CN207798003U - 一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置，由受电装置、托架、传动齿轮、曲柄滑块装置、旋转导电装置、线阵激光器、线阵相机、PLC控制器和上位机组成,受电装置与传动齿轮啮合，通过PLC控制器可驱动曲柄滑块运动，致使受电装置旋转，PLC控制器将监视的传动装置的运动状态传送给上位机，显示组态画面，上位机还接收线阵激光器和线阵相机扫描的受电装置表面图像，可通过上位机、摄像机观察受电装置的筒状接触面的磨损情况。

Description

一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置

技术领域

本实用新型涉及对在轨电力牵引机车车顶使用的受电弓滑板的调整和滚动装置。

背景技术

受电弓是一种安装在电力牵引机车顶部，用以从接触网取得电能的电气设备。其通常由弓头部分、铰链部分、底架和传动机构组成，弓头部分包括滑板框架、安装在框架上的滑板和框架两侧的羊角，通过滑板与接触线滑动接触受流。为了保证受电弓牵引电流的顺利流通，受电弓顶部的滑板和接触网的接触线之间必须可靠接触，并有一定的接触压力。然而，受电弓是随机车高速行进的，机车行进过程中接触线一直相对受电弓顶部的滑板滑动，接触线与滑板的相对滑动过程中，会对滑板产生摩擦，使滑板上的导电材料受到磨损，一旦磨损过度，滑板与接触线之间的接触压力不足，就可能产生弓网事故。为了避免弓网事故的发生，必须经常对受电弓的滑板进行检查，一旦磨损过度，及时进行降弓,启用备用受电弓。

目前，对受电弓磨耗情况的检测，采用的方法还较原始，一是通过人工每天在机车出库和入库的时候进行目测，其效率低、精度差。二是均采用固定于高架上的超声波传感器发送超声波，通过空气传输并送到低速通过的受电弓碳滑板上，然后超声波反射返回到传感器上，然后根据超声波的传输时间与当时的波速，经计算后获得滑板厚度，检测滑板表面的凹凸和沟槽；或固定于高架上的激光测量系统发送激光扫描光束，对低速通过的受电弓碳滑板进行扫描或照相，然后通过图像处理可自动检查出滑板超限及阶梯状磨、缺口、翘曲等异常现象：或固定于高架上的照相机、摄像系统，对低速通过的受电弓碳滑板进行照相、摄像，然后通过图像处理可自动检查出滑板超限及阶梯状磨、缺口、翘曲等异常现象。以上测量装置安装在固定高架上，无法对列车受电弓滑板磨耗情况进行实时、全程、动态监测。

三是利用光纤的通光性能，将光纤式磨耗传感器安装于受电弓碳滑板磨耗区，当磨耗产生时，引起光纤断损，通光性能受损消失，通过对多根光纤通断情况的统计分析，给出受电弓碳滑板的磨耗值。不能检查出滑板超限及阶梯状磨、缺口、翘曲等异常现象，无法做磨损趋势判断分析。

若监视系统若随车安装，由于受电弓滑板朝上与接触线接触，难以从接触面上部监视滑板表面的磨损情况。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置。用于转动受电弓与接触线的主接触部位，便于随车检测碳滑板磨损情况，且通过转动改变受电弓与接触线的接触面，避免弓网事故。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置，由受电装置、托架、传动齿轮、曲柄滑块装置、旋转导电装置、线阵激光器、线阵相机、PLC控制器和上位机组成，托架包括一对设有插孔的弓头、连接弓头的一对撑杆、连接一对撑杆的至少三根横轴，所述弓头内第一导线与所述插孔内布置的金属簧片相连接；一对传动齿轮通过转轴安装在所述撑杆上，所述传动齿轮与所述受电装置啮合；曲柄滑块装置由与传动齿轮转动连接的第一曲柄、与第一曲柄的端部转动连接的第二曲柄、固定在一根所述横轴上的V型挡板、安装在另一根所述横轴上的导杆、套接第二曲柄和导杆的滑块组成，所述第一曲柄与传动齿轮的连接部不在传动齿轮中心，所述第二曲柄通过绞轴活动连接所述V型挡板顶点，所述滑块包括与第二曲柄滑动连接的套管和套接导杆的移动部，移动部与套管通过绞轴转动连接，所述导杆或滑块上安装有步进电机，用于使所述第二曲柄绕所述V型挡板顶点转动驱动所述传动齿轮旋转；旋转导电装置通过固定导电接头插接在所述弓头内的插孔中，旋转导电装置还设有与所述受电装置相对接的旋转导电接头；受电装置为插接在一对所述旋转导电装置之间通过所述传动齿轮自动转动或停止的滚筒，由金属芯体、分别连接金属芯体两端的一对受电齿轮、套接金属芯体的碳壳组成，所述金属芯体两端面设有与所述旋转导电接头相对接的多边形盲孔，所述受电齿轮与所述传动齿轮啮合；线阵激光器和线阵相机分别固定在三根所述横轴中的两根上，线阵激光器的发射端和线阵相机的接收端朝向所述受电装置圆周面，用于扫描所述受电装置；PLC控制器用于监视和控制所述曲柄滑块装置中滑块的位置，所述PLC控制器还控制所述线阵激光器和线阵相机，所述PLC控制器还信号连接上位机；上位机用于显示所述PLC控制器的组态画面，及所属线阵相机采集的图像。

进一步地，所述弓头由绝缘材料制成，在所述弓头背上粘连碳刷条，所述弓头端面设有与所述固定导电接头相对接的插孔，所述弓头内的第一导线引出至弓头外形成受电接头。

进一步地，所述受电齿轮的齿条上粘连有碳条。

进一步地，所述传动齿轮由绝缘材料制成，所述传动齿轮套接在转轴上，所述转轴固定于所述撑杆上，传动齿轮用于驱动受电齿轮旋转。

作为本实用新型所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置的一种优选方案，所述导杆一端与固定在一根所述横轴上的步进电机连接，导杆为正反牙滚珠丝杆；步进电机用于驱动导杆转动，使套接所述导杆的移动部沿导杆移动，致使与所述套管活动连接的第二曲柄绕V型挡板顶点转动。

作为本实用新型所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置的一种优选方案，所述步进电机安装于移动部上，步进电机用于驱动移动部沿导杆移动，致使与所述套管活动连接的第二曲柄绕V型挡板顶点转动。

进一步地，所述旋转导电装置至少还包括固定所述旋转导电接头的绝缘旋转体、固定所述固定导电接头的绝缘外壳、套接在所述绝缘旋转体外周的轴承、粘连在所述绝缘外壳外周的石墨壳、在绝缘旋转体和绝缘外壳的结合处通过密封圈形成密封腔，旋转导电接头和固定导电接头延伸至密封腔内，通过密封腔内的液体导电介质电连接，所述绝缘外壳通过轴承与绝缘旋转体固定，所述旋转导电接头和固定导电接头均为多边形。

由上，所述步进电机上设有光栅编码器，导杆上设有光栅尺，所述PLC控制器信号连接光栅编码器和步进电机，用于监视和控制所述移动部在导杆上的位置，改变所述受电装置被扫描的面。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：

1.受电装置与传动齿轮啮合，通过PLC控制器可驱动曲柄滑块装置，使移动部沿导杆移动，套管沿第二曲柄滑动，驱动第二曲柄绕V型挡板顶点转动，使第一曲柄推动传动齿轮，致使受电齿轮旋转；

2.由于受电装置与接触线接触后相对触网滑动，二者之间产生摩擦力，该摩擦力也会使受电装置有向受电弓运动方向的反方向滚动的趋势，但由于驱动受电装置旋转的曲柄滑块装置的移动部套接在导杆上，尤其当导杆为正反压滚珠丝杆时，在导杆不旋转时，移动部无法沿导杆自由移动，起到自锁受电装置的作用，无需安装额外的制动组件，不会出现制动组件磨损，难以制动的问题，使受电装置能小幅转动，精确调节转动角度。

3.PLC控制器只监视移动部在导杆上的位置，和驱动移动部沿导杆移动，反馈调节回路简单，无多余的调节反应时间，使移动部位移的精度高。

4.旋转导电装置用于将受电弓的受流传导至机车导线上为机车供电，PLC控制器将监视的传动装置的运动状态传送给上位机，显示组态画面，上位机还接收线阵激光器和线阵相机扫描的受电装置表面图像，可通过上位机、摄像机观察触网受电装置的筒状接触面的磨损情况。

5.PLC控制器控制阵激光器和线阵相机扫描受电装置表面，减少数据冗余量。

6.曲柄滑块装置包括V挡板，在受电齿轮的旋转方向与曲柄滑块装置绕传动齿轮运动的轨迹相反时，曲柄滑块装置不会在死点卡住。

附图说明

图1是本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置的结构示意放大图图中显示了受电装置、旋转导电装置、弓头、传动齿轮局部剖视图；

图3是本实用新型图1的A-A面左视剖视图；

图4是本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置的传动齿轮和曲柄滑块装置的运动状态图；

图5是本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置的传动齿轮和曲柄滑块装置的运动状态图；

图6是本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置的控制电路结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，如图1-5所示，一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置，由受电装置1、托架3、传动齿轮41、曲柄滑块装置5、旋转导电装置2、线阵激光器6、线阵相机9、PLC控制器7和上位机8组成，托架3包括一对设有插孔39的弓头30、连接弓头的一对撑杆33、连接一对撑杆33的至少三根横轴(36、37、38)，所述弓头内第一导线32与所述插孔39内布置的金属簧片31相连接，弓头30由绝缘材料制成，在所述弓头背上粘连碳刷条34，所述弓头端面设有与所述固定导电接头22相对接的插孔39，所述弓头内的第一导线32引出至弓头外形成受电接头35。

传动齿轮41通过转轴42安装在所述撑杆33上，所述传动齿轮41与所述受电装置1啮合，传动齿轮由绝缘材料制成，所述传动齿轮套接在转轴42上，所述转轴固定于所述撑杆33上，传动齿轮用于驱动受电齿轮11旋转。

曲柄滑块装置5由与传动齿轮转动连接的第一曲柄51(如图2本实用新型所述绞轴(61,62,63,64),传动齿轮通过绞轴61连接第一曲柄51)、与第一曲柄的端部转动连接的第二曲柄52(第一曲柄51的端部通过绞轴62连接第二曲柄52)、固定在一根所述横轴37上的V型挡板53、安装在另一根所述横轴36上的导杆、套接第二曲柄和导杆的滑块组成，所述第一曲柄与传动齿轮的连接部不在传动齿轮中心，所述第二曲柄中点通过绞轴63活动连接所述V型挡板顶点55，所述滑块包括与第二曲柄52滑动连接的套管56和套接导杆的移动部57，移动部与套管通过绞轴64转动连接，所述导杆54一端与固定在一根所述横轴36上的步进电机58连接，导杆为正反牙滚珠丝杆，步进电机用于驱动导杆转动，使套接所述导杆的移动部57沿导杆移动，致使与所述套管56活动连接的第二曲柄52绕V型挡板53顶点55转动。

旋转导电装置2通过固定导电接头22插接在所述弓头30内的插孔39中，旋转导电装置还设有与所述受电装置相对接的旋转导电接头21，旋转导电装置至少还包括固定所述旋转导电接头21的绝缘旋转体24、固定所述固定导电接头22的绝缘外壳25、套接在所述绝缘旋转体外周的轴承23、粘连在所述绝缘外壳外周的石墨壳26、在绝缘旋转体和绝缘外壳的结合处通过密封圈29形成密封腔27，旋转导电接头和固定导电接头延伸至密封腔内，通过密封腔内的液体导电介质28电连接，所述绝缘外壳通过轴承与绝缘旋转体固定，所述旋转导电接头和固定导电接头均为多边形。

受电装置1为插接在一对所述旋转导电装置2之间通过所述传动齿轮41自动转动或停止的滚筒，由金属芯体10、分别连接金属芯体两端的一对受电齿轮11、套接金属芯体的碳壳12组成，所述金属芯体两端面设有与所述旋转导电接头相对接的多边形盲孔13，所述受电齿轮11与所述传动齿轮41啮合；受电齿轮11的齿条上粘连有碳条14。

如图6，步进电机58上设有光栅编码器71，导杆54上设有光栅尺，所述PLC控制器信号连接光栅编码器和步进电机，用于监视和控制所述移动部在导杆上的位置，对应于受点齿轮的旋转角度，改变所述受电装置被扫描的面。

如图3，线阵激光器6和线阵相机9分别固定在三根所述横轴(36、38)中的两根上，线阵激光器的发射端和线阵相机的接收端朝向所述受电装置1圆周面，用于扫描所述受电装置1，如图6，PLC控制器7用于监视和控制所述曲柄滑块装置5的中滑块57的位置，所述PLC控制器7还控制所述线阵激光器6和线阵相机9，所述PLC控制器还信号连接上位机8，上位机用于显示所述PLC控制器的组态画面，及所属线阵相机采集的图像。

如图4-5所示,为本实用新型一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置中传动齿轮41和曲柄滑块机构转动一周的示意图,安装受电弓检测装置的机车的运行方向朝左,受电装置1接触触网后,在摩檫力的作用下顺时针旋转,则传动齿轮41在摩擦力的作用下有逆时针旋转的趋势,当第二曲柄52绕V型挡板53顶点旋转至上下挡块边时,第一曲柄51分别处于上下死点的位置,但由于传动齿轮41在摩擦力的作用下有逆时针旋转的趋势,第一曲柄51上端绞轴61点受到垂直与第一曲柄且与传动齿轮旋转切线方向同向的力,故第一曲柄51上端绞轴61点易通过死点位置。

上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于激光三角测量法的受电弓检测装置，由受电装置、托架、传动齿轮、曲柄滑块装置、旋转导电装置、线阵激光器、线阵相机、PLC控制器和上位机组成，其特征在于，

托架包括一对设有插孔的弓头、连接弓头的一对撑杆、连接一对撑杆的至少三根横轴，所述弓头内第一导线与所述插孔内布置的金属簧片相连接；

一对传动齿轮通过转轴安装在所述撑杆上，所述传动齿轮与所述受电装置啮合；

曲柄滑块装置由与传动齿轮转动连接的第一曲柄、与第一曲柄的端部转动连接的第二曲柄、固定在一根所述横轴上的V型挡板、安装在另一根所述横轴上的导杆、套接第二曲柄和导杆的滑块组成，所述第一曲柄与传动齿轮的连接部不在传动齿轮中心，所述第二曲柄通过绞轴活动连接所述V型挡板顶点，所述滑块包括与第二曲柄滑动连接的套管和套接导杆的移动部，移动部与套管通过绞轴转动连接，所述导杆或滑块上安装有步进电机，用于使所述第二曲柄绕所述V型挡板顶点转动驱动所述传动齿轮旋转；

旋转导电装置通过固定导电接头插接在所述弓头内的插孔中，旋转导电装置还设有与所述受电装置相对接的旋转导电接头；

受电装置为插接在一对所述旋转导电装置之间通过所述传动齿轮自动转动或停止的滚筒，由金属芯体、分别连接金属芯体两端的一对受电齿轮、套接金属芯体的碳壳组成，所述金属芯体两端面设有与所述旋转导电接头相对接的多边形盲孔，所述受电齿轮与所述传动齿轮啮合；

线阵激光器和线阵相机分别固定在三根所述横轴中的两根上，线阵激光器的发射端和线阵相机的接收端朝向所述受电装置圆周面，用于扫描所述受电装置；

PLC控制器用于监视和控制所述曲柄滑块装置中滑块的位置，所述PLC控制器还控制所述线阵激光器和线阵相机，所述PLC控制器还信号连接上位机；

上位机用于显示所述PLC控制器的组态画面，及所属线阵相机采集的图像。

2.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述弓头由绝缘材料制成，在所述弓头背上粘连碳刷条，所述弓头端面设有与所述固定导电接头相对接的插孔，所述弓头内的第一导线引出至弓头外形成受电接头。

3.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述受电齿轮的齿条上粘连有碳条。

4.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述传动齿轮由绝缘材料制成，所述传动齿轮套接在转轴上，所述转轴固定于所述撑杆上，传动齿轮用于驱动受电齿轮旋转。

5.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述导杆一端与固定在一根所述横轴上的步进电机连接，导杆为正反牙滚珠丝杆；步进电机用于驱动导杆转动，使套接所述导杆的移动部沿导杆移动，致使与所述套管活动连接的第二曲柄绕V型挡板顶点转动。

6.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述步进电机安装于移动部上，步进电机用于驱动移动部沿导杆移动，致使与所述套管活动连接的第二曲柄绕V型挡板顶点转动。

7.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述旋转导电装置至少还包括固定所述旋转导电接头的绝缘旋转体、固定所述固定导电接头的绝缘外壳、套接在所述绝缘旋转体外周的轴承、粘连在所述绝缘外壳外周的石墨壳、在绝缘旋转体和绝缘外壳的结合处通过密封圈形成密封腔，旋转导电接头和固定导电接头延伸至密封腔内，通过密封腔内的液体导电介质电连接，所述绝缘外壳通过轴承与绝缘旋转体固定，所述旋转导电接头和固定导电接头均为多边形。

8.如权利要求1所述的基于激光三角测量法的受电弓检测装置，其特征在于，所述步进电机上设有光栅编码器，导杆上设有光栅尺，所述PLC控制器信号连接光栅编码器和步进电机，用于监视和控制所述移动部在导杆上的位置，改变所述受电装置被扫描的面。