EP0264360A2 - Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässig erwärmten Stellen - Google Patents

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EP0264360A2
EP0264360A2 EP87890225A EP87890225A EP0264360A2 EP 0264360 A2 EP0264360 A2 EP 0264360A2 EP 87890225 A EP87890225 A EP 87890225A EP 87890225 A EP87890225 A EP 87890225A EP 0264360 A2 EP0264360 A2 EP 0264360A2
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EP
European Patent Office
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mirror
autocollimation
periodically
heat radiation
radiation sensor
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EP87890225A
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EP0264360B1 (de
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Jens Dipl.-Ing. Dührkoop
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Voestalpine Railway Systems GmbH
Original Assignee
Voestalpine AG
Voestalpine VAE GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/04—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the spatial orientation of inadmissibly heated points of wheel bearings and / or wheel treads of rail vehicles, wherein in a beam path from the measuring point to a heat radiation sensor a periodically changing deflection device, in particular a mirror or a rotating reflecting mirror Polygon.
  • a number of devices for detecting or locating the hot running of wheel bearings, which have been arranged in the track area, are already known. Such a device can be found, for example, in DE-OS 29 07 945. Cooled detectors are used as heat radiation sensors in such devices.
  • thermal detectors e.g. bolometers
  • HgCd HgTe, InSb, PbSe or combinations of such semiconductors.
  • Such semiconductor detectors respond to changes by thermal excitation of free charge carriers and are able to resolve radiation of high pulse trains, but are for the continuous detection of a certain temperature level without additional devices, such as modulators or deflection devices, which interrupt the incident beam cyclically, or to other temperature levels direct, not suitable.
  • Devices of this type are usually arranged in the track area and the measuring beam reaches the generally cooled detector either vertically or in a direction deviating from the vertical through a window of the device and corresponding deflection devices.
  • DE-OS 23 43 904 shows an embodiment of a device mentioned at the outset, in which a reference source was accommodated in a pivotable cover, which could be swiveled into the beam path after all the wheels had passed and in this way provided an additional reference signal Detector provided.
  • the standard radiator was in the waiting position of the system in the beam path, whereas the signals from the standard radiator could not be taken into account during the measuring time, since the cover, which carried the standard radiator, had to be pivoted aside for the measurement.
  • the known devices only ever detected a certain measuring point and a temperature profile over a preferred direction of the measuring section could not be measured in any way.
  • the invention now aims, in addition to the information about the impermissible heating of measuring points of wheel bearings and / or wheel treads, to make a statement about the local position of the temperature maximum and to provide a particularly simple device with which the processing of device-internal temperature reference signals is made possible.
  • the invention essentially consists of an initially mentioned device in that an autocollimation mirror element is provided, the mirror surface of which faces the beam path coming from the heat radiation sensor and, in at least one periodically recurring position of the periodically changing deflection device, the rays arriving from the heat radiation sensor essentially throws back in itself.
  • an autocollimation mirror element is provided periodically in the beam path coming from the heat radiation sensor and a self-image of the heat radiation sensor results, a clearly different reference signal is periodically reflected on the heat radiation sensor, which represents the temperature of the cooled detector, whereby on the one hand an automatic calibration as well as a Reduction of the background noise and thus a more precise signal evaluation are made possible.
  • the deflection device in particular a mirror, which changes periodically in its inclination, the cone of vision can be moved over the measuring point and in this way scan the measuring point along a preferred direction and take into account a plurality of consecutive measured values in real-time measurements. In this way, a temperature profile corrected with the aid of the periodically measured reference signal can be created directly and, with such a device, the errors which are possible due to the sinusoidal running of the wheels when measuring wheel bearings are eliminated.
  • the periodically variable deflection device can be designed as an oscillating mirror and can be pivoted about an axis parallel to and / or lying in the mirror plane.
  • Such an oscillating mirror can be excited to achieve a scanning speed adapted to the vehicle speed with frequencies of a few kHz, in order in this way to give a scanning frequency which, in the relatively short time available for measuring a bearing, actually has a bearing on several Can capture jobs.
  • the subsequent evaluation electronics or amplifier circuit only has to make the requirement that the electronic bandwidth is designed in such a way that the rise time of the amplifier is sufficient to evaluate the full amplitude even with only one oscillation train. Relatively broadband amplifiers are therefore to be used.
  • the design can alternatively be such that the mirror of the periodically variable deflection device is formed by inclined surfaces of a rotating disk, the inclination of which is periodically different in the circumferential direction of the disk to the plane of rotation and that the autocollimation mirror element is arranged on the circumference of the disk.
  • the mirror of the periodically variable deflection device is formed by inclined surfaces of a rotating disk, the inclination of which is periodically different in the circumferential direction of the disk to the plane of rotation and that the autocollimation mirror element is arranged on the circumference of the disk.
  • the arrangement according to the invention is made in such an oscillating mirror or in such a rotating mirror with an inclination that changes in the circumferential direction in such a way that fixed autocollimation mirror surfaces facing the heat radiation sensor are arranged at the reversal points of the movement of the rays reflected by the mirror.
  • Such autocollimation mirror surfaces arranged at the reversal points of the movement of the scanning beam reflect the temperature of the cooled detector back to the detector in a structurally particularly simple manner, so that in this way a reference signal which is clearly different from the measured value can be achieved, which in particular also reduces the background noise can be used advantageously.
  • the design can be such that the fixed autocollimation mirror surfaces are arranged at a distance from the imaging optics which corresponds to the refractive power of the imaging optics, thereby ensuring that a precise reference value for the temperature at which the detector is located is generated .
  • Such an autocollimation can be designed in a particularly simple manner for the purpose of calibrating the device in such a way that the fixed autocollimation mirror surface (s) are located on the edges of a field lens arranged in the image plane and are curved with a corresponding radius for autocollimation.
  • afocal systems can be interposed, which result in a parallel beam path with a reduced beam cross-section in the area of the mirror surfaces.
  • FIG. 1 shows a first schematically illustrated Arrangement of the beam path with an oscillating mirror and autocollimation through mirrored surfaces of a field lens
  • FIG. 2 a modified design with planar autocollimation mirrors
  • FIG. 3 a rotating mirror as a replacement for the oscillating mirror according to FIGS. 2 and 3 in axial section
  • FIG. 4 a view on a rotating mirror according to Fig.3 in the axial direction and the Fig.5, 6 and 7 sections along the lines VV, VI-VI and VII-VII of Fig.4.
  • the measuring beam 1 passes through a focusing optical element 2 onto a deflecting mirror 3 and subsequently arrives at an oscillating mirror 5 with the interposition of an image field lens 4, which oscillates the image scanned on the image field line 4 via infrared optics 6 to a detector or heat radiation sensor 7 supplies.
  • the oscillating mirror 5 oscillates in the direction of the double arrow 8 and can be excited piezoelectrically via oscillating crystals or electromagnetically in order to exert this oscillation.
  • the field lens 4 has a radius of curvature on its side facing the mirror, which corresponds to the refractive power of the converging lens (s) of the infrared optics 6. Due to the pivoting movement of the mirror 5, a viewing area corresponding to the double arrow 9 is now partly detected and, on the other hand, the image of the detector 7 designed by the converging lens of the infrared optics 6 reaches the mirrored areas 10 provided in the marginal area of the converging lens with a correspondingly wide deflection the image of the detector 7 is reflected and a reference signal for the temperature of the detector element 7, which can be thermoelectrically cooled in a simple manner, is thus made available in these edge regions.
  • the autocollimation is achieved by the reflectively vaporized areas of the field lens 4, which are designated by 10.
  • the lens can also be arranged slightly outside the photo. In the present case, however, only a slight additional modulation can occur due to the deflected beam even with inhomogeneities, which is insignificant for the reference formation.
  • an afocal system consisting of a diverging lens 11 and a converging lens 12 is provided between the optics 2 on the input side and the infrared optics 6 in front of the detector 7, the refractive powers of which cancel each other out, so that the focal point is shifted from the objective .
  • This shift enables the optical arrangement to be drawn out in length and creates the space required for the attachment of an oscillating mirror 5.
  • the deflection mirror is again designated 3. Since in the area between the diverging lens 11 and the converging lens 12 the beam path runs parallel with a reduced bundle cross section, an autocollimation mirror with a flat surface can be arranged outside the diverging lens 11. This autocollimation mirror with a flat surface is designated by 13.
  • the widening of the field of view in the sense of the double arrow 9 is in turn realized by the oscillating movement of the mirror 5 in the sense of the double arrow 8.
  • a rotating disk corresponding to FIG. 3, can be used, which has mirror surfaces 14 inclined on its outer circumference.
  • the rotating disk is denoted by 15 and can be set in rotation in the direction of arrow 16 about the axis of rotation denoted by 17.
  • a light barrier 23 is provided, which can provide synchronization signals to the subsequent evaluation electronics.
  • the mirror surface indicated by 19 in FIG. 3 runs in the plane of rotation 22 of the disc 15, as shown in detail in FIG. 5, and serves as the autocollimation mirror surface of the disc 15, which periodically rotates when the disc 15 comes from the heat radiation sensor 7 Beam path occurs and a periodic self-imaging of the detector 7 results in the generation of a periodic reference signal.
  • FIGS. 4 to 7 The design of the outer circumference of the rotating disk is shown in detail in FIGS. 4 to 7.
  • successive mirror surfaces 20 and 21 are arranged in the circumferential direction 18 according to FIG. 4 with different inclinations to the plane of rotation of the disk.
  • the change in inclination is carried out incrementally, but it is readily possible to implement a continuous change in inclination, which, however, should have at least one point of discontinuity over the circumference.
  • the different inclinations of the individual mirror surfaces 20 and 21 can be seen in FIGS. 6 and 7 and are illustrated by the angles ⁇ and ⁇ to the plane of rotation 22.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Bei einer Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässiger erwärmten Stellen von Radlagern und/oder Radlaufflächen von Schienenfahrzeugen wird vorgeschlagen, in den Strahlengang von einer Meßstelle zu einem Wärmestrahlungsfühler (7) eine in ihrer Neigung periodisch veränderliche Abblenkeinrichtung, beispielsweise einen Schwingspiegel (5) einzuschalten. Der bei Veränderung der Neigung der Ablenkeinrichtung ausgelenkte Strahl kann auf diese Weise auch auf reflektierende Flächen (10) zum Zwecke einer Autokollimation auftreffen, wodurch die Meßgenauigkeit erhöht werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässig erwärmten Stellen von Radlagern und/oder Radlaufflächen von Schienenfahrzeugen, wobei in einen Strahlengang von der Meßstelle zu einem Wärmestrahlungsfühler eine in ihrer Neigung periodisch veränderliche Ablenkeinrichtung, insbesondere ein Spiegel oder ein rotierendes spiegelndes Polygon, angeordnet ist.
  • Es sind bereits eine Reihe von Einrichtungen zur Erfassung bzw. Ortung des Heißlaufes von Radlagern bekannt, welche im Gleisbereich angeordnet wurden. Eine derartige Einrichtung kann beispielsweise der DE-OS 29 07 945 entnommen werden. Als Wärmestrahlungsfühler werden in derartigen Einrichtungen gekühlte Detektoren eingesetzt.
  • Neben den als Detektor üblicherweise verwendeten thermischen Detektoren (z.B.Bolometern) gibt es eine Gruppe von rasch an­sprechenden Wärmestrahlungsfühlern, wie beispielsweise HgCd : HgTe, InSb, PbSe oder Kombinationen derartiger Halbleiter. Derartige Halbleiter-Detektoren sprechen durch thermische Anregung freier Ladungsträger auf Änderungen an und vermögen Strahlung hoher Impulsfolge aufzulösen, sind jedoch für die kontinuierliche Erfassung eines bestimmten Temperaturniveaus ohne zusätzliche Einrichtungen, wie beispielsweise Modula­toren oder Ablenkeinrichtungen, welche den einfallenden Strahl zyklisch unterbrechen, oder auf andere Temperatur­niveaus lenken, nicht geeignet.
  • Derartige Einrichtungen werden üblicherweise im Gleisbereich angeordnet und der Meßstrahl gelangt entweder vertikal oder unter einer von der Vertikalen abweichenden Richtung durch ein Fenster der Einrichtung und entsprechende Umlenkeinrich­tungen auf den im allgemeinen gekühlten Detektor.
  • Zur besseren Kalibrierung derartiger Einrichtungen wurde bereits vorgeschlagen, das jeweilige Signal der unbekannten Quelle mit einer Referenzquelle zu vergleichen. So ist beispielsweise der DE-OS 23 43 904 eine Ausbildung einer eingangs genannten Einrichtung zu entnehmen, bei welcher in einem schwenkbaren Deckel eine Referenzquelle untergebracht war, welche nach dem Durchlauf sämtlicher Räder in den Strahlengang eingeschwenkt werden konnte und auf diese Weise ein zusätzliches Referenzsignal dem Detektor zur Verfügung stellte. Der Normstrahler befand sich bei dieser bekannten Einrichtung in der Wartestellung der Anlage im Strahlengang, wohingegen während der Meßzeit die Signale des Normstrahlers nicht berücksichtigt werden konnten, da der Deckel, welcher den Normstrahler trug, für die Messung zur Seite geschwenkt werden mußte.
  • Aus der US-PS 2 978 859 ist es bereits bekannt geworden, eine Normstrahlung intermittierend mit der Strahlung einer unbe­kannten Quelle einem Detektor zur Verfügung zu stellen. Bei dieser bekannten Einrichtung ist ein rotierender scheibenför­miger Modulator vorgesehen, dessen Rotationsachse zur Strah­lenachse eines unbekannten Strahlers und zur Strahlenachse eines Normstrahlers geneigt angeordnet ist. Bei einer der­artigen Anordnung kann bei Verwendung einer Schlitzscheibe immer dann, wenn der Schlitz den Strahlengang zur Meßstelle freigibt, die Temperatur der Meßstelle erfaßt werden und immer dann, wenn ein Flügel der Modulatorscheibe diesen Strahlengang abdeckt, durch Reflexion eine Normstrahlungs­quelle auf den Detektor geleitet werden.
  • Die bekannten Einrichtungen haben in jedem Fall aber immer nur einen bestimmten Meßpunkt erfaßt und es konnte ein Temperaturprofil über eine Vorzugsrichtung der Meßstrecke in keiner Weise gemessen werden.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, neben der Information über die unzulässige Erwärmung von Meßstellen von Radlagern und/oder Radlaufflächen auch eine Aussage über die örtliche Lage des Temperaturmaximums zu treffen und eine besonders einfache Einrichtung zu schaffen, mit welcher die Verarbei­tung geräteinterner Temperaturreferenzsignale ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung aus­gehend von einer eingangs genannten Einrichtung im wesent­lichen darin, daß ein Autokollimationsspiegelelement vor­gesehen ist, dessen Spiegelfläche dem vom Wärmestrahlungs­fühler kommenden Strahlengang zugewendet ist und in we­nigstens einer periodisch wiederkehrenden Stellung der periodisch veränderlichen Ablenkeinrichtung die vom Wärme­strahlungsfühler ankommende Strahlen im wesentlichen in sich zurückwirft. Dadurch, daß ein Autokollimationsspiegelement periodisch wiederkehrend im vom Wärmestrahlungsfühler kommen­den Strahlengang vorgesehen ist und eine Selbstabbildung des Wärmestrahlungsfühlers ergibt, wird ein deutlich vom Meßwert verschiedenes Referenzsignal periodisch auf den Wärmestrah­lungsfühler reflektiert, welches die Temperatur des gekühlten Detektors darstellt, wodurch einerseits eine selbstätige Kalbrierung als auch eine Herabsetzung des Untergrundrau­schens und somit eine präzisiere Signalauswertung ermöglicht werden. Durch die in ihrer Neigung periodisch veränderliche Ablenkeinrichtung, insbesondere Spiegel, kann der Sehkegel über die Meßstelle bewegt werden und auf diese Weise die Meßstelle längs einer Vorzugsrichtung abtasten und eine Mehrzahl von konsekutiven Meßwerten bei Echtzeitmessungen berücksichtigen. Es läßt sich auf diese Weise unmittelbar ein mit Hilfe des periodisch gemessenen Refernzsignals korrigier­tes Temperaturprofil erstellen und es kann mit einer derar­tigen Einrichtung auch der durch den Sinuslauf der Räder im Fall der Anmessung von Radlagern mögliche Fehler eliminiert werden.
  • In besonders einfacher Weise kann hiebei die periodisch veränderliche Ablenkeinrichtung als Schwingspiegel ausgebil­det sein und um eine zur Spiegelebene parallele und/oder in der Spiegelebene liegende Achse schwenkbar sein. Ein derar­tiger Schwingspiegel kann zur Erzielung einer an die Fahr­zeuggeschwindigkeit angepaßten Abtastgeschwindigkeit mit Frequenzen von einigen kHz erregt werden, um auf diese Weise eine Abtastfrequenz zu ergeben, welche in der relativ kurzen, für die Messung eines Lagers zur Verfügung stehenden Zeit, tatsächlich ein Lager an mehreren Stellen erfassen kann. An die nachgeschaltete Auswerteelektronik bzw. Verstärker­schaltung ist hiebei lediglich die Anforderung zu stellen, daß die elektronische Bandbreite so gestaltet wird, daß selbst bei nur einem Schwingungszug die Anstiegszeit des Verstärkers zur Auswertung der vollen Amplitude ausreicht. Es sind somit relativ breitbandige Verstärker zu verwenden.
  • Anstelle eines schwingenden Abtastspiegels, welcher den Sehkegel zeilenförmig über das abzutastende Objekt bewegt, kann alternativ die Ausbildung so getroffen sein, daß der Spiegel der periodisch veränderlichen Ablenkeinrichtung von geneigten Flächen einer rotierenden Scheibe gebildet ist, deren Neigung in Umfangsrichtung der Scheibe zur Rotations­ebene periodisch verschieden ist und daß das Autokollima­tionsspiegelelement am Umfang der Scheibe angeordnet ist.Mit einer derartigen Einrichtung lassen sich auf besonders einfache Weise inkrementelle Veränderungen der Neigung der Spiegelebene mit hoher Frequenz realisieren, wobei eine kontinuierliche Veränderung dann möglich wäre, wenn die Neigung der spiegelnden Umfangsfläche zur Rotationsebene kon­tinuierlich geändert wird. Wesentlich einfacher ist jedoch die Änderung der Neigung in Inkrementen durch Nebeneinander­reihen von verschieden geneigten Flächen, wodurch ein be­stimmter Abtastraster vorgegeben werden kann und die Meß­genauigkeit erhöht werden kann.
  • In einfacher Weise wird erfindungsgemäß die Anordnung bei einem derartigen Schwingspiegel oder einem derartigen ro­tierenden Spiegel mit in Umfangsrichtung sich ändernder Neigung so getroffen, daß an den Umkehrpunkten der Bewegung der vom Spiegel reflektierten Strahlen dem Wärmestrahlungs­fühler zugewandte feststehende Autokollimationsspiegelflächen angeordnet sind. Derartige an den Umkehrpunkten der Bewegung des Abtaststrahles angeordnete Autokollimationsspiegelflächen reflektieren hiebei in konstruktiv besonders einfacher Weise die Temperatur des gekühlten Detektors auf den Detektor zurück, so daß auf diese Weise ein deutlich vom Meßwert verschiedenes Referenzsignal erzielt werden kann, welches auch zur Herabsetzung des Untergrundrauschens in besonders vorteilhafter Weise herangezogen werden kann. Die Ausbildung kann hiebei so getroffen sein, daß die feststehenden Autokol­limationsspiegelflächen in einem Abstand von der Abbil­dungsoptik angeordnet sind, welcher der Brechkraft der Abbil­dungsoptik entspricht, wodurch sichergestellt wird, daß ein präziser Referenzwert für die Temperatur, auf welcher sich der Detektor selbst befindet, generiert wird.
  • In besonders einfacher Weise kann eine derartige Autokolli­mation zum Zwecke der Kalibrierung der Vorrichtung so ausge­bildet sein, daß die feststehende(n) Autokollimationsspiegel­fläche(n) sich an den Rändern einer in der Bildebene angeord­neten Feldlinse befinden und mit einem entsprechenden Radius zur Autokollimation gewölbt ausgebildet sind. Um den nötigen Platz für die Unterbringung rotierender oder schwingender Spiegel innerhalb der Optik sicherzustellen, können afokale Systeme zwischengeschaltet werden, welche im Bereich der Spiegelflächen einen parallelen Strahlengang mit reduziertem Bündelquerschnitt ergeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 eine erste schematisch dargestellte Anordnung des Strahlenganges mit einem Schwingspiegel und Autokollimation durch verspiegelte Flächen einer Feldlinse, Fig.2 eine abgewandelte Ausbildung mit planaren Autokolli­mationsspiegeln, Fig.3 einen rotierenden Spiegel als Ersatz für den Schwingspiegel nach den Fig.2 und 3 im Axialschnitt, Fig.4 eine Ansicht auf einen rotierenden Spiegel nach Fig.3 in Achsrichtung und die Fig.5, 6 und 7 Schnitte nach den Linien V-V, VI-VI und VII-VII der Fig.4.
  • Bei der Ausbildung nach Fig.1 tritt der Meßstrahl 1 über ein fokussierendes optisches Element 2 auf einen Umlenkspiegel 3 und gelangt in der Folge unter Zwischenschaltung einer Bildfeldlinse 4 auf einen Schwingspiegel 5, welcher das an der Bildfeldlinie 4 abgetastete Bild über eine Infrarotoptik 6 einem Detektor bzw. Wärmestrahlungsfühler 7 zuleitet. Der Schwingspiegel 5 schwingt hiebei in Richtung des Doppel­pfeiles 8 und kann zur Ausübung dieser Schwingung piezoelek­trisch über Schwingquarze oder elektromagnetisch erregt sein.
  • Die Feldlinse 4 weist einen Krümmungsradius an ihrer dem Spiegel zugewandten Seite auf, welcher der Brechkraft der Sammellinse(n) der Infrarotoptik 6 entspricht. Durch die Schwenkbewegung des Spiegels 5 wird nun einesteils ein entsprechend dem Doppelpfeil 9 überstrichener Sehbereich erfaßt und andererseits gelangt die durch die Sammellinse der Infrarotoptik 6 entworfenen Abbildung des Detektors 7 bei entsprechend weiter Auslenkung auf im Randbereich der Sammel­linse vorgesehene verspiegelte Bereiche 10. In diesen Rand­bereichen wird das Bild des Detektors 7 reflektiert und in diesen Randbereichen wird somit ein Referenzsignal für die Temperatur des Detektorelementes 7, welches in einfacher Weise thermoelektrisch gekühlt sein kann, zur Verfügung gestellt. Die Autokollimation wird hiebei durch die reflek­tierend bedampften Bereiche der Feldlinse 4, welche mit 10 bezeichnet sind, erzielt. Da kleine Abbildungen auf Linsen­flächen wegen möglicher Inhomogenitäten bekanntermaßen kritisch sind, kann die Linse auch etwas außerhalb des Fotos angeordnet sein. Im vorliegenden Fall kann jedoch durch den abgelenkten Strahl auch bei Inhomogenitäten lediglich eine geringe zusätzliche Modulation auftreten, die für die Re­ferenzbildung unwesentlich ist.
  • Bei der Ausführung nach Fig.2 ist zwischen der eingangs­seitigen Optik 2 und der Infrarotoptik 6 vor dem Detektor 7 ein afokales System, bestehend aus einer Zerstreuungslinse 11 und einer Sammellinse 12 vorgesehen, deren Brechkräfte einander aufheben, so daß eine Verlagerung des Brennpunktes vom Objektiv erfolgt. Diese Verlagerung ermöglicht es, die optische Anordnung in die Länge zu ziehen und schafft den erforderlichen Raum für die Anbringung eines Schwingspiegels 5. Der Umlenkspiegel ist hiebei wiederum mit 3 bezeichnet. Da im Bereich zwischen der Zerstreuungslinse 11 und der Sammel­linse 12 der Strahlengang parallel mit reduziertem Bündelquerschnitt verläuft, kann ein Autokollimationsspiegel mit planer Oberfläche außerhalb der Zerstreuungslinse 11 angeordnet werden. Dieser Autokollimationsspiegel mit planer Oberfläche ist mit 13 bezeichnet. Durch Schwingbewegung des Spiegels 5 im Sinne des Doppelpfeiles 8 wird wiederum die Sehfeldverbreiterung im Sinne des Doppelpfeiles 9 verwirklicht.
  • Anstelle des Schwingspiegels 5 in der Ausbildung nach den Fig.1 und 2 kann auch eine rotierende Scheibe, entsprechend Fig.3, eingesetzt werden, welchen an ihrem Außenumfang geneigte Spiegelflächen 14 trägt. Die rotierende Scheibe ist mit 15 bezeichnet und kann im Sinne des Pfeiles 16 um die mit 17 bezeichnete Rotationsachse in Rotation versetzt werden. Bei der Darstellung nach Fig.3 ist eine Lichtschranke 23 vorgesehen, welche Synchronisierungssignale an die nachfol­gende Auswerteelektronik zur Verfügung stellen kann.
  • Die in Fig.3 mit 19 angedeutete Spiegelfläche verläuft dabei in der Rotationsebene 22 der Scheibe 15, wie dies in Fig.5 im Detail dargestellt ist und dient als Autokollimationsspiegel­fläche der Scheibe 15, welche periodisch bei Rotation der Scheibe 15 in den vom Wärmestrahlungsfühler 7 kommenden Strahlengang eintritt und eine periodische Selbstabbildung des Detektors 7 zur Erzeugung eines periodischen Referenz­signales ergibt.
  • Die Ausbildung des Außenumfanges der rotierenden Scheibe ist in den Fig.4 bis 7 detailliert dargestellt. Um eine zyklische Veränderung der Neigung des Spiegels und damit eine einem Schwingspiegel vergleichbare Situation zu schaffen, sind in Umfangsrichtung 18 entsprechend der Fig.4 aufeinanderfolgende Spiegelflächen 20 und 21 mit unterschiedlicher Neigung zur Rotationsebene der Scheibe angeordnet. Die Änderung der Neigung erfolgt hiebei inkrementell, jedoch ist es ohne weiteres möglich eine kontinuierliche Änderung der Neigung zu realisieren, welche über den Umfang gesehen allerdings mindestens eine Unstetigkeitsstelle aufweisen müßte.
    Die unterschiedlichen Neigungen der einzelnen Spiegelflächen 20 und 21 sind in den Fig.6 und 7 ersichtlich und durch die Winkel β und γ zur Rotationsebene 22 veranschaulicht.
  • Für eine genauere Untersuchung können naturgemäß mehrere Spiegelflächen mit unterschiedlicher Neigung zur Rotations­ebene 15 periodisch wiederkehrend am Umfang der Scheibe 15 angeordnet sein, wobei sich eine Annäherung an eine kon­tinuierliche Änderung der Neigung im gewünschten Ausmaß durch Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Spiegelflächen unterschiedlicher Neigung erzielen läßt.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässig erwärmten Stellen von Radlagern und/oder Radlaufflächen von Schienenfahrzeugen, wobei in einen Strah­lengang von der Meßstelle zu einem Wärmestrahlungsfühler (7) eine in ihrer Neigung periodisch veränderliche Ablenkein­richtung, insbesondere ein Spiegel (5) oder ein rotierendes spiegelndes Polygon, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Autokollimationsspiegelelement (10,13,19) vorgesehen ist, dessen Spiegelfläche dem vom Wärmestrahlungsfühler (7) kommenden Strahlengang zugewendet ist und in wenigstens einer periodisch wiederkehrenden Stellung der periodisch veränder­lichen Ablenkeinrichtung die vom Wärmestrahlungsfühler (7) ankommenden Strahlen im wesentlichen in sich zurückwirft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch veränderliche Ablenkeinrichtung als Schwing­spiegel (5) ausgebildet ist und um eine zur Spiegelebene parallele und/oder in der Spiegelebene liegende Achse schwenkbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel der periodisch veränderlichen Ablenkeinrichtung von geneigten Flächen (14,20,21) einer rotierenden Scheibe (15) gebildet ist, deren Neigung in Umfangsrichtung der Scheibe (15) zur Rotationsebene periodisch verschieden ist, und daß das Autokollimationsspiegelelement (19) am Umfang der Scheibe angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß an den Umkehrpunkten der Bewegung der vom Spiegel (5) reflektierten Strahlen dem Wärmestrahlungsfühler (7) zugewandte feststehende Autokollimationsspiegelflächen (10,13) angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Autokollimationsspiegelflächen (10,13,19) in einem Abstand von der Abbildungsoptik (6) angeordnet sind, welcher der Brechkraft der Abbildungsoptik entspricht.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Autokollimationsspiegelflächen (10) an den Rändern einer Bildfeldlinse (4) angeordnet sind und mit einem der Brechkraft entsprechenden Radius zur Autokollimation gewölbt ausgebildet sind.
EP87890225A 1986-10-17 1987-10-12 Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässig erwärmten Stellen Expired - Lifetime EP0264360B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT2773/86 1986-10-17
AT0277386A AT395571B (de) 1986-10-17 1986-10-17 Einrichtung zum erfassen der raeumlichen orientierung von unzulaessig erwaermten stellen von radlagern und/oder radlaufflaechen von schienenfahrzeugen

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0264360A2 true EP0264360A2 (de) 1988-04-20
EP0264360A3 EP0264360A3 (en) 1990-08-08
EP0264360B1 EP0264360B1 (de) 1996-01-03

Family

ID=3540068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP87890225A Expired - Lifetime EP0264360B1 (de) 1986-10-17 1987-10-12 Einrichtung zum Erfassen der räumlichen Orientierung von unzulässig erwärmten Stellen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4853541A (de)
EP (1) EP0264360B1 (de)
AT (2) AT395571B (de)
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