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Diese
Erfindung betrifft ein optisches System zum automatischen Inspizieren
und Überwachen
der geometrischen und dimensionsbezogenen Merkmale von Schienenfahrzeugrädern, welches
auf dem Einsatz künstlicher
Sichteinrichtungen basiert und ermöglicht, eine Zustandsanalyse
der Räder
während der
Bewegung der Fahrzeuge, an denen sie befestigt sind, durchzuführen, wodurch
sowohl die Notwendigkeit entfällt,
sie abzunehmen, als auch die Notwendigkeit entfällt, den Zug in einzelne Wagen
und die Lokomotive aufzutrennen. Das resultierende System erweist
sich somit als sehr zuverlässig
und effizient und ermöglicht,
dass die Inspektion und die Überwachungsoperationen
auf einfachere Weise und im Hinblick auf konventionelle Techniken
mit extrem kürzerer
Zeitdauer und folglich mit verringerten Kosten ausgeführt werden
können.
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Es
ist bekannt, dass, weil die Räder
von Schienenfahrzeugen und die Schienen Körper mit einer hohen Festigkeit
sind, der Kontakt zwischen ihnen hohe dynamische Belastungen mit
sich bringt und ernsthafte Beschädigungen
der Laufflächen,
insbesondere während
der Bremsphasen, auch durch eine mögliche Fehlausrichtung der
Räder bewirken kann.
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An
erster Stelle sind die Räder
dafür verantwortlich,
dass sie geometrischen Deformationen ausgesetzt sind, die weitere Überlastungen
hervorrufen, die auf die Räder
selbst und die Schienen einwirken.
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Einige
häufig
bewirkte geometrische Deformationen sind (lediglich illustrierend)
zum Beispiel lokale Facetten und die polygonale Deformation des (vorderen)
Umrisses der Räder.
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Die
lokalen Facetten, welche die relevantesten dynamischen von den Kontaktflächen zwischen den
Rädern
und der Schiene bewirkt.
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Selbst
wenn solche geometrischen Deformationen später durch die weiteren Deformationen,
die auf den bereits deformierten Bereichen hervorgerufen werden,
ausgeglichen werden, neigt deren Erstreckung, die anfangs auf einige
Zentimeter begrenzt ist, im Laufe der Zeit dazu, sich bis auf einige zehn
Zentimeter auszudehnen. Das ruft die sogenannte polygonale Deformation
hervor, welche sich manchmal als gefährlicher herausstellt, als
die lokalen Facetten selbst, weil sie Lastwechsel längerer Dauer
bewirkt, die nur unwesentlich durch die Trägheit des Rades ausgeglichen
werden.
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Wenn
die Bewegungsgeschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und folglich
die Rotationsgeschwindigkeit der Räder erhöht werden, neigt die Radträgheit dazu,
an den lokalen Facetten sowie an den Abflachungen der polygonalen
Deformationen ein Abheben der Räder
von der Schiene zu bewirken, wodurch noch höhere Belastungen der Räder und der
Schienen verursacht werden, deren Betrag sowohl mit wachsenden Dimensionen
der lokalen Facetten und der Abflachungen als auch mit einer wachsenden
Achslast zunimmt.
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Solche
Belastungen werden auch auf die Schwellen und den Schotter übertragen
und fördern einen
rapiden Verschleiß der
Räder,
des Fahrwerks und der Schienen, was einen Abbau ihrer Charakteristika
nach sich zieht und häufige
Wartungseingriffe an den Fahrzeugen und an den Schienenwegen erfordert
und außerdem
durch das pulsierende Geräusch,
das durch Stoßkontakte
zwischen den Rädern
und den Schienen generiert wird, eine hohe akustische Immission
bewirkt.
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Ein
Ermüdungsbruch
von Rädern,
Fahrwerken und der Schienen kann nur vermieden und eine Reduzierung
der akustischen Immission kann nur erreicht werden durch eine periodisch
ausgeführte
geometrisch-dimensionsbezogene Überprüfung der Räder, um
jeden unnormalen Verschleißzustand
derselben im Vergleich zu spezifischen Verschleißlimits, die so aufgestellt
worden sind, dass die Effizienz und die Sicherheit der Fahrzeuge
und der Schienenwege gewährleistet
werden, festzustellen.
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Alle
konventionellen Überwachungs-
und Prüfverfahren
basieren auf der Demontage der Räder
von den Schienenfahrzeugen in dafür vorgesehenen Wartungswerkstätten und
darauf, sie durch Messverfahren, die von spezialisierten Bedienkräften, die
konventionelle Geräte
benutzen, ausgeführt werden,
zu inspizieren.
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All
diese Verfahren haben einige erhebliche Nachteile, die hauptsächlich mit
der Komplexität
der Arbeitsvorgänge
und der Vorrichtungen zur Radmontage und -demontage, der bemerkenswerten
Anzahl involvierter spezialisierter Bedienkräfte, der erheblichen Dauer
der Arbeitsvorgänge
und den folglich hohen Kosten in Verbindung stehen.
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Kürzlich sind
einige Ansätze
entwickelt worden, die darauf abzielen, die geometrisch-dimensionsbezogene Überwachung
der Räder
durchzuführen,
ohne dass es erforderlich wird, sie vorher von dem betroffenen Schienenfahrzeug
abzunehmen.
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Insbesondere
das italienische Patent Nr. 1,264,762 offenbart ein Verfahren und
eine Vorrichtung für
ein automatisches Vermessen der Schienfahrzeugräder, selbst während die
betroffenen Fahrzeuge fahren, wodurch auch die Notwendigkeit eliminiert
wird, den Zug in einzelne Wagen und Lokomotiven aufzutrennen. Ein
solches Verfahren nutzt eine Vorrichtung, welche den Umriss der
Radlauffläche
in Kontakt mit der Schiene erfasst und dazu optische Geräte einschließt, die
neben der Schiene angeordnet sind und optische Erfassungs- und Messsensoren,
ein Beleuchtungssystem, eine Bildfokussiervorrichtung und eine Verfolgungs-
und Zentriervorrichtung umfassen, mit denen die Bilder von ein paar
sich bewegenden Rädern
gleichzeitig erfasst werden.
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Auch
dieser Ansatz hat eine Reihe von erheblichen Nachteilen, die seine
Anwendbarkeit wesentlich einschränken.
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Zunächst erweist
sich das erfasste Bild des Rades, so wie es generiert wird, durch
perspektivische Effekte als kaum verwendbar, weil die nötigen optischen
Geräte
neben der Schiene positioniert werden. Das wird klar verdeutlicht
in den 1a, 1b und 1c, in denen 1a eine
perspektivische Ansicht eines Rades 1 ist, wie sie von
einem lateralen Beobachtungspunkt auf der Innenseite der Schiene 2 aus erscheint,
in denen 1b das Bild 3 zeigt
(graphisch unterteilt in einen Bereich 3', der dem Rad 1 entspricht,
und einen Bereich 3'', welcher der
Schiene 2 entspricht), wie es, erfasst durch einen optischen
Mess- und Erfassungssensor, der im Beobachtungspunkt angeordnet
ist, aus 1a hervorgeht, und in denen 1c das erfasste Bild 4 des Umrisses
der Lauffläche 6 des
Rades 1 in Kontakt mit der Schiene 2, dargestellt
auf einem Display 5, zeigt. Aus 1c folgt
offensichtlich, dass die perspektivischen Effekte das erfasste Bild 4 für jede gewünschte geometrisch-dimensionsbezogene Überwachung weitgehend
unbrauchbar machen.
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Des
weiteren müssen
die optischen Bilderfassungsgeräte
während
des Betriebes ihre Orientierung ändern
und damit die Neigung der optischen Achsen mit Hilfe des Verfolgungs-
und Zentriersystems variieren, dessen Antriebsglieder mit extrem hoher
Genauigkeit mit der Bewegung des fahrenden Rades synchronisiert
werden sollten. Das verringert die Zuverlässigkeit der Messun gen und
bedingt eine Zunahme der Häufigkeit
von Kalibrierungsschritten der Instrumente, wodurch das geometrisch-dimensionsbezogene Überwachungsverfahren
besonders kompliziert wird.
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Schließlich berücksichtigen
das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie in der oben genannten italienischen
Patentschrift offenbart werden, nicht das Problem der dimensionsbezogenen
Veränderung
des erfassten Bildes, die bewirkt wird, wenn der relative Abstand
zwischen den Rädern
und dem Erfassungs- und Messsensor verändert wird.
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Ein
anderes optisches System für
die geometrische Inspektion der Räder eines fahrenden Schienfahrzeuges
ist aus
EP 0 751 371 bekannt.
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Der
Ansatz, der gemäß dieser
Erfindung vorgeschlagen wird, sollte als darauf gerichtet betrachtet werden,
dass alle oben diskutierten Probleme gelöst werden können.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, die geometrisch-dimensionsbezogene Überwachung
der Räder
von Schienenfahrzeugen auf zuverlässige, effiziente, einfache
und kostengünstige
Weise auszuführen,
während
die betroffenen Fahrzeuge, an denen die Räder montiert sind, fahren,
ohne dass es notwendig ist, sie vorher von dem Schienenfahrzeug zu
entfernen oder den Zug in einzelne Wagen oder Lokomotiven aufzutrennen.
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Spezieller
Gegenstand dieser Erfindung ist ein optisches System zur automatischen
geometrisch-dimensionsbezogenen Inspektion und Überwachung der Räder von
Schienenfahrzeugen, umfassend ein Schienenpaar, auf dem ein Schienenfahrzeug
fährt,
wobei mindestens eine Schiene des Schienenpaares ein Sondersegment
mit reduziertem Querschnitt aufweist, das optische System ferner mindestens
eine optische Baugruppe, die ein optisches Gerät für die Erfassung von zweidimensionalen
und/oder dreidimensionalen Bildern enthält, eine Lichtquelle, die einen
Lichtstrahl aussendet, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel
mit entsprechenden optischen Achsen umfasst, wobei das optische
Gerät mit
einem ersten festen Abstand innerhalb oder außerhalb des Schienenpaares
angeordnet ist und die Lichtquelle mit einem zweiten festen Abstand
innerhalb oder außerhalb
des Schienenpaares angeordnet ist, wobei während der Überwachungsoperation, die ausgelöst wird,
wenn ein Rad über
das mindestens eine Sondersegment fährt, der erste Spiegel den
von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahl in einer Richtung parallel
zur zugehörigen Schiene
weiterleitet und der zweite Spiegel den vom ersten Spiegel kommenden
Lichtstrahl zum optischen Gerät
weiterleitet und jeder der ersten und zweiten Spiegel mit einer
Bewegungseinrichtung versehen ist, die so angeordnet ist, dass sie
ihn synchron zur Passage eines Rades aus dem Weg der Räder auslenkt,
während
die Orientierung der optischen Achse bezüglich des Rades, des optischen Gerätes und
der Lichtquelle konstant beibehalten wird.
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Vorzugsweise
ist das optische Gerät
für die Erfassung
von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Bildern entsprechend
dieser Erfindung eine Matrix-Fernsehkamera und besonders vorzugsweise
eine mit Ladungstransfertechnologie oder CCD-Technologie (Charge-Coupled-Device-Technologie)
implementierte Matrix-Fernsehkamera.
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Die
Lichtquelle kann, ebenfalls entsprechend dieser Erfindung, ein Flächenstrahler,
vorzugsweise ein Strahler mit parallelem Licht, sein.
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In
weiterer Übereinstimmung
mit dieser Erfindung kann mindestens ein Sondersegment der zugehörigen Schiene
einen reduzierten Querschnitt aufweisen, um den inneren Teil und/oder
den äußeren Teil
des Rades, das sich mit ihm in Kontakt befindet, zu exponieren.
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Weiter
wird die Bewegungsvorrichtung entsprechend dieser Erfindung durch
eine mechanische Steuerung und/oder eine elektronische Steuerung betätigt, die
durch das Rad ausgelöst
wird.
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Ebenfalls
entsprechend dieser Erfindung kann die mechanische Steuerung ein
mechanischer Hebel und/oder Nocken sein.
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Zusätzlich kann
die elektronische Steuerung entsprechend dieser Erfindung einen
Näherungssensor
und/oder eine Photozelle enthalten, die einen elektrischen oder
hydraulischen oder pneumatischen Aktuator ansteuern.
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Vorzugsweise
umfasst das elektronische System entsprechend dieser Erfindung auch
eine elektronische Datenverarbeitungseinheit, welche die von dem
optischen Gerät
erfassten Bilder und/oder das optische System verwaltet.
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Weiterhin
kann die mindestens eine elektronische Datenverarbeitungseinheit
entsprechend dieser Erfindung die Positionsinformation betreffend
die Position des Rades von geeigneten Sensoren, vorzugsweise Näherungssensoren
und/oder Photozellen, empfangen und die Größen der von dem optischen Gerät erfassten
Bilder als Funktion der Position des Rades korrigieren.
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Ebenfalls
entsprechend dieser Erfindung empfängt die mindestens eine elektronische
Datenverarbeitungseinheit von Geschwindigkeitsmessvorrichtungen
die Bewegungsgeschwindigkeit des Rades betreffende Informationen.
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Weiterhin
ist die mindestens eine elektronische Datenverarbeitungseinheit
entsprechend dieser Erfindung angepasst, um Dateninterpolationsverfahren
auszuführen,
um, basierend auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Rades betreffenden
Informationen, die Position des Rades zu ermitteln.
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Vorzugsweise
enthält
das optische System entsprechend dieser Erfindung eine einzelne
optische Baugruppe.
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Weiterhin
wird entsprechend dieser Erfindung mindestens eine optische Baugruppe
in einer Richtung parallel zum Schienenpaar bewegt.
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Die
Erfindung wird nun zur Verdeutlichung und nicht zur Beschränkung entsprechend
ihrer bevorzugten Ausgestaltungen unter besonderer Bezugnahme auf
die Figuren der enthaltenen Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1a eine perspektivische Ansicht eines Rades
eines Schienenfahrzeuges ist, wie sie entsprechend dem Stand der
Technik von einem lateralen Beobachtungspunkt auf der Innenseite
der Schiene aus erscheint;
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1b das aus 1a gewonnene
Bild zeigt, wie es von einem optischen Sensor erfasst wurde;
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1c den Bereich des Bildes aus 1b zeigt, der dem Umriss der Radlauffläche in Kontakt mit
der Schiene, dargestellt auf einem Display, entspricht;
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2 eine
bevorzugte Ausgestaltung eines optischen Systems zur geometrisch-dimensionsbezogenen Überwachung
entsprechend dieser Erfindung während
seines Betriebes zeigt;
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3a eine Ansicht in axialer Flucht mit
der Bewegungsrichtung eines Rades eines Schienenfahrzeuges, das
in das in 2 dargestellte System eingesetzt
ist, zeigt;
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3b das aus 3a gewonnene
Bild zeigt, wie es vom System in 2 erfasst
wird;
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3c den Bereich des Bildes aus 3b zeigt, der dem Umriss der Radlauffläche in Kontakt mit
der Schiene, dargestellt auf einem Display, entspricht;
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4a das System aus 2 während einer Inspektionsoperation
zeigt, die an einem Rad, das sich in einer ersten Position befindet,
ausgeführt
wird;
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4b den Bereich des Bildes, der dem Umriss
der Radlauffläche
in Kontakt mit der Schiene, dargestellt auf einem Display, entspricht,
so zeigt, wie er von dem System in 4a erfasst
wurde;
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5a das System aus 2 während einer Inspektionsoperation
zeigt, die an einem Rad, das sich in einer zweiten Position befindet,
ausgeführt wird;
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5b den Bereich des Bildes, der dem Umriss
der Radlauffläche
in Kontakt mit der Schiene, dargestellt auf einem Display, entspricht,
so zeigt, wie er von dem System in 5a erfasst
wurde;
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6a das System aus 2 während einer Inspektionsoperation
zeigt, die an einem Rad, das sich in einer dritten Position befindet,
ausgeführt
wird;
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6b den Bereich des Bildes, der dem Umriss
der Radlauffläche
in Kontakt mit der Schiene, dargestellt auf einem Display, entspricht,
so zeigt, wie er von dem System in 6a erfasst
wurde.
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2 zeigt
die bevorzugte Ausgestaltung eines optischen Systems zur automatischen
geometrisch-dimensionsbezogenen Überwachung
entsprechend dieser Erfindung während
der Erfassung des Bildes des Rades 1, welches kontrolliert
werden soll.
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Das
System umfasst eine Matrix-Fernsehkamera 7, vorzugsweise
mit implementierter Ladungstransfertechnologie oder CCD-Technologie (Charge-Coupled-Device-Technologie)
und einen Licht-Flächenstrahler 8,
vorzugsweise mit parallelem Licht. Die Fernsehkamera 7 und
der Strahler 8 werden zwischen den beiden Schienen 9 und 10 angeordnet.
Ein erster Spiegel 11 leitet den Lichtstrahl, der vorn
Strahler 8 kommt, entlang des Weges des Rades 1,
und zwar in einer Richtung parallel zur Schiene 9, auf
der das Rad fährt.
Ein zweiter Spiegel 12 leitet den Lichtstrahl, der vom
ersten Spiegel 11 kommt, zur Fernsehkamera 7 weiter,
die folglich in der Lage ist, durch den Kontrast das Bild des Rades 1,
welches kontrolliert werden soll, zu erfassen.
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Mit
anderen Worten bildet die Anordnung aus Strahler 8, erstem
Spiegel 11, zweitem Spiegel 12 und Fernsehkamera 7 einen
optischen Weg, auf dem das Bild des Umrisses des Rades 1,
wie es von der Fernsehkamera 7 erfasst wird, stets in der
Bewegungsrichtung des Rades selbst ausgerichtet ist.
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Die
Schiene 9, auf der das Rad 1, das überwacht
werden soll, bewegt wird, weist zwischen dem ersten Spiegel 11 und
dem zweiten Spiegel 12 ein Sondersegment 9' mit einem begrenzten
Querschnitt auf, um so den inneren Bereich 13 des Laufflächenumrisses
des Rades 1, das sich mit dem Sondersegment 9' der Schiene 9 in
Kontakt befindet, unter exponierter Bedingung freizugeben.
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Das
optische System umfasst entsprechend dieser Erfindung weiterhin
für jeden
der zwei Spiegel 11 und 12 eine nicht darge stellte
Bewegungseinrichtung, welche den entsprechenden Spiegel synchron zur
Passage des Rades 1 automatisch und schnell entfernt. Insbesondere
entfernt die Bewegungseinrichtung den entsprechenden Spiegel in
der Ebene des Spiegels, ohne die Orientierung der optischen Achse
in Bezug auf das Rad 1, den Strahler 8 und die Fernsehkamera 7 zu
verändern,
nicht einmal bei Vibrationen in der Bewegungsebene. Vorzugsweise kann
die Bewegungseinrichtung durch Mittel einer mechanischen Steuerung,
wie ein durch das Rad 1 ausgelöster mechanischer Hebel und/oder
ein Nocken, und/oder eine elektronische Steuerung, wie ein Näherungssensor
und/oder eine Photozelle, welche die Passage des Rades 1 detektieren
und einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Aktuator
antreiben, betätigt
werden. Sollten eine elektronische Steuerung und eine mechanische
Steuerung gleichzeitig vorhanden sein, so fungiert letztere als eine
Sicherheitssteuerung, um das mögliche
Versagen der ersten zu beheben.
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Das
optische System entsprechend dieser Erfindung umfasst außerdem eine
nicht dargestellte elektronische Datenverarbeitungseinheit, die
angepasst ist, um die von der Fernsehkamera 7 erfassten Bilder
zu analysieren und alle Komponenten des gesamten Systems zu verwalten.
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Zum
besseren Verständnis
des von der Fernsehkamera erfassten Bildtyps kann auf die 3a, 3b und 3c Bezug genommen werden.
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3a zeigt eine Ansicht in Flucht mit der Bewegungsrichtung
des Rades 1, das auf dem Sondersegment 9' der Schiene 9 fährt. 3b zeigt das Bild 14, welches
durch eine optische Sensorvorrichtung, wie die Fernsehkamera 7,
erfasst werden kann; insbesondere ist das Bild graphisch in einen
Bereich 14',
der dem Rad 1 entspricht, und einen Bereich 14'', welcher dem Sondersegment 9' der Schiene 9 entspricht,
geteilt. 3c zeigt das von der Fernsehkamera 7 erfasste
Bild 15, wie es auf einem Display dargestellt wird und
dem Umriss der Lauffläche 6 des Rades 1 in
Kontakt mit dem Sondersegment 9' der Schiene 9 entspricht.
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3c beweist eindeutig, dass der innere Bereich 13 des
Laufflächenumrisses
des Rades 1 vollständig
sichtbar und für
die geometrisch-dimensionsbezogene Überwachung des Rades 1 nutzbar
ist.
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Es
kann bezugnehmend auf die 4a, 4b, 5a, 5b, 6a und 6b beobachtet werden, dass, wenn der Abstand
zwischen dem Rad 1 und dem zweiten Spiegel 12 verringert
wird, die Länge
des optischen Weges, der das Rad 1 von der Fernsehkamera 7 trennt,
ebenfalls verringert wird und die Dimensionen des von der Fernsehkamera 7 erfassten
Bildes 15', 15'' und 15''' entsprechend
vergrößert werden.
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Die
elektronische Datenverarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen optischen
Systems ist ausgelegt, um solche Dimensionsänderungen der erfassten Bilder
zu korrigieren, indem sie die variablen Skalierungskoeffizienten
zwischen den einzelnen Bildern auf Basis der entsprechenden Positionen
des Rades 1 berücksichtigt.
Insbesondere die Information, welche die Position des Rades 1 im
Sondersegment 9' der
Schiene 9 betrifft, kann durch geeignete nicht dargestellte
Sensoren, mit denen das erfindungsgemäße optische System ausgestattet
ist, an die elektronische Datenverarbeitungseinheit geliefert werden.
Vorzugsweise sind solche Positionssensoren konventionelle Photozellen
und/oder Näherungssensoren.
Die elektronische Datenverarbeitungseinheit könnte auch Informationen über die
Fortschrittsgeschwindigkeit des Rades 1 empfangen und Dateninterpolationsverfahren
ausführen,
um die Position des Rades 1 in einigen Bereichen des Sondersegments 9' der Schiene 9 zu
ermitteln.
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Mit
anderen Worten ist die elektronische Datenverarbeitungseinheit ausgelegt,
um die Skalierungskoeffizienten als eine Funktion der Position des Rades 1 zu
berechnen, um so die Korrektur der Dimensionen der von der Fernsehkamera 7 erfassten Bilder
zu erlauben und die realen Dimensionen des Umrisses der Lauffläche 6 des
Rades 1 in Kontakt mit dem Sondersegment 9' der Schiene 9 zu
erhalten.
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In
anderen Ausgestaltungen dieser Erfindung kann die Matrix-Fernsehkamera 7 durch
ein anderes optisches Gerät,
das ausgelegt ist, um zweidimensionale und/oder dreidimensionale
Bilder zu erfassen, ersetzt werden.
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Des
Weitern können
in anderen Ausgestaltungen des optischen Systems entsprechend dieser Erfindung
die Fernsehkamera 7 und der Strahler 8 auch außerhalb
des Schienenpaares 9 und 10 oder auf unterschiedlichen
Seiten der Schiene 9 angeordnet werden.
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Weitere
Ausgestaltungen des optischen Systems entsprechend dieser Erfindung
können
mit einer zweiten Anordnung optischer Komponenten, die eine zweite
Fernsehkamera, einen zweiten Strahler und ein zweites Spiegelpaar
umfasst, ausgestattet sein, die ausgelegt ist, um die gleichen geometrisch-dimensionsbezogenen
Inspektions- und Überwachungsfunktionen
an den Rädern
auszuführen, die
auf der anderen Schiene 10 fahren. Natürlich können Vorkehrungen getroffen
werden, um mehr als eine optische Baugruppe an der selben Schiene 9 oder 10 betreiben
zu können,
insbesondere in den Fällen,
in denen der Achsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rädern kleiner
als der Umfang der Räder
ist, wodurch die Möglichkeit
verhindert wird, die Inspektion und Überwachungsfunktion über den
gesamten Umfang mit einer einzelnen optischen Baugruppe auszuführen.
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Weitere
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems ermöglichen
der Fernsehkamera 7, das Bild des ganzen Rades 1 und
nicht nur des Bereiches, der sich in Kontakt mit dem Sondersegment 9' der Schiene 9 befindet,
zu erfassen.
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Weitere
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems können mehr
als ein Sondersegment 9' mit
reduzierten Querschnitt pro Schiene 9 vorsehen. Nur als
Beispiel, ohne sich darauf zu beschränken, könnte die Schiene 9 mit
zwei Sondersegmenten mit reduziertem Querschnitt versehen sein,
um jeweils den inneren Bereich und den äußeren Bereich des Laufflächenumrisses
des Rades 1 zu exponieren.
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Noch
andere Ausgestaltungen des optischen Systems entsprechend dieser
Erfindung können
vorsehen, die Fernsehkamera 7, den Strahler 8 und
die zwei Spiegel 11 und 12 gemeinsam entlang der
Bewegungsrichtung des Rades 1 zu bewegen, insbesondere
in den Fällen,
in denen der Achsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rädern kleiner als
der Umfang der Räder
ist.
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Das
erfindungsgemäße automatische
optische System zur geometrisch-dimensionsbezogenen Inspektion und Überwachung
kann an einer konventionellen Schienenstrecke angebracht werden,
und somit kann die Überwachungsfunktion
in zuverlässiger,
einfacher, schneller und kostengünstiger
Weise mit einer Frequenz, die viel höher ist, als die durch die
gegenwärtig
angenommenen Wartungspläne üblich gewordenen
Mindestfrequenz, genutzt werden.
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Ein
Vorteil, der durch die Nutzung des erfindungsgemäßen optischen Systems erzielt
werden kann, hängt
mit der wesentlichen Eliminierung der hinderlichen perspektivischen
Effekte zusammen, die bei der Erfassung von Bildern in Ausrichtung
mit der Bewegungsrichtung des Rades, das überwacht werden soll, immer
auftreten.
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Noch
ein Vorteil, der von dem erfindungsgemäßen optischen System im Vergleich
zu konventionellen Vorrichtungen geboten wird, kann darin gesehen
werden, dass sich die Bilderfassungsgeräte, insbesondere Strahler 8 und
Fernsehkamera 7, immer in einer stationären und stabilen Position befinden, wodurch
die Zuverlässigkeit
der Erfassung erhöht und
die Häufigkeit
der Kalibrierung der Instrumente sichtlich reduziert wird, was einen
deutlich geringeren Kalibrierungsaufwand bedeutet.
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Ein
weiterer Vorteil, der von dem erfindungsgemäßen optischen System im Vergleich
zu konventionellen Vorrichtungen geboten wird, kann darin gesehen
werden, dass die zwei Spiegel 11 und 12 während der
Passage des Rades in der Ebene der Spiegel selbst entlang des optischen
Weges bewegt werden, wobei die Orientierung der optischen Achsen sogar
bei Vibrationen in der Bewegungsebene konstant bleibt, solange die
Spiegel während
der Erfassung der Bilder im Wesentlichen stationär und stabil bleiben, wodurch
die Notwendigkeit ständiger
Ausrichtungsoperationen eliminiert wird.
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Schließlich führt das
erfindungsgemäße optische
System die Korrektur der Dimensionen der Bilder aus, die erfasst
werden, während
sich die Position des Rades ändert,
und liefert damit eine korrekte Messung der wirklichen Dimensionen
des Rades.
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Der
bevorzugten Ausgestaltungen dieser Erfindung sind beschrieben worden
und eine Anzahl von Abwandlungen sind hierin vorgeschlagen worden,
es sollte jedoch ausdrücklich
verstanden werden, dass Fachleute andere Abwandlungen und Veränderungen
vornehmen können,
ohne auf diese Weise ihren Kern zu verlassen, wie er durch die angefügten Ansprüche definiert
wird.