DE3522809A1 - Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzen - Google Patents
Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzenInfo
- Publication number
- DE3522809A1 DE3522809A1 DE19853522809 DE3522809A DE3522809A1 DE 3522809 A1 DE3522809 A1 DE 3522809A1 DE 19853522809 DE19853522809 DE 19853522809 DE 3522809 A DE3522809 A DE 3522809A DE 3522809 A1 DE3522809 A1 DE 3522809A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- measuring
- wheel
- points
- distance
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchmesser
bestimmung der Räder von Radsätzen sowie eine Meßan
lage hierzu.
Es sind im Stand der Technik vielerlei Einrichtungen
und Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers der
Räder von Radsätzen bekannt und es ist hierbei immer
notwendig, die zu vermessenden Radsätze zur Durchfüh
rung des Meßverfahrens aus dem Fahrzeug auszubauen und
in einen entsprechenden Meßstand einzubringen. Soweit
ein Ausbau des Radsatzes im Rahmen vorgeschriebener
Wartungsarbeiten erfolgen kann, ist der notwendige
Ausbau eines zu vermessenden Radsatzes nicht störend.
In vielen Fällen muß jedoch eine Durchmesserbestimmung
außerhalb des Zeitraums der beschriebenen Wartungsar
beiten durchgeführt werden, beispielsweise um im
Rahmen prophylaktischer Untersuchungen die Durchmes
sergleichheit der Räder eines Radsatzes oder der Räder
der Radsätze eines Drehgestells zu bestimmen oder aber
um Einstelldaten für eine Unterflurreprofilierungsma
schine zu liefern, die ja eine Reprofilierung ohne den
Ausbau der Radsätze durchführen kann. Bei der Durch
messerbestimmung als Vorbereitung für eine Reprofi
lierung auf einer Unterflurreprofilierungsmaschine und
bei der genannten prophylaktischen Durchmesserbe
stimmung zur Überprüfung, ob die gewünschte oder
notwendige Durchmessergleichheit noch vorliegt, wurde
es als vorteilhaft erkannt, wenn die Durchmesserbe
stimmung mindestens am langsam fahrenden Fahrzeug
durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Meßanlage vorzuschlagen zur Er
möglichung einer Durchmesserbestimmung an Rädern von
eingebauten Radsätzen während der Fahrt des Fahr
zeuges.
Verfahrensmäßig ist diese Aufgabe der Erfindung
dadurch gelöst, daß ein Radsatz mit zu vermessenden
Rädern auf je einer Schiene, die eine Laufebene
bilden, abgerollt und deren Rollgeschwindigkeit be
stimmt wird, daß in einer lateral vorbestimmten
Meßebene das zeitliche und räumliche Erreichen von in
dieser Ebene in einem bekannten Abstand zueinander und
zu mindestens einem Referenzpunkt liegenden Meßpunkten
durch in der Meßebene liegende Oberflächenpunkte jedes
Rades ermittelt und sodann mit Hilfe der Zeitwerte, an
denen die Meßpunkte erreicht werden, der genannten
Geschwindigkeit und der Abstände der Meßpunkte unter
einander und zu mindestens einem weiteren Referenz
punkt der Durchmesser des zugehörigen Rades errechnet
wird. Es wird somit der Raddurchmesser eines in ein
Schienenfahrzeug eingebauten Radsatzes in der Abroll
ebene des Rades beim Überrollen der Meßanlage gemessen
dergestalt, daß mehrere berührungslos arbeitende Ab
standstaster das Rad in der Meßebene antasten, wobei
gleichzeitig die Geschwindigkeit des Rades, beispiels
weise durch eine Doppellichtschranke, erfaßt wird, so
daß eine Auswerteeinheit in die Lage versetzt wird,
aus den Antastzeitpunkten, den vorab ermittelten
Ansprechpunkten der Taster und aus der Geschwindigkeit
den Durchmesser durch eine Kreisberechnung zu er
mitteln. Hierbei ist es wichtig festzustellen, daß als
berührungslose Abstandstaster nicht nur optisch
arbeitende Abstandstaster in Frage kommen, sondern daß
durchaus auch Abstandstaster, die ultraschall
akustisch, induktiv, hochfrequent elektromagnetisch
oder faseroptisch arbeiten, einsetzbar sind. Hierbei
kann die Meßanlage als solche pro eingesetztem Taster
einen Meßpunkt auf dem zu messenden Kreis erfassen. Da
ein Kreis durch drei Punkte definiert ist, genügt es
im Prinzip zwei berührungslos arbeitende Taster
einzusetzen, weil der dritte Punkt, der Abrollpunkt
auf der Schiene, also der Abrollebene, sein kann. Es
ist jedoch auch möglich als dritten Punkt einen von
einem Taster ermittelten Punkt zu verwenden. Die
Genauigkeit des Ergebnisses läßt sich durch die
Anwendung mehrerer Taster - in der Praxis können dies
bis zu 10 Taster sein - verbessern, wodurch eine
Überbestimmtheit des Kreises herbeigeführt wird.
welche jedoch die Anwendung eines mathematisch aus
gleichenden Rechenvorganges ermöglicht. Es ist dies
das sogen. Newton-Kantorowitsch-Verfahren. Dieses
Verfahren braucht zu Beginn der Rechnung einen
Startwert, der so nahe am Endergebnis liegen muß, daß
eine Konvergenz der Rechnung gegeben ist. Dieser
Startwert wird durch Einsetzen mindestens dreier der
Meßpunkte in die Kreisgleichgung gewonnen. Der Start
wert wird nun durch nach der Newton-Kantorowitsch-
Matrix ermittelte Korrekturwerte verbessert und so
schrittweise dem Bestanpassungspunkt näher gedrückt. Es
sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die
Anzahl der verwendeten Taster prinzipiell nach oben
nicht begrenzt ist.
Es muß daher darauf hingewiesen werden, daß die
Geschwindigkeit keineswegs konstant sein muß. Es kann
ebenso eine beschleunigte oder verzögerte Bewegung
erfaßt werden.
Vorzugsweise kann die Geschwindigkeit des Rades durch
eine Doppellichtschranke gemessen werden, wobei zu
nächst davon ausgegangen wird, daß das Rad mit
konstanter Geschwindigkeit über die Meßanlage rollt,
so daß die Geschwindigkeit zur Vermeidung von Fehlern
zweimal bestimmt werden kann, nämlich durch Bildung
der Zeitdifferenz zwischen dem Eintritt in die erste
Lichtschranke und dem Eintritt in die zweite Licht
schranke. Die bekannte Länge der Meßstrecke dividiert
durch die Zeitdifferenz ergibt eine Geschwindigkeit.
Eine zweite Geschwindigkeit wird erhalten durch
Division der bekannten Länge der Meßstrecke mit der
Zeitdifferenz zwischen Verlassen der ersten Licht
schranke und dem Verlassen der zweiten Lichtschranke.
So ist denn auch nach einer Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die
Rollgeschwindigkeit mindestens zweifach durch Messung
des Zeitbedarfs für das Durchrollen einer definierten
Meßstrecke oder mehrerer definierter Teilmeßstrecken
bestimmt wird. Hierdurch kann dann gleichzeitig auch
eine Beschleunigung oder Verzögerung erfaßt werden.
Ebenso ist nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in
einer einzigen Meßstrecke eine doppelte Zeitmessung
durchgeführt wird durch Messung des Zeitbedarfs
zwischen dem Erreichen einer Eingangsmeßschranke und
dem Erreichen einer Ausgangsmeßschranke sowie durch
Messung des Zeitbedarfs zwischen dem Verlassen der
Eingangsmeßschranke und dem Verlassen der Ausgangs
meßschranke.
Da die Länge der Meßstrecke bekannt ist, kann diese
als konstante Größe in einem Speicher einer Auswert
einrichtung oder eines Rechners abgespeichert sein und
es muß dann zur Geschwindigkeitsbestimmung lediglich
als variable Größe der in eben genannter Weise
ermittelte Zeitbedarf für das Durchrollen der Meß
strecke festgestellt und in den Rechner oder die
Auswerteinrichtung eingegeben werden.
Eine Meßanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeichnet sich aus durch den Anfang und das
Ende einer Meßstrecke markierende Schalteinrichtungen
mindestens zur Erfassung der Ankunft eines Rades eines
Radsatzes im Schaltbereich, durch je Rad mindestens
zwei berührungslos arbeitende Abstandstaster, je Rad
eines Radsatzes eine eine Laufebene bildende Schiene
sowie eine Auswerteinrichtung und eine Zeiterfassungs
einrichtung, wobei die Abstandstaster unterhalb der
Laufebene angeordnet sind und deren definierte Tast
punkte alle im wesentlichen in einer gemeinsamen, dem
jeweiligen Rad zugeordneten Meßebene liegen und wobei
die Schalteinrichtungen und die Abstandstaster mit der
Zeiterfassungseinrichtung und mit der Auswerteinrich
tung verbunden sind. Die den Anfang und das Ende einer
Meßstrecke markierenden Schalteinrichtungen können
hierbei unterschiedlichster Art sein. Es müssen
lediglich solche Einrichtungen sein, mit denen festge
stellt werden kann, wann der Prüfling in die Meß
strecke eintritt und wann der Prüfling die Meßstrecke
wieder verläßt. Hierbei müssen die Einrichtungen
geeignet sein den Eintritt des Prüflings in die
Meßstrecke und den Austritt des Prüflings aus der
Meßstrecke so zu erfassen, daß die Meßstrecke selbst
nicht durch die Abmessungen des Prüflings verfälscht
wird. Im vorliegenden Fall wäre beispielsweise ein
elektrischer Kontakt in der Schiene, der von einem Rad
überrollt wird, denkbar. Der ermittelte Zeitbedarf
kann dann abgespeichert werden und unter Verwendung
des bekannten Weges der Meßstrecke in einer Auswert
einrichtung oder einem Rechner unter Verwendung der
ermittelten Zeit die Geschwindigkeit des Rades oder
Radsatzes ermittelt werden. Vorzugsweise innerhalb
dieser Meßstrecke, aber nicht notwendigerweise dort,
wird über berührungslose Abstandstaster in einer
definierten Meßebene das zu vermessende Rad an seiner
Umfangsfläche angetastet. Hierbei liegt der Ort der
Antastpunkte durch eine entsprechende Einstellung an
den berührungslos arbeitenden Tasteinrichtungen fest
und es wird von den berührungslos arbeitenden Tastein
richtungen lediglich das tatsächliche Erreichen dieses
Ortes durch einen Oberflächenpunkt auf der Umfangs
fläche des angetasteten Rades signalisiert. Dies kann
durch die Auslösung eines elektrischen Schaltvorganges
erfolgen. Hierbei sind die berührungslos arbeitenden
Abstandstaster unterhalb der Laufebene oder Abroll
ebene angeordnet, so daß sie während des Überrollvor
ganges die Bauelemente des Schienenfahrzeuges nicht
stören.
Bei dem Meßvorgang werden jeweils die Zwischenzeiten,
zu denen ein berührungslos angetasteter Meßpunkt
erreicht wird, über eine Zeiterfassungseinrichtung
erfaßt und von einer Auswerteinrichtung weiter verar
beitet. Es ist dann möglich über die Auswerteinrich
tung für jeden Tastpunkt eine Korrekturstrecke durch
Bildung der Zeitdifferenz des jeweiligen Tasters zum
Ansprechaugenblick z. B. des ersten Tasters multi
pliziert mit der ermittelten Geschwindigkeit zu bilden
und damit die Lage der anderen Ansprechpunkte ver
schieben, so daß sich sozusagen eine berührungsfreie
Lehre rechnerintern um das Rad schließt. Der in der
Auswerteinrichtung vorhandene Digitalrechner kann dann
mit solchen Daten eine Bestanpassung an eine Kreis
gleichung mit den drei Unbekannten "Mittelpunktslage
in x-Richtung, Mittelpunktslage in y-Richtung und
Radius" an die oben ermittelten Meßpunkte nach dem
bereits erwähnten Newton-Kantorowitsch-Verfahren
iterativ durchführen.
Vorzugsweise sind die Abstandstaster in der Meßanlage
so ausgerichtet, daß die Tastpunkte zwischen den
Anfang und das Ende der Meßstrecke markierenden
Schalteinrichtungen liegen. Dies hat den Vorteil, daß
alle Daten der Auswerteinrichtung zur Verfügung
stehen, wenn die Meßstrecke durchlaufen ist. Es wäre
auch möglich zunächst zur Geschwindigkeitsbestimmung
den Radsatz die genannte Meßstrecke durchlaufen zu
lassen und erst nachfolgend jedes Rad über berührungs
lose Meßtaster in der bereits dargelegten Weise an
seiner Umfangsfläche anzutasten. Dies hätte jedoch den
Nachteil des höheren Zeitbedarfs und den Nachteil der
Unsicherheit in der Geschwindigkeitsaussage. Es würde
dies nämlich voraussetzen, daß der Radsatz während des
Antastens der Umfangsflächen seiner Räder die gleiche
Geschwindigkeit oder die gleiche Beschleunigung auf
weist wie vorher in der Meßstrecke zur Bestimmung
seiner Geschwindigkeit oder seiner Beschleunigung.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die
Meßanlage dadurch vereinfacht werden, daß mindestens
die das Ende der Meßstrecke markierende Schaltein
richtung von einem berührungslos arbeitenden Abstands
taster gebildet wird. Da die Lage der Meßpunkte der
berührungslos arbeitenden Abstandstaster bekannt ist,
kann ja ohne weiteres auch die Entfernung zwischen dem
Beginn der Meßstrecke und dem Antastpunkt des Ab
standstasters bestimmt werden. Da bei Erreichen der
Tastpunkte solcher Abstandstaster Zwischenzeiten ge
bildet werden, können diese Zeiten, verbunden mit der
ermittelbaren Strecke zwischen Meßstreckenanfang und
Tastpunkt des Abstandstasters, ebenso zur Geschwindig
keitsermittlung des angetasteten Rades dienen.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
die berührungslos arbeitenden Taster um eine Achse
senkrecht zur Meßebene schwenkbar und feststellbar
angeordnet sind. Hierdurch kann die Meßanlage auf
unterschiedliche Durchmesserbereiche von zu ver
messenden Rädern einfach einjustiert werden.
Wiederum eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß als Abstandstaster fotoelektrische Schalter zum
Erkennen eines Objektes in fest eingestellter Entfer
nung verwendet werden. Solche Einrichtungen sind im
Handel erhältlich und haben sich in ihrer Funktion
bewährt. Sie werden normalerweise für die Positionie
rung eines Werkstückes mit einer bestimmten Werkstück
fläche auf einen vorgegebenen Punkt verwendet. In
diesem vorgegebenen Punkt liegt dann der Tastpunkt des
fotoelektrischen Schalters, der dann, wenn von der
entsprechenden Werkstückfläche dieser Punkt erreicht
wird, eine elektrische Schaltung ausführt und hier
durch beispielsweise einen Verschiebeantrieb oder
solche Einrichtungen, die das Werkstück tragen und
bewegen, stillsetzt. Es hat sich gezeigt, daß solche
Einrichtungen auch geeignet sind die Umfangsfläche
eines rollenden Rades eines Radsatzes anzutasten und
hierbei dann, wenn diese Umfangsfläche im Tastpunkt
angekommen ist, eine Schaltung durchzuführen. Da die
Lage des Tastpunktes solcher Einrichtungen exakt
definierbar ist, weiß man, wo sich ein bestimmter
Koordinatenpunkt der Oberfläche der Umfangsfläche
eines Rades zum Zeitpunkt der Schaltung befunden hat.
Diese Einrichtungen reagieren ausreichend schnell und
präzise um mindestens bei langsam durchrollendem
Radsatz einen Schaltpunkt ausreichender Wiederhol
genauigkeit aufzuweisen.
Es wird nach der Erfindung auch noch vorgeschlagen,
daß die die Meßstrecke begrenzenden Schalteinrich
tungen als Lichtschranke ausgebildet sind. Dies sind
bewährte und ausreichend genau schaltende Einrich
tungen, deren Bauteile zudem im Handel erhältlich
sind.
Schließlich wird nach der Erfindung noch vorge
schlagen, daß die Abstandstaster die Oberfläche eines
Rades im Meßkreis schräg von unten antasten in einer
solchen Ausrichtung, daß die Haupttastrichtung etwa
senkrecht zur Tangente an den Meßkreis im Tastpunkt
verläuft. Hierdurch können schleifende Tastpunkte
vermieden werden und es wird auch bei wechselnden
Durchmessern der Räder eines Radsatzes noch mit
ausreichender Genauigkeit angetastet.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Skizzen
näher erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 Schematische Darstellung einer
Meßstrecke in Seitenansicht
mit durchrollendem Rad
Fig. 2 Ansicht in Richtung des Pfeils
A in Fig. 1.
Fig. 3 Ansicht ähnlich wie Fig. 1,
mit zurückgerechneten Punkten
des zu ermittelnden Kreis
durchmessers.
Fig. 4 Skizze zur Erläuterung des
Kalibriervorganges
Nach Fig. 1 durchläuft ein Rad 1 eines Radsatzes 7
eine Meßstrecke, die von den Lichtschranke L 1 und L
2 begrenzt ist. Diese Lichtschranken bestehen jeweils
aus einem Lichtsender 3 und einem entsprechenden
Empfänger 4. Jedes Rad 1 eines Radsatzes 7 rollt
hierbei auf einer Schiene 2, deren Oberkante die
Laufebene 2′ bildet.
Im Bereich der Meßstrecke sind unterhalb der Laufebene
2′ berührungslos arbeitende fotoelektrische Taster T 1
bis T 4 angeordnet. Es kann sich hierbei um foto
elektrische Taster zum Erkennen eines Objektes in fest
eingestellter Entfernung handeln, so wie sie im Handel
erhältlich sind. Solche Einrichtungen senden bei
spielsweise Infrarotlicht in einem Winkel zu einem
Einfallslot aus, so daß dieses Einfallslot an einer
bestimmten Stelle geschnitten wird von dem ausge
sandten Licht. Dieser Schnittpunkt ist bei solchen
Geräten häufig einstellbar. Tritt nun ein reflek
tierendes Objekt in den Schnittpunkt ein, so wird das
ausgesandte Licht von der Oberfläche die sich in
diesem Schnittpunkt befindet reflektiert, um dann in
dem fotoelektrischen Taster von einem entsprechenden
Empfänger registriert zu werden. Ein Objekt wird nur
dann erkannt, wenn es im den Tastpunkt darstellenden
Schnittpunkt der optischen Achse des Lichtsenders und
der des Empfängers liegt. Hierbei sorgt die Kon
struktion des Empfängers dafür, daß Licht mit be
stimmter Intensität und aus bestimmter Richtung
kommend eine elektrische Schaltung auslöst, so daß
diese elektrische Schaltung das Signal dafür ist, daß
sich im vorbestimmten und damit bekannten Tastpunkt
die Oberfläche eines Objektes befindet.
Der Durchmesser eines Rades 1 eines Radsatzes 7 wird
in einer am Rad 1 eines Radsatzes 7 definierten und
lateral festgelegten Meßebene bestimmt. Die foto
elektrischen Taster T 1 bis T 4 sind daher unterhalb der
Laufebene 2′ in solcher seitlichen Anordnung be
festigt, daß die Haupttastrichtung 11 mindestens
angenähert innerhalb dieser Meßebene 6 liegt. Diese
Meßebene 6 schneidet demzufolge ein Rad 1, so daß die
äußere Begrenzung dieser Schnittfläche in der Meßebene
6 den Meßkreis 10 bildet.
Die fotoelektrischen Taster T 1 bis T 4 sind in ihrer
Anordnung unterhalb der Laufebene 2′ so ausgerichtet,
daß ihre Haupttastrichtung 11 wenigstens angenähert
senkrecht zu einer Tangente 12 an den Meßkreis 10 im
jeweiligen Tastpunkt P 1 bis P 4 verläuft. Auf diese
Art und Weise kann auch in gewissen Grenzen ein
Druchmesserunterschied von Rad zu Rad hingenommen
werden, ohne daß hierdurch das Meßergebnis unzulässig
beeinträchtigt würde.
Um die Taster T 1 bis T 4 auszurichten oder die ganze
Meßanlage auf Räder eines anderen Durchmesserbereiches
auszurichten, können die Taster T 1 bis T 4 um eine
Achse 5 schwenkbar und feststellbar angeordnet sein.
Durch eine Schwenkbewegung um die Achse 5 wird die
Winkellage der Haupttastrichtung 11 verändert, so daß
auch die Lage des jeweiligen Tastpunktes P 1 bis P 4
entsprechend verändert wird.
Die Lichtschranken L 1 und L 2 sowie die Taster T 1 bis
T 4 sind mit einer Zeiterfassungseinrichtung 9 ver
bunden, welche die jeweiligen Zeiten, zu denen die
Lichtschranken L 1 und L 2 und die Taster T 1 bis T 4
betätigt werden, feststellt. Diese Zeiten werden
zwichengespeichert und von einer Auswerteinrichtung 8
für die nachfolgende Geschwindigkeitsbestimmung und
Durchmesserbestimmung weiter verwertet.
Ist die Meßanlage ausgerichtet, kann ein Meßvorgang
wie nachfolgend beschrieben ablaufen.
Bei der Beschreibung der Messung wird nun ein Rad 1
eines Radsatzes 7 betrachtet.
Das Rad 1 läuft mit einem Bereich seiner Lauffläche 13
auf einer Schiene 2, deren Oberkante, wie bereits
beschrieben, eine Laufebene 2′ bildet. Hierbei bewegt
sich dieses Rad 1 in Richtung des Pfeiles A nach Fig. 1
auf die Lichtschranke L 1 zu und es wird von der
Vorderseite des Rades 1 die Lichtschranke L 1 betätigt.
Mit der Betätigung der Lichtschranke L 1 kann eine
Zeiterfassungseinrichtung eingeschaltet werden oder es
wird bei einer durchlaufenden Zeiterfassungseinrich
tung der Schaltpunkt der Lichtschranke L 1 zeitlich
erfaßt. Der so festgelegte Zeitpunkt wird abgespeichert.
Nach Durchlaufen der Meßstrecke wird von
der gleichen Vorderseite des Rades 1 die Lichtschranke
L 2 betätigt und es wird auch der Zeitpunkt der
Betätigung der Lichtschranke L 2 abgespeichert und es
kann nun durch einen Rechenvorgang, beispielsweise in
einer Auswerteinrichtung 8, errechnet werden, wieviel
Zeit das Rad 1 benötigt hat, um von der Lichtschranke
L 1 bis zur Lichtschranke L 2 zu rollen. Der Abstand
zwischen diesen beiden Lichtschranken ist bekannt und
es kann mit diesem bekannten Abstand und der er
rechneten Zeit, die das Rad 1 gebraucht hat, um diesen
Abstand zurückzulegen, dessen Geschwindigkeit er
rechnet werden.
Während sich das Rad 1 in Richtung des Pfeiles A auf
der Laufebene 2′ entlang der Schiene 2 bewegt, kommt
die nach Fig. 1 linke Seite der Lauffläche 13 des
Rades 1 in den Bereich des Tastpunktes P 1 und löst bei
dessen Erreichen über den fotoelektrischen Taster T 1
wieder ein Zeitsignal, das Zeitsignal t 1 aus.
In Fig. 1 ist auf der linken Seite auf der als
Abszisse dargestellten Laufebene 2′ eine Ordinate
aufgetragen. Der Tastpunkt P 1, ebenso wie die weiteren
Tastpunkte P 2, P 3 und P 4, liegen, da die foto
elektrischen Taster T 1 bis T 4 in der Meßanlage fest
montiert sind, nach ihren X- und Y-Koordinaten fest.
Wird also der Punkte P 1 von der Lauffläche 13 des Rades
1 passiert und löst damit ein Schaltsignal am
fotoelektrischen Taster T 1 aus, so ist damit bekannt,
daß ein Punkt der Lauffläche 13, der in der Höhe Y 1
liegt, den Punkt X 1 passiert hat. Es liegt, wie eben
beschrieben, auch der Zeitpunkt fest, in dem dies
geschehen ist.
Bewegt sich nun nach Fig. 1 das Rad 1 weiter in
Richtung des Pfeiles A, so wird auch ein in der Höhe Y 2
liegender Tastpunkt P 2 des fotoelektrischen Tasters T 2
im Punkt X 2 passiert. Es wird dann ebenfalls vom
fotoelektrischen Taster T 2 ein Zeitsignal t 2 gesetzt.
Auf der anderen Seite einer nicht näher dargestellten
und senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Mitten
ebene (Fig. 1) sind fotoelektrische Taster T 3 und T 4
in der für den Taster T 1 bereits beschriebenen Weise
angeordnet. Diese Taster T 3 und T 4 weisen jedoch zu
der beschriebenen Ebene zu den Tastern T 1 und T 2
umgekehrten Winkel in ihrer Haupttastrichtung auf. Sie
leuchten damit sozusagen dem ankommenden Rad 1
entgegen. Das ankommende Rad 1 durchläuft mit seiner
Lauffläche 13 in der Meßebene nun den Punkt P 3 als
Tastpunkt des fotoelektrischen Tasters T 3, der in der
Höhe Y 3 (im Ausführungsbeispiel identisch mit Y 2)
liegt und auf der Abszisse den Wert X 3 aufweist.
Hierdurch wird vom fotoelektrischen Taster T 3 ein
Zeitsignal t 3 gesetzt.
Gleiches geschieht mit dem Punkt P 4 des foto
elektrischen Tasters T 4, dem auf der Abszisse der Wert
X 4 zugeordnet ist. Bei Erreichen des Tastpunktes P 4
wird vom fotoelektrischen Taster T 4 ebenfalls wieder
ein Zeitsignal t 4 gesetzt. Der Ordinatenwert Y 4 des
Tastpunktes P 4 stimmt im Ausführungsbeispiel wiederum
überein mit dem Ordinatenwert Y 1 des Tastpunktes P 1.
Zur Bestimmung eines Kreises genügen drei Punkte, aus
denen der Durchmesser des Kreises, so die Lage dieser
Punkte bekannt ist, ermittelt werden kann. Im Aus
führungsbeispiel würden also beispielsweise die Punkte
P 1, P 4 und als Referenzpunkt der Aufstandpunkt des
Rades auf der Laufebene 2′ der ja aufgrund des
bekannten Radprofils in die Meßebene 6 zurückverlegt
werden kann, ausreichen, um den Durchmesser D des
Meßkreises 10 zu ermitteln. Betrachtet man jedoch die
Punkte P 1 und P 4 in Fig. 1, so stellt man fest, daß
diese beiden Punkte nicht auf dem gewünschten Meßkreis
10 liegen, sondern aufgrund der Bewegung des Rades 1
eine andere Position einnehmen, die jedoch bekannt
ist. Da aber die Bewegungsgeschwindigkeit des Rades 1
bekannt ist, ist es möglich, die jeweiligen Tastpunkte
so zurückzurechnen, daß bei unveränderter Ordinanten
position ihre Abszissenwerte so verschoben werden, als
hätte sich das Rad nicht bewegt. Dieses Prinzip wird
verdeutlicht in Fig. 3. Es ist hierbei der Tastpunkt
P 1 mit seinen zugeordneten Koordinaten Y 1 und X 1
fixiert worden. Sodann kann über die Auswertein
richtung 8 festgestellt werden, welche Zeit vergangen
ist, bis das Rad 1 mit seiner Lauffläche 13 nach der
Schaltauslösung im Punkt P 1 die Schaltung im Punkt P 2
bewirkt hat. Da über die Zeitmessung zwischen den
Lichtschranken L 1 und L 2 die Geschwindigkeit des Rades
von der Auswerteinrichtung ermittelt werden kann, ist
es nun möglich die solcherart ermittelte Geschwindig
keit des Rades mit der Zeit, die zwischen dem
Schaltvorgang P 1 und P 2 verstrichen ist, zu multi
plizieren und den Punkt P 2 auf der Abszisse um den so
errechneten Weg zurückzuverlegen, so daß der Punkt X 2
sich in Richtung des Punktes X 1 um den entsprechenden
Betrag verschiebt und damit einen auf dem tatsäch
lichen Meßkreis 10 liegenden Punkt P 2′ im Rechner
erzeugt. Gleiches geschieht mit den Tastpunkten P 3 und
P 4 und es werden hierdurch im Rechner die entsprechen
den Punkte P 3′ und P 4′ erzeugt. Auf diese Art und
Weise stehen nun im Rechner, abgesehen vom Aufstand
punkt des Rades 1 auf der Laufebene 2′, vier Punkte,
die Punkte P 1, P 2′, P 3′, P 4′ zur Verfügung, deren X-
und Y-Koordinaten bekannt sind. Es ist nun möglich
sich von diesen Punkten z. B. drei Punkte auszusuchen
und über die Auswerteinrichtung und den darin ent
haltenen Rechner den zugehörigen Durchmesser D des
Kreises 10 direkt zu errechnen oder auch alle zur
Verfügung stehenden Punkte zu verwenden (wodurch der
Kreis überstimmt ist) und den zugehörigen Durch
messer D des Meßkreises 10 mit Hilfe des Newton-
Kantorowitsch-Verfahrens zu bestimmen. Das Ergebnis
kann dann in einer Ausgabeeinrichtung 14 in ge
wünschter Weise ausgegeben werden. Diese Ausgabe
einrichtung 14 ihrerseits kann natürlich mit weiteren
Einrichtungen verbunden sein.
Es ist auch durchaus möglich, einen andern Punkt als
Punkt P 1 bei Errechnung der Verschiebestrecken als
Fixpunkt zu betrachten und die vorbeschriebene Rech
nung durchzuführen.
Die Meßeinrichtung kann auf einfache Art und Weise,
beispielsweise mit Hilfe von zwei Lehrenradsätzen,
justiert werden. Diese Lehrenradsätze weisen bekannte
Durchmesser auf. Es sollen dies Radsätze sein mit
zylindrischem Profil, deren Durchmesser nach Möglich
keit einerseits am oberen und andererseits am unteren
Rand des Meßbereichs der Meßanlage liegen. Diese
Durchmesser werden dem Rechner eingegeben. Nachdem nun
die Lehrenradsätze die Meßstrecke durchlaufen haben,
stehen im Ausführungsbeispiel dem Rechner jeweils vier
Verschiebestrecken zur Verfügung, die gebildet werden
durch die Ansprechzeitpunkte der vier Taster T 1 bis T 4
und dem Zeitpunkt, zu dem sich der Mittelpunkt eines
Rades des Lehrenradsatzes auf einer Mittellinie der
Meßanlage befunden hat. Dieser Zeitpunkt läßt sich
ausdrücken durch den Zeitmittelpunkt zwischen dem
Austrittsaugenblick dieses Rades aus der ersten
Lichtschranke L 1 und dem Eintrittsaugenblick in die
zweite Lichtschranke L 2. Dieser für beide Lehrenrad
sätze gleiche Aufenthaltspunkt ist durchmesserunab
hängig und bildet das Bindeglied zwischen dem Über
rollvorgang beim kleineren und beim größeren Lehren
radsatz. Der Rechner bildet nun Verschiebestrecken
differenzen, die sich jeweils ergeben aus Verschiebe
strecke des Taster T 1 bei Kalibrierung 1 minus
Verschiebestrecke des Tasters T 1 bei Kalibrierung 2
usw., so daß pro Taster eine Streckenlänge wie in
Fig. 4 dargestellt vorliegt, die parallel zur X-Achse
in den Zwischenraum zwischen dem kleinen und dem
großen Kreis eingefügt werden muß. Der Schnittpunkte
mit den beiden Kreislinien ergeben dann die Y-
Koordinatenwerte der Tastpunkte, wobei sich die
X-Werte aus der Zurückrechnung der Ansprechzeitpunkte
innerhalb einer Kalibrierung ergeben. Diese Methode
ermöglicht es, die Meßanlage mit einem für die oben
beschriebene Rechnung aufgestellten Programm mit
relativ geringem Aufwand einzumessen. Dies erleichtert
insbesondere das Einrichten und Überprüfen der Meßan
lage hinsichtlich Alterungs- und Umwelteinflüssen, die
sich im praktischen Betrieb ergeben können.
Das angegebene Verfahren ermöglich es erstmals unter
Verwendung der beschriebenen Meßanlage eine Durch
messerbestimmung an Rädern von eingebauten Radsätzen
während des Abrollens auf einer Schiene vorzunehmen.
Zur Durchführung des Verfahrens und zur Gestaltung der
erfindungsgemäßen Meßanlage können weitgehend handels
übliche Bauelemente benutzt werden. Es sei noch darauf
hingewiesen, daß es für die Durchführung der be
schriebenen Messung nicht darauf ankommt, daß das Rad
tatsächlich rollt. Die Messung kann auch durchgeführt
werden, wenn das Rad gleitet. Es kommt nur darauf an,
daß das Rad die Meßeinrichtung passiert.
- 1 Rad
2 Schiene
2′ Laufebene
3 Sender
4 Empfänger
5 Achse
6 Meßebene
7 Radsatz
8 Auswerteinrichtung
9 Zeiterfassungseinrichtung
10 Meßkreis
11 Haupttastrichtung
12 Tangente
13 Lauffläche
14 Ausgabeeinrichtung
L 1 Lichtschranke
L 2 Lichtschranke
T 1-T 4 fotoelektrische Taster
P 1-P 4 Tastpunkte
Y 1-Y 4 Ordinatenwerte
X 1-X 4 Abszissenwerte
t 1-t 4 Zeitwerte
M Mittelpunkte
Claims (10)
1. Verfahren zur Durchmesserbestimmung der Räder von
Radsätzen dadurch gekennzeichnet, daß ein Radsatz
(7) mit zu vermessenden Rädern (1) auf je einer
Schiene (2), die eine Laufebene (2′) bilden,
abgerollt und deren Rollgeschwindigkeit (V) be
stimmt wird, daß in einer lateral vorbestimmten
Meßebene (6) das zeitliche und räumliche Erreichen
von in dieser Ebene in einem bekannten Abstand
zueinander und zu mindestens einem Referenzpunkt
(2′) liegenden Meßpunkten (P 1-P 4) durch in der
Meßebene (6) liegende Oberflächenpunkte jedes
Rades (1) ermittelt und sodann mit Hilfe der
Zeitwerte (t 1 - t 4), an denen die Meßpunkte (P 1
-P 4) erreicht werden, der genannten Geschwindig
keit (V) und der Abstände der Meßpunkte (P 1 - P
4) untereinander und zu mindestens einem weiteren
Referenzpunkt (2′) der Durchmesser D des zugehö
rigen Rades (1) errechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollgeschwindigkeit (V) mindestens 2fach
durch Messung des Zeitbedarfs für das Durchrollen
einer definierten Meßstrecke oder mehrerer defi
nierter Teilmeßstrecken bestimmt wird.
3. Verfahren mindestens nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, daß in einer einzigen Meßstrecke
eine doppelte Zeitmessung durchgeführt wird durch
Messung des Zeitbedarfs zwischen dem Erreichen
einer Eingangsmeßschranke (L 1) und dem Erreichen
einer Ausgangsmeßschranke (L 2) sowie durch
Messung des Zeitbedarfs zwischen dem Verlassen der
Eingangsmeßschranke (L 1) und dem Verlassen der
Ausgangsmeßschranke (L 2).
4. Meßanlage zur Durchführung des Verfahrens nach
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 gekenn
zeichnet durch den Anfang und das Ende einer
Meßstrecke markierende Schalteinrichtungen (L 1, L 2)
mindestens zur Erfassung der Ankunft eines
Rades (1) eines Radsatzes (7) im Schaltbereich,
durch je Rad (1) mindestens zwei berührungslos
arbeitende Abstandstaster (T 1, T 4; T 2, T 3), je
Rad (1) eines Radsatzes (7) eine eine Laufebene
(2′) bildende Schiene (2) sowie eine Auswertein
richtung (8) und eine Zeiterfassungseinrichtung
(9), wobei die Abstandstaster (T 1, T 4; T 2, T 3)
unterhalb der Laufebene (2′) angeordnet sind und
deren definierte Tastpunkte (P 1-P 4) alle im
wesentlichen in einer gemeinsamen, dem jeweiligen
Rad (1) zugeordneten Meßebene (6) liegen und wobei
die Schalteinrichtungen (L 1, L 2) und die
Abstandstaster (T 1-T 4) mit der Zeiterfassungs
einrichtung (9) und mit der Auswerteinrichtung (8)
verbunden sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandstaster (T 1-T 4) so
ausgerichtet sind, daß die Tastpunkte (P 1-P 4)
zwischen den Anfang und Ende der Meßstrecke
markierenden Schalteinrichtungen (L 1, L 2)
liegen.
6. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
und 5 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die
das Ende der Meßstrecke markierende Schaltein
richtung von einem berührungslos arbeitenden
Abstandstaster (T 4) gebildet wird.
7. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die berührungs
los arbeitenden Taster (T 1-T 4) um eine Achse
(5) senkrecht zur Meßebene (6) schwenkbar und
feststellbar angeordnet sind.
8. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstands
taster (T 1-T 4) fotoelektrische Schalter zum
Erkennen eines Objektes in fest eingestellter
Entfernung verwendet werden.
9. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die die Meß
strecke begrenzenden Schalteinrichtungen (L 1, L 2)
als Lichtschranke ausgebildet sind.
10. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstands
taster (T 1-T 4) die Oberfläche eines Rades im
Meßkreis (10) schräg von unten antasten in einer
solchen Ausrichtung, daß die Haupttastrichtung
(11) etwa senkrecht zur Tangente (12) an den
Meßkreis (10) im Tastpunkt (P 1-P 4) verläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853522809 DE3522809A1 (de) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853522809 DE3522809A1 (de) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3522809A1 true DE3522809A1 (de) | 1987-01-02 |
DE3522809C2 DE3522809C2 (de) | 1993-08-05 |
Family
ID=6274211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853522809 Granted DE3522809A1 (de) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3522809A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0617256A1 (de) * | 1993-03-25 | 1994-09-28 | HEGENSCHEIDT-MFD GmbH | Verfahren zur Ermittlung eines Durchmessers einer Umfangslinie an Rädern von Radsätzen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US6003232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-12-21 | Patentes Talgo,S.A. | Installation for measuring the wheel offset of railway vehicles |
ES2169960A1 (es) * | 1999-05-18 | 2002-07-16 | Talgo Patentes | Instalacion y procedimiento de medida de la diferencia de diametro de dos ruedas ferroviarias caladas a un mismo eje |
CN107328375A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-07 | 北京锦鸿希电信息技术股份有限公司 | 车轮尺寸检测系统和方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10305923A1 (de) * | 2003-02-13 | 2004-08-26 | Schenck Process Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Abstandes zweier Punkte eines Meßobjekts, insbesondere zur Messung des Raddurchmessers eines schienengebundenen Fahrzeugrades |
DE102011089464A1 (de) | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Technische Universität Berlin | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Raddurchmessern an Schienenfahrzeugen |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1108043B (de) * | 1960-01-20 | 1961-05-31 | Wilhelm Hegenscheidt Kommandit | Durchmesser-Messeinrichtung fuer Radsaetze auf Unterflurdrehmaschinen |
DE2844912A1 (de) * | 1978-10-14 | 1980-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung und verfahren zur bestimmung der abmasse und/oder der geschwindigkeit eines sich bewegenden teils |
DE3432355A1 (de) * | 1984-09-03 | 1986-03-13 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur bestimmung des raddurchmessers von eisenbahnwagen |
-
1985
- 1985-06-26 DE DE19853522809 patent/DE3522809A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1108043B (de) * | 1960-01-20 | 1961-05-31 | Wilhelm Hegenscheidt Kommandit | Durchmesser-Messeinrichtung fuer Radsaetze auf Unterflurdrehmaschinen |
DE2844912A1 (de) * | 1978-10-14 | 1980-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Einrichtung und verfahren zur bestimmung der abmasse und/oder der geschwindigkeit eines sich bewegenden teils |
DE3432355A1 (de) * | 1984-09-03 | 1986-03-13 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur bestimmung des raddurchmessers von eisenbahnwagen |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0617256A1 (de) * | 1993-03-25 | 1994-09-28 | HEGENSCHEIDT-MFD GmbH | Verfahren zur Ermittlung eines Durchmessers einer Umfangslinie an Rädern von Radsätzen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US6003232A (en) * | 1996-08-22 | 1999-12-21 | Patentes Talgo,S.A. | Installation for measuring the wheel offset of railway vehicles |
ES2169960A1 (es) * | 1999-05-18 | 2002-07-16 | Talgo Patentes | Instalacion y procedimiento de medida de la diferencia de diametro de dos ruedas ferroviarias caladas a un mismo eje |
CN107328375A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-07 | 北京锦鸿希电信息技术股份有限公司 | 车轮尺寸检测系统和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3522809C2 (de) | 1993-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3325125C1 (de) | Anordnung zur Markierung von Fehlstellen an schnell laufenden Materialbahnen | |
EP0254772B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung des Durchmessers der Räder von Schienenfahrzeugen und Einrichtung hierzu | |
DE3408437C2 (de) | Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines vorgepreßten Hohlprofilstranges | |
DE69115773T2 (de) | System zur Lokalisierung von Fehlerstellen in einem elektrischen Leistungskabel mit Hilfe einer Anordnung zum Verlegen von optischen Fasern | |
EP1494048B1 (de) | Lichtgitter | |
DE2440321C3 (de) | Vorrichtung zur automatischen Messung von Tunnel-Profilen | |
EP0208060B1 (de) | Verfahren und Messanlage zur Durchmesserbestimmung der Räder von Radsätzen | |
DE2555975C3 (de) | Einrichtung zur Bestimmung bzw. Überwachung der Abmessung insbesondere des Volumens eines bewegten Gegenstandes | |
DE102008039025B4 (de) | Verfahren zum berührungslosen Messen der Geschwindigkeit und/oder der Länge eines in Längsrichtung bewegten Strangs, insbesondere eines Kabels | |
EP0510137B1 (de) | Optisch-elektrisches messverfahren zur bestimmung von querschnittsabmessungen insbesondere strangartiger gegenstände mit bezug auf mindestens eine an den querschnittsumfang gelegte, diesen in mindestens zwei punkten berührende gerade und einrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE102008002658A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung des Zustandes eines Bandes | |
EP1041394B1 (de) | Optoelektronische Vorrichtung | |
DE3522809A1 (de) | Verfahren und messanlage zur durchmesserbestimmung der raeder von radsaetzen | |
DE69206747T2 (de) | Vorrichtung zum Messen der Breite der Überlappung einer Klebestelle | |
DE2727926C3 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung von Fehlstellen auf der reflektierenden Oberfläche einer Bahn | |
EP0479978A1 (de) | Verfahren zum ausschneiden eines zuschnitteils | |
DE19505509A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Messen des Volumens eines bewegten Fördergutes | |
EP2915627A1 (de) | Vorrichtung zur Werkzeugkontrolle | |
DE102020104931B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Kantenerkennung eines Objekts | |
DE202014100965U1 (de) | Vorrichtung zur Werkzeugkontrolle | |
EP0617256B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung eines Durchmessers einer Umfangslinie an Rädern von Radsätzen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2014726C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum optisch-elektrischen Messen der Geschwindigkeit und/oder Länge von bewegten Gegenständen | |
DE3337724A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum ermitteln der positionen einer an einer abbaufront entlang einer vielzahl von ausbauelementen bewegten gewinnungsmaschine | |
EP1204514A1 (de) | Verfahren und eine vorrichtung zur verarbeitung von blättern | |
DE10012138A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Kantenbereichen von Objekten |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |