CN210953856U - 一种轮对踏面检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轮对踏面检测系统，包括带动轮对旋转的转动机构；发射出沿轮对转动轴向的线性光至轮对踏面上形成踏面轮廓线的线光源，所述的线光源设置有至少三个并且照射在轮对踏面圆周的不同位置；用于采集踏面轮廓线的相机，线光源和相机随着轮对转动进行同步触发工作；尺寸辅助模块，利用每次触发工作采集的不同线光源形成的踏面轮廓线计算得到轮对直径；中央处理模块，接收相机采集到的踏面轮廓线并通过轮对直径矫正踏面轮廓线的拼接误差来形成踏面三维图像。本实用新型有效消除振动造成的误差，矫正踏面轮廓线后拼接得到准确的踏面三维图像，提高对轮对踏面缺陷的检测精准度，实现自动化检测，降低劳动强度，检测效率高。

Description

一种轮对踏面检测系统

技术领域

本实用新型涉及列车轮对检测技术领域，尤其涉及一种轮对踏面检测系统。

背景技术

轮对踏面是列车车轮与钢轨顶面接触的部分，轮对踏面的完好性是行车安全性的重要因素，在将列车轮对入库或出库时都需要对列车轮对进行检测，如果具有缺陷，则需要对轮对进行维修，才能有效的保障行车的安全性。轮对入库时，是以落轮的形式排放在作业线上进行检测，轮对踏面的缺陷包括踏面擦伤、局部凹陷、车轮踏面剥离、缺损、碾宽、粘有熔化金属等情况。传统的检测方式为人工目视检测，通过人眼来检查轮对踏面是否存在缺陷，劳动强度大、效率低下，检测标准难以统一，检测准确性低；还有采用磁粉检测的方式，检测时间长，清洗易造成污染，对于擦伤、凹陷类缺陷检测精度不高；还有采用线光源扫描轮廓线构成三维成像的方式，但在检测过程中由于轮对转动时会具有不可控的振动，从而导致每次采集到的踏面轮廓线存在一定的位置偏差，由这些踏面轮廓线拼接构成的踏面三维图像会出现波动现象，影响踏面缺陷检测的准确性。

实用新型内容

本实用新型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，提供一种轮对踏面检测系统，解决目前技术中轮对踏面检测误差大，准确性低，效率低下的问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种轮对踏面检测系统，包括：

用于带动轮对旋转的转动机构；

发射出沿轮对转动轴向的线性光至轮对踏面上形成踏面轮廓线的线光源，所述的线光源设置有至少三个并且照射在轮对踏面圆周的不同位置；

用于采集踏面轮廓线的相机，线光源和相机随着轮对转动进行同步触发工作；

尺寸辅助模块，利用每次触发工作采集的不同线光源形成的踏面轮廓线计算得到轮对直径；

中央处理模块，接收相机采集到的踏面轮廓线并通过轮对直径矫正踏面轮廓线的拼接误差来形成踏面三维图像。

本实用新型所述的轮对踏面检测系统通过线光源和相机来获得轮对的踏面轮廓线，线光源和相机在轮对转动一定角度后再次触发工作，从而在轮对转动一周后获得若干的踏面轮廓线，这些踏面轮廓线拼接形成量化的轮对整个圆周的踏面三维图像，并且在每次触发工作时可获得轮对踏面圆周不同位置处的踏面轮廓线，任选其中的三个踏面轮廓线，选择踏面轮廓线上的特征点通过计算即可得到轮对直径(圆周上任意不同位置三点可计算得到圆周直径)，从而确定出轮对的转动轴心位置，若相邻两次触发工作的轴心位置相同则代表轮对转动时未发生振动，则相邻两次触发工作的踏面轮廓线直接拼接，若相邻两次触发工作的轴心位置不同则代表轮对转动时发生振动使得踏面轮廓线的高度值存在偏差，则可以根据两次轴心位置的偏差矫正踏面轮廓线后再进行拼接，消除振动所带来的误差影响，最终得到矫正后的准确的整个轮对圆周的踏面三维图像，从而能实现对轮对踏面缺陷准确的检测，检测精度高，检测效率高。并且线光源设置有若干个，从而每个线光源所形成的踏面轮廓线都能独自拼接成一个完整的踏面三维图像，将这些若干个踏面三维图像进行融合，从而可以提高踏面三维数据在沿轮对转动方向上的测量精度。

进一步的，所述的线光源采用红外线激光，可以有效避免环境光的干扰，提高检测精度。

进一步的，所述的相机设置有若干个并与线光源一一对应，确保能清晰、准确采集踏面轮廓线，避免出现偏差。

进一步的，所述的线光源和相机设置有四组，利用任意三个线光源所形成的踏面轮廓线即可计算出轮对直径，一共四个线光源则可计算四次轮对直径，将四次的轮对直径取平均值可以提高对振动所造成偏差的矫正精确度。

进一步的，所述的转动机构包括托轮、驱动托轮转动的电机以及在电机上设置的用于获取转动信息的编码器，所述的托轮支撑在轮对下部来带动轮对转动，结构简单、紧凑，托轮可靠的带动轮对转动，而线光源和相机静置不动，轮对转动一周，线光源和相机间歇同步触发工作对轮对踏面的整个圆周形成若干的踏面轮廓线，通过编码器计数得到托轮的转速信息，同时线光源、相机每触发工作一次，编码器也进行了记录，由此可以计算出两个踏面轮廓线之间的圆周间距，最终将踏面轮廓线拼接成完整的踏面三维图像，得到轮对踏面的量化三维数据，有效提高检测结果的精准度。

进一步的，所述的托轮设置在轨道的内侧。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型所述的轮对踏面检测系统结构简单、紧凑，可以有效消除振动所带来的误差，最终得到矫正后的准确的完整的踏面三维图像，有效提高对轮对踏面缺陷的检测精准度，并且线光源设置有若干个，将每个线光源所得到的踏面三维图像进行融合，可以提高踏面三维数据在沿轮对转动方向上的测量精度，替代传统人工检测的方式，实现自动化检测，降低劳动强度，检测效率高，确保能及时的对踏面缺陷进行维修，提高行车安全性。

附图说明

图1为轮对踏面检测系统的结构示意图。

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。

本实用新型实施例公开的一种轮对踏面检测系统，结构简单，使用方便，有效替代人工，实现自动化检测，降低劳动强度，提高检测效率，有效消除振动偏差来提高检测精度，若轮对存在缺陷则可准确的进行维修，从而能保障轮对的踏面始终处于完好状态，提高行车安全性。

如图1所示，一种轮对踏面检测系统，主要包括转动机构5、线光源1、相机2、尺寸辅助模块3以及中央处理模块4；

线光源1发射出沿轮对转动轴向的线性光至轮对踏面上形成踏面轮廓线，相机2对轮对踏面进行拍照采集踏面轮廓线，线光源1和相机2位置不动，转动机构5用于带动轮对旋转，线光源1和相机2随着轮对转动进行同步触发工作，即轮对转动一定角度线光源1和相机2触发工作一次，从而轮对转动360°后得到若干的踏面轮廓线，将这些踏面轮廓线拼接起来即构成踏面三维图像；

在本实施例中，所述的线光源1设置有四个并且照射在轮对踏面圆周的不同位置，相机2设置有四个并与线光源1一一对应，分别对一个线光源1形成的踏面轮廓线进行采集；

由于轮对转动时的振动会使得每次相机2拍摄测得的踏面轮廓线的高度信息带有一定的偏差，通过轮对直径的计算来确定出轮对的转动轴心位置，利用转动轴心位置的偏差来对踏面轮廓线进行校正，从而消除踏面轮廓线的拼接误差，最终得到准确的整个轮对圆周的踏面三维图像，消除振动带来的误差。在本实施例中，尺寸辅助模块3用来计算轮对直径，由于线光源1设置有四个并且照射在轮对踏面圆周的不同位置，从而可在一次触发工作时在轮对圆周的不同位置产生四道踏面轮廓线，从而可以获得轮对圆周上的4个不同点(圆周上任意不同位置三点可计算得到圆周直径)，任选其中的3个点即可计算得到轮对直径，并且在一次触发工作中通过选取不同的踏面轮廓线可计算得到4个轮对直径，取平均值后可以提高对振动所造成偏差的矫正精确度；

相机2采集到的踏面轮廓线以及尺寸辅助模块3计算得到的轮对直径都发送给中央处理模块4，中央处理模块4将踏面轮廓线通过轮对直径矫正误差后进行拼接，最终得到轮对整个圆周的踏面三维图像，得到轮对踏面的量化三维数据，有效提高检测结果的精准度。

线光源设置有四个，每个线光源所形成的踏面轮廓线都能独自拼接成一个完整的踏面三维图像，将这些四个踏面三维图像进行融合，从而可以提高踏面三维数据在沿轮对转动方向上的测量精度。

在本实施例中，线光源1为红外线激光，可以有效避免环境光的干扰。

转动机构5采用托轮驱动结构，其包括托轮、驱动托轮转动的电机以及在电机上设置的用于获取转动信息的编码器，所述的托轮支撑在轮对下部，并且托轮设置在轨道的内侧，托轮设置有两个，在轮对进入到轮对踏面检测系统后，托轮升起与轮对接触并将轮对托起固定，电机驱动托轮转动从而托轮带动轮对转动，编码器计数得到托轮的转速信息，同时线光源1、相机2每触发工作一次，编码器也进行了记录，由此可以计算出两个踏面轮廓线之间的圆周间距，最终将所有的踏面轮廓线拼接起来，拼接时利用每条踏面轮廓线所对应的轮对直径来对踏面轮廓线进行矫正，最终得到完整的踏面三维图像，获得轮对踏面的量化三维数据后即可对踏面机械能缺陷检测，通过每个点高度数据是否异常即可判断该处是否存在缺陷，检测结构准确度高。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型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，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种轮对踏面检测系统，其特征在于，包括：

用于带动轮对旋转的转动机构(5)；

发射出沿轮对转动轴向的线性光至轮对踏面上形成踏面轮廓线的线光源(1)，所述的线光源(1)设置有至少三个并且照射在轮对踏面圆周的不同位置；

用于采集踏面轮廓线的相机(2)，线光源(1)和相机(2)随着轮对转动进行同步触发工作；

尺寸辅助模块(3)，利用每次触发工作采集的不同线光源(1)形成的踏面轮廓线计算得到轮对直径；

中央处理模块(4)，接收相机(2)采集到的踏面轮廓线并通过轮对直径矫正踏面轮廓线的拼接误差来形成踏面三维图像。

2.根据权利要求1所述的轮对踏面检测系统，其特征在于，所述的线光源(1)采用红外线激光。

3.根据权利要求1所述的轮对踏面检测系统，其特征在于，所述的相机(2)设置有若干个并与线光源(1)一一对应。

4.根据权利要求3所述的轮对踏面检测系统，其特征在于，所述的线光源(1)和相机(2)设置有四组。

5.根据权利要求1至4任一项所述的轮对踏面检测系统，其特征在于，所述的转动机构(5)包括托轮、驱动托轮转动的电机以及在电机上设置的用于获取转动信息的编码器，所述的托轮支撑在轮对下部来带动轮对转动。

6.根据权利要求5所述的轮对踏面检测系统，其特征在于，所述的托轮设置在轨道的内侧。

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