限位传感器44检测到充电电极36伸出到位后，随即电机39停止工作，此时充电电极36与充电组15下方的充电接口接触，随后充电桩07通过充电组15给电池16充电；
(3)当电量充满或者小车本体01收到运行的指令时，电磁铁28伸出，被传感器B47检测到，随即充电桩07停止充电，然后齿轮40、齿条41在电机39反向驱动下，带动充电电极36向下缩回，当下极限位传感器45检测到充电电极36缩回到位后，随即电机39停止工作；同时电极防护翻板37在铰接处的弹簧的作用下，随着充电电极36的缩回而逐渐转回原位，直到小车本体01上的传感器A46检测不到电极防护翻板37时，电磁铁28断电缩回，小车本体01可以开始行驶作业。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种应用于列车底盘检测的RGV小车，其特征在于，包括：
小车本体，包括框架及车轮，所述车轮行走于轨道上，并采用伺服电机进行驱动；
检测系统，包括相机、信号及安全检测传感器；
5G通信系统，包括5G-TAU天线、5G网关、无线数据传输终端，所述5G-TAU天线与RBS及以太网组成高速传输网络；所述无线数据传输终端采用无线电波433MHz频段；
供电系统，包括充电组及电池，所述电池内嵌于小车本体内，所述充电组下方具有实现对电池进行充电的充电接口；
控制系统，包括控制器，EtherCAT总线，总线耦合模块，输入输出IO模块，以及串口模块；所述控制器通过EtherCAT总线与总线耦合模块及伺服电机通讯；所述控制器与相机通过以太网通讯，将相机拍摄的照片暂存于控制器内，并通过高速传输网络传送至服务器；所述总线耦合模块和输入输出IO模块将信号及安全检测传感器的信号采集并发送至控制器。
2.根据权利要求1所述的一种应用于列车底盘检测的RGV小车，其特征在于：所述信号及安全检测传感器包括超声波传感器、声音检测传感器、漫反射传感器以及激光传感器。
3.根据权利要求1所述的一种应用于列车底盘检测的RGV小车，其特征在于：所述相机设置至少两个，用于对列车底盘进行拍照，若干所述相机采用分频板进行同步控制。
4.根据权利要求1所述的一种应用于列车底盘检测的RGV小车，其特征在于：所述小车本体内还具有断路器、继电器、端子排、网线插口、交换机，外端连接有电源按键、急停按钮、撞块、指示灯；所述交换机使相机、5G通信系统及控制器处于同一局域网内。
5.一种充电系统，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的充电组及电池，还包括充电桩及停车模块，所述停车模块控制充电组完成与充电桩的对位，所述充电桩通过充电组给电池充电。
6.根据权利要求5所述的一种充电系统，其特征在于：所述停车模块包括安装于轨道之间的第一传感器、第二传感器，安装于轨道上的第一检测片及第二检测片，以及安装于小车本体上的第三传感器及第四传感器。
7.根据权利要求6所述的一种充电系统，其特征在于：所述充电桩设置于轨道下方，包括箱体，设置于箱体内的充电电源、充电电极，以及实现充电电极伸缩的驱动件及导向件；所述充电电极安装于一升降座上，所述驱动件包括电机、齿轮及齿条，所述齿条固定于升降座侧壁上，并与齿轮啮合；所述导向件包括固定于升降座侧壁上的滑块，以及固定于箱体内部的滑轨；所述小车本体受停车模块作用停止后，所述充电电极与充电组下方的充电接口对齐。
8.根据权利要求7所述的一种充电系统，其特征在于：所述滑轨侧边安装于控制升降座上行及下行运动到位的上极限位传感器及下极限位传感器。
9.根据权利要求7所述的一种充电系统，其特征在于：所述箱体上端铰接有电极防护翻板，所述电极防护翻板呈L型，受充电电极伸出作用而被顶起翻转，所述充电接口前侧端具有用于检测电极防护翻板是否翻转的传感器A。
10.根据权利要求7所述的一种充电系统，其特征在于：所述小车本体上还安装有用于与充电桩实现交互的电磁铁，所述轨道上具有用于检测电磁铁是否伸出的传感器B。
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- 2022-03-02 CN CN202210204590.4A patent/CN114475676A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Fang Lingshen Inventor after: Shen Minghai Inventor after: Chen Gang Inventor after: Li Qiang Inventor after: Yu Yuanchao Inventor after: Tian Jiali Inventor before: Fang Lingshen Inventor before: Shen Minghai Inventor before: Gu Yangyuan Inventor before: Meng Defeng Inventor before: Fan Guojie Inventor before: Deng Yuangui Inventor before: Xu Daming |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220513 |