CN220250950U - 一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，所述装置包括机械结构子系统、视觉测量子系统、控制子系统；所述机械机构子系统通过齿轮齿条导轨进行移动；所述视觉测量子系统包括多组相机与激光器构成的检测系统；所述视觉测量子系统的相机与激光器经由连接架与机械结构子系统的龙门架结构连接固定；所述控制子系统包括硬件控制器与中控单元，通过控制器接收到中控单元传递的信息，控制各个子系统工作、待机或者停机，利用机械结构子系统控制运动行走以及视觉测量子系统控制拍照测量。本实用新型可以对铝合金地铁底架进行快速、精确测量，测量数据自动存储并能生成电子检测报告，提高车辆交检测量效率。

Description

一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，属于地铁底架生产组装与质量评价技术领域。

背景技术

底架是铝合金车体结构中的主要核心部件，由地板、边梁、牵引梁、枕梁、端梁等部件组对焊接而成，制造工艺极其复杂。底架是车辆其他部件和设备的安装基础，如吊装各类电器设备和布线，连接枕梁与转向架，传递动力，连接车钩缓冲装置等。车辆各关键部件的装配接口均是在底架组焊合成后整体加工而成，因此，如何保证各种接口尺寸以满足技术要求是底架加工工艺的难点所在，如何规范底架加工标准化作业是解决生产瓶颈和提高产能的的关键所在。

目前铝合金底架组成的测量都通过人加测量工具完成各检测尺寸的测量，测量一个底架最终尺寸至少需要两三个人同时配合完成测量，所用的工具有钢卷尺、手持式莱卡仪，伸缩尺、平尺及各种辅助设施，每个底架最终测量需要一天左右，并且所有的尺寸最终确认都需要通过目视来完成。传统的大尺寸测量技术操作复杂、测量效率低，有时还必须借助于昂贵的机械夹具，车底架测量是一个重复性较强的工作，对于操作工人而言的枯燥乏味的重复性劳动，且测量误差大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，可以对车体底架关键部位进行快速、精确测量，降低员工的劳动强度，提高车辆测量交检效率，同时可将数据反馈给相关人员进行研究，为优化车体结构，提高产品质量，降耗增效打下基础。

为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本实用新型提供了一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，包括：机械结构子系统、视觉测量子系统、控制子系统、软件计算子系统；

所述机械结构子系统包括齿轮齿条直线运动导轨以及设置于齿轮齿条直线运动导轨上的龙门架机构；

所述视觉测量子系统包括视觉测量单元、光电测距传感系统、基准靶标，所述光电测距传感系统、视觉测量单元均安装于龙门架机构上，所述基准靶标对称布置于相邻齿轮齿条直线运动导轨的地面上；

所述控制子系统与机械结构子系统、视觉测量子系统相连接，用于控制机械结构子系统与视觉测量子系统进行车体底架测量，获取测量结果；

所述软件计算子系统与控制子系统相连接，用于对测量结果进行计算并输出电子检测报告。

进一步的，所述龙门架机构的主体均采用矩形截面，龙门架两侧立柱采用齿轮齿条驱动，每侧铺两条轨道，行走采用直线导轨结构。

进一步的，所述视觉测量单元包括相机和结构光生成设备，所述结构光生成设备用于在车体底架表面投射结构光，所述相机用于对投射的结构光影像进行拍照。

进一步的，所述视觉测量单元包括顶端视觉测量单元、侧面视觉测量单元、下侧视觉测量单元、上侧视觉测量单元以及空簧面视觉测量单元，所述顶端视觉测量单元和上侧视觉测量单元用于检测车底架表面，所述、侧面视觉测量单元用于测量车底架侧面，所述下侧视觉测量单元、空簧面视觉测量单元分别用于测量底架的挠度以及空簧面平面度。

进一步的，所述光电测距传感系统包括光电传感器和摄影测量相机，用于测量定位视觉测量单元随龙门结构运动时的空间位置。

进一步的，所述下侧视觉测量单元、空簧面视觉测量单元通过伸缩机构安装于龙门架机构上。

进一步的，所述控制子系统包括控制器、电动执行器、视觉检测系统、电气控制系统以及气动控制系统，所述控制器用于实现多个视觉测量单元的同步触发，所述电动执行器用于实现在宽度一定范围内的所有车体底架精确测量；所述视觉检测系统控制相机拍摄，所述电气控制系统用于进行测量装置电气连接，所述气动控制系统用于控制空簧面的伸缩机构运动。

进一步的，还包括警示电铃、紧急停机按钮、工作限位开关、极限限位开关以及接地、相序、短路、缺相、欠压、过压、过热、超速、限位、过流和过载保护装置，所述警示电铃用于在底架智能化测量装置发生故障时报警、前后移动超过设定值时报警，所述紧急停机按钮用于在按钮按下时，停止底架智能化测量装置动作。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型提供一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，利用视觉测量单元对铝合金地铁及动车组车体底架关键部位进行快速、精确测量，后续并可推广到铁路客车、动车组项目中实施应用，车体底架智能化检测系统经创新改造后，还可应用到轨道车辆其它部件的相关尺寸的测量。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置的结构示意图。

图中：1、龙门架机构；2、龙门运动基座；3、齿轮齿条直线运动导轨；4、伸缩机构；5、龙门运动基座安装座；6、顶端视觉测量单元；7、侧面视觉测量单元；8、下侧视觉测量单元；9、上侧视觉测量单元；10、空簧面视觉测量单元；11、光电测距传感器；12、基准靶标；13、操作台；14、控制器；15、配电箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例介绍一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，机械结构子系统、视觉测量子系统、控制子系统；

机械结构子系统，包括龙门架机构1、齿轮齿条直线运动导轨3、伸缩机构4；龙门架主体结构用于布置视觉测量子系统，龙门框架主体均采用矩形截面，龙门架两侧立柱采用齿轮齿条驱动，每侧铺两条轨道，行走采用直线导轨结构；为测量空簧面，采用伸缩测量机构，采用双滑块悬臂结构。

视觉测量子系统，包括视觉测量单元、光电测距传感系统，基准靶标12，视觉测量子系统通过电缆与控制子系统进行连接；

由相机和结构光生成设备组成的视觉测量单元对称布置在在龙门架机构1的两侧，结构光投射在车体底架表面，相机对结构光投射影像进行拍照，顶端的视觉测量单元用于检测车底架表面，侧面的视觉测量单元用于测量车底架侧面，另外还有两套可伸缩的视觉测量测量单元，用于测量底架空簧面平面度。四个左右分布的视觉测量单元用于检测底架落胎时工件的起始点以及终点，以便在底架长度方向和龙门轨道间存在偏转角时可以对视觉测量单元空间位置进行修正；光电测距传感系统由光电传感器、摄影测量相机组成，用于测量定位视觉测量单元随龙门结构运动时的空间位置；地面对称布置基准靶标12，用来对视觉传感器系统进行标定，辅助进行尺寸测量。

控制子系统由控制器14、相机同步触发器和上位机通信功能模块构成，包括硬件控制柜、工控机、相机检测系统、PLC中控系统、IPC控制系统、电气控制系统、视觉控制系统、气动控制系统等，控制子系统通过控制机械结构子系统与视觉测量子系统进行车体底架测量。由控制器14实现多个相机的同步触发，从而实现车体底架的同时测量；通过控制器14通信模块，与触摸屏，上位机控制软件连接；由电动执行器搭载视觉测量单元，电动执行器满足在宽度一定范围内的所有车体底架精确测量；由视觉检测系统控制相机拍摄，由电气控制系统进行测量装置电气连接，由气动控制系统控制空簧面伸缩检测机构运动。

在进一步实施例中，所述铝合金地铁及动车组车体底架智能化测量装置，运行过程有警示电铃，在底架智能化测量装置发生故障时报警、前后移动超过设定值时报警。

在进一步实施例中，控制器14上设有紧急停机按钮，按钮按下时停止底架智能化测量装置动作。

在进一步实施例中，底架智能化测量装置设有工作限位开关和极限限位开关、设有接地、相序、短路、缺相、欠压、过压、过热、超速、限位、过流和过载保护。

在进一步实施例中，所述铝合金地铁及动车组车体底架智能化测量装置，地面对称布置基准靶标12，用于测量底架上下口宽度尺寸。

在进一步实施例中，空簧面测量伸缩机构4设有气压表，用于显示伸缩机构4气动气压。

本实用新型还提供了所述铝合金地铁及动车组车体底架智能化测量装置的工作方法，所述铝合金地铁及动车组车体底架智能化测量装置视觉测量子系统设有多个传感器，各个传感器的布置与需要采集的底架信息有关；传感器对称布置在龙门结构的两侧，龙门架运动机构采用齿轮齿条形式，通过龙门架运动机构带动视觉测量单元在滑道上行走，智能化测量装置作业时，根据设定的位置点行走定位；视觉测量单元由相机和结构光生成设备组成，顶端的视觉测量单元用于检测底架表面尺寸，侧面的视觉测量单元用于测量底架侧面尺寸，可伸缩的视觉测量测量单元用于测量底架空簧面平面度，四个左右分布的视觉测量单元用于检测底架落胎时工件的起始点以及终点，在底架长度方向和龙门轨道间存在偏转角时，对视觉测量单元空间位置进行修正；光电测距传感系统用于测量定位视觉测量单元随龙门结构运动时的空间位置；地面对称布置基准靶标12，用来对视觉传感器系统进行标定，通过视觉传感器位置标定从而对整个底架尺寸信息进行测量；地面对称布置基准靶标12，用来对视觉传感器系统进行标定，通过视觉传感器位置标定从而对整个底架尺寸信息进行测量；测量装置运行过程中，警示电铃会在装置发生故障时报警、前后移动超过设定值时报警，同时控制器14上设有紧急停机按钮，可在发生意外的情况下进行紧急停机，防止智能化测量装置运行过程遭受破坏。

下面结合一个优选实施例，对上述实施例中涉及到的内容进行说明。

本实用新型的顶端视觉测量单元6、侧面视觉测量单元7、下侧视觉测量单元8、上侧视觉测量单元9、空簧面视觉测量单元10、光电测距传感系统具有外壳，且外壳顶部设置有传感器接线入口。

根据图1，底架智能化测量装置工作时，配电箱15对整个测量装置进行供电，控制器14控制龙门架机构1沿着龙门运动基座安装座5上的龙门运动基座2，通过齿轮齿条直线运动导轨3进行行走以带动视觉测量子系统，操作台13通过相应控制指令对控制器14发送相应指令以完成预设动作，龙门架机构1对称布置多个视觉测量单元，视觉测量单元由相机和结构光生成设备组成，顶端的视觉测量单元检测底架表面尺寸，侧面的视觉测量单元测量底架侧面尺寸，空簧面视觉测量单元10搭载于伸缩机构4上以测量底架空簧面平面度，四个左右分布的视觉测量单元——下侧视觉测量单元8、上侧视觉测量单元9检测、以及光电测距传感器11对底架落胎时工件的起始点以及终点进行检测，在底架长度方向和龙门轨道间存在偏转角时，对视觉测量单元空间位置进行修正，地面对称布置的基准靶标12对视觉传感器系统进行标定，通过构建三维空间模型对整个底架尺寸信息进行测量。

本实用新型的铝合金地铁及动车组车体底架智能化测量装置，其底架智能化测量装置和龙门机械运动系统、视觉传感器系统控制器14集成到一起，只需根据车体底架智能化测量控制系统的结构进行传感器型号的选择和位置的布置，无需针对该系统设计开发尚未问世的、特有功能的部件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，包括：机械结构子系统、视觉测量子系统、控制子系统、软件计算子系统；

所述机械结构子系统包括齿轮齿条直线运动导轨以及设置于齿轮齿条直线运动导轨上的龙门架机构；

所述视觉测量子系统包括视觉测量单元、光电测距传感系统、基准靶标，所述光电测距传感系统、视觉测量单元均安装于龙门架机构上，所述基准靶标对称布置于相邻齿轮齿条直线运动导轨的地面上；

所述控制子系统与机械结构子系统、视觉测量子系统相连接，用于控制机械结构子系统与视觉测量子系统进行车体底架测量，获取测量结果；

所述软件计算子系统与控制子系统相连接，用于对测量结果进行计算并输出电子检测报告。

2.根据权利要求1所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述龙门架机构的主体均采用矩形截面，龙门架两侧立柱采用齿轮齿条驱动，每侧铺两条轨道，行走采用直线导轨结构。

3.根据权利要求1所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述视觉测量单元包括相机和结构光生成设备，所述结构光生成设备用于在车体底架表面投射结构光，所述相机用于对投射的结构光影像进行拍照。

4.根据权利要求1所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述视觉测量单元包括顶端视觉测量单元、侧面视觉测量单元、下侧视觉测量单元、上侧视觉测量单元以及空簧面视觉测量单元，所述顶端视觉测量单元和上侧视觉测量单元用于检测车底架表面，所述、侧面视觉测量单元用于测量车底架侧面，所述下侧视觉测量单元、空簧面视觉测量单元分别用于测量底架的挠度以及空簧面平面度。

5.根据权利要求1所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述光电测距传感系统包括光电传感器和摄影测量相机，用于测量定位视觉测量单元随龙门结构运动时的空间位置。

6.根据权利要求4所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述下侧视觉测量单元、空簧面视觉测量单元通过伸缩机构安装于龙门架机构上。

7.根据权利要求6所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，所述控制子系统包括控制器、电动执行器、视觉检测系统、电气控制系统以及气动控制系统，所述控制器用于实现多个视觉测量单元的同步触发，所述电动执行器用于实现在宽度一定范围内的所有车体底架精确测量；所述视觉检测系统控制相机拍摄，所述电气控制系统用于进行测量装置电气连接，所述气动控制系统用于控制空簧面的伸缩机构运动。

8.根据权利要求1所述的铝合金地铁车体底架智能化测量装置，其特征在于，还包括警示电铃、紧急停机按钮、工作限位开关、极限限位开关以及接地、相序、短路、缺相、欠压、过压、过热、超速、限位、过流和过载保护装置，所述警示电铃用于在底架智能化测量装置发生故障时报警、前后移动超过设定值时报警，所述紧急停机按钮用于在按钮按下时，停止底架智能化测量装置动作。