CN211291365U - 列车车轮尺寸测量设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种列车车轮尺寸测量设备；其中，水平测量部、第一支撑部和第二支撑部配合形成用于容纳待测量车轮的门架体；水平测量部可位于待测量车轮的上方，并且，水平测量部设有第一激光传感器和第二激光传感器，可分别用于测量车轮的轮轴轮廓和车轮轮廓；同时，处理单元分别与各激光传感器电连接，可获取各激光传感器测量得到的数据，进而可得到列车车轮的尺寸。基于上述结构，车轮在车辆段检修过程中，可进行自动化激光测量，得到车轮的尺寸；基于此，可提高测量效率，且能够保证精度、提供检测数据留存，适合自动化检测项目。

Description

列车车轮尺寸测量设备

技术领域

本申请涉及列车检修技术领域，特别是涉及一种列车车轮尺寸测量设备。

背景技术

随着铁路的高速发展，全国铁路营业里程达到13.1万公里，高速铁路达3万公里。铁路车辆在运行过程中，零部件会逐渐磨耗、腐蚀和损伤，为使车辆经常处于质量良好状态，确保行车安全并延长车辆使用寿命，必须对铁路车辆进行各种检查和修理工作。

铁路货车车轮在车辆段检修过程中，需要进行车轮尺寸测量。在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的测量技术主要依靠人工手动测量，测量精度和效率低。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的测量技术存在测量精度和效率低的问题，提供一种列车车轮尺寸测量设备。

为了实现目的，本申请实施例提供了一种列车车轮尺寸测量设备，包括：

测量门架，包括水平测量部、第一支撑部和第二支撑部；第一支撑部和第二支撑部分别连接水平测量部相对的两侧，使水平测量部高于待测量车轮；

第一激光传感器，用于测量待测量车轮的轮轴轮廓；第一激光传感器设于水平测量部上；

第二激光传感器，用于测量待测量车轮的车轮轮廓；水平测量部的第一侧和第二侧均设有第二激光传感器；第一侧和第二侧为相对的两侧；

处理单元，分别与各第一激光传感器和各第二激光传感器电连接。

在其中一个实施例中，第二激光传感器包括踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器。

第一侧设有踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器；第二侧设有踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器；处理单元分别与各踏面测量激光传感器和各轮缘测量激光传感器电连接。

在其中一个实施例中，在测量待测量车轮时，踏面测量激光传感器的激光线垂直向下投射在待测量车轮的踏面最高点，且踏面测量激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心重合。

在其中一个实施例中，在测量待测量车轮时，轮缘测量激光传感器位于待测量车轮轮缘的斜上方、轮缘测量激光传感器的激光线投射在待测量车轮的轮缘最高点，且轮缘测量激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心重合。

在其中一个实施例中，各踏面测量激光传感器和各轮缘测量激光传感器位于同一轴线上。

在其中一个实施例中，相对于轮缘测量激光传感器，踏面测量激光传感器靠近外侧设置。

在其中一个实施例中，在测量待测量车轮时，第一激光传感器位于待测量车轮的轴心正上方，且第一激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心线垂直。

在其中一个实施例中，水平测量部为平直杆体；第一激光传感器和各第二激光传感器通过转接板连接在平直杆体上。

在其中一个实施例中，处理单元分别通过RJ45接口与第一激光传感器、各第二激光传感器电连接。

在其中一个实施例中，第一支撑部连接第一侧，第二支撑部连接第二侧。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

列车车轮尺寸测量设备中，水平测量部、第一支撑部和第二支撑部配合形成用于容纳待测量车轮的门架体；水平测量部可位于待测量车轮的上方，并且，水平测量部设有第一激光传感器和第二激光传感器，可分别用于测量车轮的轮轴轮廓和车轮轮廓；同时，处理单元分别与各激光传感器电连接，可获取各激光传感器测量得到的数据，进而可得到列车车轮的尺寸。基于上述结构，车轮在车辆段检修过程中，可进行自动化激光测量，得到车轮的尺寸；基于此，可提高测量效率，且能够保证精度、提供检测数据留存，适合自动化检测项目。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中列车车轮尺寸测量设备的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中列车车轮尺寸测量设备的轮轴圆心测量示意图；

图3为一个实施例中列车车轮尺寸测量设备的车轮轮廓合并示意图；

图4为一个实施例中列车车轮尺寸测量设备的内侧距测量示意图；

图5为一个实施例中列车车轮尺寸测量设备的第二示意性结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“设于”、“第一侧”、“第二侧”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在传统的列车车轮检修过程中，需通过人工手动测量车轮尺寸，其精确度主要依赖于量具精度，且测量得到的数据无法留存复核。并且，传统技术还通过顶针式测量法，需要经常校准，测量效率和精度低。为此，本申请实施例在提高检修设备机械化、自动化的前提下，为提高测量精度及实现检测数据的留存，开发以激光为测量手段的检测设备，能够一次性完成车轮外形尺寸的测量。

在一个实施例中，提供了一种列车车轮尺寸测量设备，如图1所示，包括：

测量门架，包括水平测量部、第一支撑部和第二支撑部；第一支撑部和第二支撑部分别连接水平测量部相对的两侧，使水平测量部高于待测量车轮。

第一激光传感器，用于测量待测量车轮的轮轴轮廓；第一激光传感器设于水平测量部上。

第二激光传感器，用于测量待测量车轮的车轮轮廓；水平测量部的第一侧和第二侧均设有第二激光传感器；第一侧和第二侧为相对的两侧。

处理单元，分别与各第一激光传感器和各第二激光传感器电连接。

具体而言，第一支撑部和第二支撑部支撑起水平测量部，形成门架结构，门架结构内的目标区域能够容纳待测量车轮，便于水平测量部从上方向下测量待测量车轮。同时，水平测量部上设有多个激光传感器，用于测量待测量车轮的不同结构特征；具体地，水平测量部上设有用于测量轮轴轮廓的第一激光传感器，以及用于测量车轮轮廓的第二激光传感器。进一步地，水平测量部的第一侧和第二侧均设有第二激光传感器，可用于对应测量列车两侧的车轮；相对地，第一激光传感器可设于第一侧和第二侧的中间，用于测量连接两侧车轮的车轴；即，第一激光传感器和第二激光传感器在水平测量部上配合形成激光测量阵列，激光测量阵列可在待测量车轮的上方进行测量，能够一次性完成车轮外形尺寸的测量。此外，处理单元分别与各激光传感器电连接，可获取各激光传感器采集到的数据，得到车轮尺寸。

需要说明的是，水平测量部可为杆体、板体等，也可根据测量需求，由多个杆体、连接件等结构件组成，此处不做具体限定。第一支撑部和第二支撑部可为支撑杆、支撑架等，并且，两个支撑部可对应设于水平测量部的第一侧和第二侧，也可根据待测量车轮的传输方式，连接在水平测量部的其他位置，此处不做具体限定。应该注意的是，在对待测量车轮进行测量时，水平测量部至少有一部分可位于待测量车轮的上方，便于水平测量部上的激光传感器对车轮进行垂直测量。

第一激光传感器和第二激光传感器均可为激光位移传感器。在对待测量车轮进行测量时，第一激光传感器的激光平面覆盖轮轴的圆弧轮廓，可用于采集轮轴圆弧外形、车轮的轴心位置等数据；示例性地，第一激光传感器的激光平面可与车轴圆位于同一切面。在对待测量车轮进行测量时，第二激光传感器的激光平面至少覆盖车轮的踏面和轮缘，可用于采集车轮踏面和轮缘的数据。进一步地，位于一侧的第二激光传感器可由一个或多个激光位移传感器来实现，同样地，第一传感器可由至少一个激光位移传感器来实现。此外，第一激光传感器和各第二激光传感器可位于同一轴线上，也可根据测量需求，在水平测量部上错位设置，此处不做具体限定。应该注意的是，本申请实施例还可设有其他传感器，用于进一步测量车轮的其它尺寸，例如轮辐等。示例性地，激光位移传感器的型号可为LD-S系列、LD-P系列或LJ-V7000系列等，此处不做具体限定。

处理单元可用于获取各激光传感器采集得到的数据，并对获取到的数据进行处理，得到车轮尺寸及车轮轮廓图像等；此外，还可对数据进行存储或输出到终端或显示设备上。应该注意的是，处理单元对数据的处理过程可通过现有的区域匹配、拟合算法以及几何计算等来实现，无需涉及算法或程序上的改进。具体地，处理单元可为单片机、DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)或计算机设备等，此处不做具体限定。此外，处理单元可通过RJ45、RS232或串口等接口连接激光传感器，此处不做具体限定。

基于上述结构，能够快速对列车车轮进行自动精准测量及记录，操作检测便捷且精度高，能够大幅度提高检测效率，适合自动化检测项目。并且，由于激光传感器属于非接触测量方式，其工作情况稳定，能够有效减少测量设备的标定次数。进一步地，通过标定第一激光传感器与各第二激光传感器的空间位置，可进一步获取车轮的直径。

在一个示例中，如图2所示，第一激光传感器测量轴心得到的数据为一条弧线，处理单元通过该弧线可测量出轮轴的圆心位置。通过圆心与双侧的第二激光传感器描绘出的车轮线形的空间位置，即可计算出车轮的直径。

在一个实施例中，第二激光传感器包括踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器。

第一侧设有踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器；第二侧设有踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器。

处理单元分别与各踏面测量激光传感器和各轮缘测量激光传感器电连接。

具体而言，第二激光传感器至少包括用于测量踏面尺寸的激光位移传感器，和用于测量轮缘尺寸的激光位移传感器；水平测量部上至少设有两个踏面测量激光传感器和两个轮缘测量激光传感器，便于对列车车轮进行一次性测量，降低测量的复杂度，提高测量效率。同时，对踏面和轮缘分别采用对应的激光传感器进行测量，可进一步提高测量精度。

在一个示例中，如图3所示，处理单元可通过将踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器的数据，按照象形描绘的主力区域匹配，然后采用相似拟合的方法将分别测量的两端数据合并为同一个轮对的轮廓图形，即得到了车轮外形的数字化结果。

在一个示例中，如图4所示，双侧激光传感器之间的距离可通过标定得到。处理单元在获得双侧车轮的具体位置后，可通过位置上的测量得到车轮的内测距。

在一个实施例中，在测量待测量车轮时，踏面测量激光传感器的激光线垂直向下投射在待测量车轮的踏面最高点，且踏面测量激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心重合。

具体而言，踏面测量激光传感器可设置在待测量车轮的踏面斜45度上方，其激光线垂直向下、投射在踏面的最高点，并且，其激光平面与车轮轴线重合。基于上述结构，可快速获取车轮的踏面尺寸，减少数据处理过程，提高测量效率。

在一个实施例中，在测量待测量车轮时，轮缘测量激光传感器位于待测量车轮轮缘的斜上方、轮缘测量激光传感器的激光线投射在待测量车轮的轮缘最高点，且轮缘测量激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心重合。

具体而言，轮缘测量激光传感器可设置在待测量车轮的斜上方，例如，可位于待测量车轮踏面的斜45度上方或是斜60度上方等；同时，轮缘测量激光传感器的激光线投射在踏面的最高点、且其激光平面与车轮轴线重合。基于上述结构，可快速获取车轮的轮缘尺寸，减少数据处理过程，提高测量精度和效率。

在一个实施例中，各踏面测量激光传感器和各轮缘测量激光传感器位于同一轴线上。

具体而言，第二激光传感器中的各激光位移传感器可设于同一轴线上；基于上述结构，待测量车轮传输到测量门架内，可一次性完成踏面和轮缘的测量，无需再次移动或转动，进一步提高测量效率。

在一个实施例中，相对于轮缘测量激光传感器，踏面测量激光传感器靠近外侧设置。

具体而言，两侧的踏面测量激光传感器将轮缘测量激光传感器包围在中间；外侧的激光位移传感器可测量待测量车轮的踏面尺寸，内侧的激光位移传感器可测量待测量车轮的轮缘尺寸；基于此，可使本申请实施例的结构更为紧凑，节省设备的占用空间。进一步地，两侧的轮缘测量激光传感器可将第一激光传感器包围在中间，进一步减少设备的占用空间。

在一个实施例中，在测量待测量车轮时，第一激光传感器位于待测量车轮的轴心正上方，且第一激光传感器的激光平面与待测量车轮的轮轴轴心线垂直。

具体而言，第一激光传感器设置在待测量车轮的轴心正上方，激光平面与轮轴轴心线垂直，并且保证轮轴位于其有效测量范围内。基于此，可快速测量出轮轴的径向轮廓，简化数据处理过程，提高测量效率和精度。

在一个实施例中，如图5所示，水平测量部510为平直杆体；第一激光传感器520和各第二激光传感器530通过转接板连接在平直杆体上。

具体而言，水平测量部510可位于待测量车轮200的正上方，为一根平直杆体；各个传感器通过转接板安装至平直杆体上。基上述结构，可使各部件有统一的基准点，便于器件的标定且有利于测量精度的提升。应该注意的是，水平测量部可为金属杆体或复合材料杆体等，此处不做具体限定。

在一个实施例中，处理单元分别通过RJ45接口与第一激光传感器、各第二激光传感器电连接。

具体而言，处理单元与激光传感器之间，采用RJ45接口进行通信连接。示例性地，激光传感器可通过RJ45接口想处理单元发送测量得到的数据；处理单元可通过RJ45接口向激光传感器发送控制指令。基于上述结构，可有效提高测量数据传输的效率及可靠性。

在一个实施例中，第一支撑部连接第一侧，第二支撑部连接第二侧。

具体而言，水平测量部的第一侧和第二侧可设有上述支撑部，节省设备的占用空间，且方便待测量车轮的传输。进一步地，支撑部还可设有可调伸缩机构，便于调节水平测量部的高度，满足不同规格的列车车轮的检测，提高本申请实施例的适用性。

在一个实施例中，如图5所示，水平测量部510位于车轮200正上方，为一根平直金属结构体；水平测量部510需要在两端进行安装固定，保证轮对最高点在激光传感器的有效测量范围内。进一步地，通过多个激光位移传感器组合形成的阵列，对目标区域中的车轮进行外形扫描，各激光位移传感器可以获取到各自扫描范围区域内的轮对外形尺寸，进而通过拟合算法，可将各不同区域的激光线形进行合并，测量出车轮外形尺寸。

在一个示例中，如图5所示，第二激光传感器530中，外侧的2个为踏面测量激光传感器，内侧的2个为轮缘测量激光传感器。

在一个示例中，踏面测量激光传感器可位于踏面斜45度上方，通过照射出的激光线形采集车轮踏面方向轮廓。当车轮到达该传感器下方时，可通过统一指令采集同一切面的车轮踏面的轮廓。

在一个示例中，轮缘测量传感器可位于车轮轮缘斜45度上方，通过照射出的激光线形采集车轮轮缘方向轮廓。当车轮到达该传感器下方时，可通过统一指令采集同一切面的车轮轮缘的轮廓。

在一个示例中，第一激光传感器520位于车轴上方，与车轴圆为同一切面。通过照射出的激光线形采集车轴外形的圆弧罗阔。当车轴到达该传感器下方时，可通过统一指令采集车轴外形轮廓。

基于此，本申请实施例可通过激光传感器阵列进行铁路货车车轮外形尺寸的测量，能够应用于铁路货车车轮的外形尺寸检测工序。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，包括：

测量门架，包括水平测量部、第一支撑部和第二支撑部；所述第一支撑部和所述第二支撑部分别连接所述水平测量部相对的两侧，使所述水平测量部高于待测量车轮；

第一激光传感器，用于测量所述待测量车轮的轮轴轮廓；所述第一激光传感器设于所述水平测量部上；

第二激光传感器，用于测量所述待测量车轮的车轮轮廓；所述水平测量部的第一侧和第二侧均设有所述第二激光传感器；所述第一侧和所述第二侧为相对的两侧；

处理单元，分别与各所述第一激光传感器和各所述第二激光传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，所述第二激光传感器包括踏面测量激光传感器和轮缘测量激光传感器；

所述第一侧设有所述踏面测量激光传感器和所述轮缘测量激光传感器；

所述第二侧设有所述踏面测量激光传感器和所述轮缘测量激光传感器；

所述处理单元分别与各所述踏面测量激光传感器和各所述轮缘测量激光传感器电连接。

3.根据权利要求2所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，

在测量所述待测量车轮时，所述踏面测量激光传感器的激光线垂直向下投射在所述待测量车轮的踏面最高点，且所述踏面测量激光传感器的激光平面与所述待测量车轮的轮轴轴心重合。

4.根据权利要求2所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，

在测量所述待测量车轮时，所述轮缘测量激光传感器位于所述待测量车轮轮缘的斜上方、所述轮缘测量激光传感器的激光线投射在所述待测量车轮的轮缘最高点，且所述轮缘测量激光传感器的激光平面与所述待测量车轮的轮轴轴心重合。

5.根据权利要求2所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，各所述踏面测量激光传感器和各所述轮缘测量激光传感器位于同一轴线上。

6.根据权利要求5所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，

相对于所述轮缘测量激光传感器，所述踏面测量激光传感器靠近外侧设置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，

在测量所述待测量车轮时，所述第一激光传感器位于所述待测量车轮的轴心正上方，且所述第一激光传感器的激光平面与所述待测量车轮的轮轴轴心线垂直。

8.根据权利要求1至6任一项所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，所述水平测量部为平直杆体；

所述第一激光传感器和各所述第二激光传感器通过转接板连接在所述平直杆体上。

9.根据权利要求1至6任一项所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，所述处理单元分别通过RJ45接口与所述第一激光传感器、各所述第二激光传感器电连接。

10.根据权利要求1至6任一项所述的列车车轮尺寸测量设备，其特征在于，所述第一支撑部连接所述第一侧，所述第二支撑部连接所述第二侧。

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