KR20150061359A - Three-dimensional shape measurement device of train wheels - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 차륜의 원주에 위치한 360도 구간의 답면에 대한 측정이 이루어지고, 측정된 데이터를 연산하여 3차원 이미지로 도출 가능하도록 함으로써 사용자가 육안으로 용이하게 측정결과를 확인할 수 있게 한 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel. More specifically, the present invention relates to an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel, The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for a railway wheel.
주지된 바와 같이, 열차가 궤도를 운행하기 위해서는 특수한 형태의 차륜 프로파일 구조를 가져야 한다. 레일과 지속적인 마찰에 의해 차륜이 기준 이상으로 마모되어 차륜이 탈선하는 것을 방지하고, 동시에 안정적인 승차감 확보를 위해 특정한 기준 형상의 프로파일을 유지해야만 한다. As is well known, trains must have a special form of wheel profile structure for orbiting. It is necessary to maintain a profile of a specific reference shape in order to prevent the wheel from derailing due to abrasion of the wheel beyond the reference level due to continuous friction with the rail and at the same time to secure a stable ride feeling.
따라서, 이러한 차륜관리를 위해 차륜의 형상을 항시 측정하여 관리하도록 되어 있다.Therefore, the shape of the wheel is always measured and managed for such wheel management.
근래들어, 차륜관리를 자동화하기 위한 여러 가지 방법이 고안되고 있으며 예를 들어 주행 중인 열차의 차륜을 검사하는 방법으로는 ‘멀티라인 레이저를 이용한 차륜형상 측정장치(대한민국 등록특허 제10-0628351호)’가 있다. In recent years, various methods for automating wheel management have been devised. For example, as a method of inspecting the wheels of a running train, there is a method of measuring a wheel shape using a multi-line laser (Korean Patent Registration No. 10-0628351) '.
이하 특허등록공보를 기준으로, 종래의 차륜형상 측정장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the conventional wheel shape measuring apparatus will be described in detail with reference to the patent registration publication.
해당 특허 등록공보의 상세한 설명 도 1은 종래 차륜형상 측정장치의 정면도이고, 도 2는 종래 차륜형상 측정장치를 이용하여 촬영한 프로파일 라인이미지를 도시한 것이다.1 is a front view of a conventional wheel shape measuring apparatus, and FIG. 2 is a profile line image taken by using a conventional wheel shape measuring apparatus.
해당 특허 등록공보의 상세한 설명 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 차륜형상 측정장치는 주행 중인 열차의 하부에 설치되며, 조사면이 차륜(10)의 폭방향으로 라인을 이루는 프로파일용 레이저(220)와, 프로파일용 레이저(220)에 의해 나타나는 프로파일라인(도 2참조)을 촬영하는 프로파일용 카메라(120)와 차륜(10)의 내측면을 조사하는 직경용 레이저(310)와, 직경용 레이저(310)에 의해 나타나는 직경부라인을 촬영하는 직경용카메라(210)를 포함하여 구성된다.1, the conventional wheel shape measuring apparatus is provided at a lower portion of a running train, and has a laser beam 220 for a profile, the irradiation surface of which is a line in the width direction of the
다수의 레이저라인을 차축방향으로 투사하고 이를 프로파일용 촬영수단(220)으로 촬영하면 도2와 같은 다수의 프로파일라인 이미지(122)가 발생하게 된다. 이러한 프로파일라인 이미지(122)를 데이터 처리하고 컴퓨터로 분석함으로써, 플랜지 높이와 두께 등 각종 프로파일 관련 데이터를 추출해낼 수 있다. 이러한 프로파일라인 이미지(122)는 3개의 제 1 레이저라인으로 인해 3개가 형성되므로, 차륜(10)이 진입할 때 틀어짐이 발생하면 각 프로파일라인 이미지(122)가 평행하게 일렬로 배치되지 않고 프로파일라인 이미지(122)사이에 갭이 발생하면 바로 확인 가능하여 트리거링 시의 오차도 보정할 수 있다.When a plurality of laser lines are projected in the axle direction and photographed by the profile photographing means 220, a plurality of profile line images 122 as shown in FIG. 2 are generated. By processing the profile line image 122 and analyzing it with a computer, various profile-related data such as the flange height and thickness can be extracted. Since three profile line images 122 are formed by three first laser lines, if a distortion occurs when the
하지만, 이러한 종래의 차륜형상 측정장치는 차륜(10)의 원주에 위치한 답면 전체 360도 구간을 측정할 수 없으므로 측정이 가능한 구간을 제외한 다른 답면 영역에서 허용치수를 벗어날 경우 장치의 본래 기능을 수행하지 못하게 된다.However, such a conventional wheel shape measuring apparatus can not measure the entire 360-degree section of the tread surface located on the circumference of the
또한, 원심도가 불량일 경우 철도차량 운행시 상하 진동이 크게 발생하여 안정적인 주행에 방해가 될 뿐만 아니라, 각종 현가장치와 베어링의 내구성에 악영향을 미치게 되어 원심도가 측정되어야 한다는 문제가 있었다.In addition, when the centrifugal degree is poor, there is a problem that the up-and-down vibration is largely generated during the operation of the railway vehicle, which interferes with stable running, and adversely affects the durability of various suspension devices and bearings.
또, 종래의 차륜형상 측정장치는 레이저에 의한 프로파일 이미지만 컴퓨터의 화면에서 볼 수 있으므로 차륜의 형상을 육안으로 확인할 수 없는 단점이 있으므로, 사용자가 육안으로 용이하게 차륜의 형상을 확인할 수 있어야 한다는 문제가 있었다.Further, since the conventional wheel shape measuring apparatus can only see the profile image by the laser on the computer screen, there is a disadvantage that the shape of the wheel can not be visually confirmed, so that the user must be able to visually confirm the shape of the wheel easily .
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 차륜의 원주에 위치한 360도 구간의 답면에 대한 측정이 이루어지고, 측정된 데이터를 연산하여 3차원 이미지로 도출 가능하도록 함으로써 사용자가 육안으로 용이하게 측정결과를 확인할 수 있게 한 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a three- And it is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape measuring apparatus for a railway wheel which enables a measurement result to be easily checked.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 레일에 대한 차륜(10)의 전체 답면을 측정하기 위해 레일을 따라 축방향으로 연속 배치되는 적어도 2개 이상의 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)와; 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 차륜(10)의 축방향과 직각 방향으로 길이를 갖는 2개 이상의 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 라인 레이저(16)와; 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 상기 다중레이저 라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 직경부 촬상 카메라(17)와; 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 차륜(10)의 축방향으로 길이를 갖는 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 멀티라인 레이저(18)와; 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 상기 다중 레이저라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 답면 검출 카메라(19)와; 상기 프로파일라인 이미지를 분석하여 차륜(10)의 각 부를 계측하는 제어부(20)와; 상기 제어부(20)가 인가받은 측정데이터를 저장하는 데이터저장부(21)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, at least two or more first, second and third driving parts (13, 14, 15); Two or more laser beams which are commonly provided in the first, second and third driving
바람직하게, 상기 제어부(20)가 전송하는 측정데이터를 원격의 사용자가 백업받아 관리하기 위한 원격단말장치(22)와; 상기 원격단말장치(22)에 부가되어 측정결과를 디스플레이시키는 표시부(23)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다.Preferably, the
바람직하게, 상기 라인 레이저(16)는 차륜(10)의 답면 중심부에 진행방향으로 둘 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단인 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다.Preferably, the
바람직하게, 상기 멀티라인 레이저(18)는 차륜(10)의 답면 중심부에 축방향으로 5 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단인 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다.Preferably, the
바람직하게, 상기 제어부(20)는 상기 멀티라인 레이저(18)로부터 인가된 멀티 프로파일라인을 이용하여 차륜의 답면상태를 측정하여 라인 레이저(16)로부터 얻어진 차륜 원주 측정값을 따라 차륜(10)의 중심축을 기준으로 회전시켜 진원도와 3차원 이미지를 도출하게 된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다.Preferably, the
바람직하게, 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)는 차륜(10)의 1회 회전시 차륜(10)의 전체 궤적보다 더 긴 길이의 범위를 갖게 배치되고, 각 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 이격 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치가 제공된다. Preferably, the first, second and third driving
본 발명에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 차륜의 전체 외주면에 의한 답면 상태를 측정할 수 있으므로, 차륜의 모든 결함을 측정할 수 있다는 장점이 있다.The apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to the present invention has an advantage in that it can measure all the defects of the wheel because the state of the bottom surface due to the entire outer circumferential surface of the wheel can be measured.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 회로구성을 도시한 블록구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 구동부 배치상태를 도시한 측면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 직경 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 측면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.1 is a block diagram showing a circuit configuration of an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a side view showing a driving part arrangement state of an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a mounting state of a laser and a camera when measuring a wheel diameter formed in an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a front view showing a mounting state of a laser and a camera in the wheel tread surface measurement, which is configured in an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a perspective view showing a mounting state of a laser and a camera when measuring a wheel surface in a railway wheel three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a side view showing a mounting state of a laser and a camera in the wheel tread surface measurement, which is configured in an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a flowchart showing a signal flow of an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 회로구성을 도시한 블록구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 구동부 배치상태를 도시한 측면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 직경 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 도면이다. Fig. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a block diagram of a three- FIG. 3 is a view showing a mounting state of a laser and a camera when measuring a wheel diameter formed in an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 차륜의 원주에 위치한 360도 구간의 답면에 대한 측정이 이루어지고, 측정된 데이터를 연산하여 3차원 이미지로 도출 가능하도록 함으로써 사용자가 육안으로 용이하게 측정결과를 확인할 수 있게 한 장치이다.The apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention measures a dorsal surface of a 360-degree section located on a circumference of a wheel and calculates measured data to obtain a three-dimensional image So that the user can visually confirm the measurement result with ease.
보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 크게, 레일에 대한 차륜(10)의 전체 답면을 측정하기 위해 레일을 따라 축방향으로 연속 배치되는 적어도 2개 이상의 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)를 구비한다.More specifically, an apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention roughly includes at least two or more at least two axially arranged axially- And first, second, and
바람직하게, 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)는 차륜(10)의 1회 회전시 차륜(10)의 전체 답면 궤적보다 더 긴 길이의 범위를 갖게 배치되고, 각 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 이격 간격이 동일하게 배치되는 것이 좋다.Preferably, the first, second, and
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 차륜(10)이 1회전시 레일에 대해 접촉되는 답변 궤적이 모두 측정 범위내에 포함될 수 있도록 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)가 배치되는 바, 각 차륜의 원주에 대한 360도의 측정이 가능하고, 측정된 데이터를 바탕으로 3차원 이미지의 도출도 가능하다.Therefore, in the apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention, the first, second, and third driving units are provided so that the answer locus of the
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 트리거링 장치를 구비하는 바, 트리거링 장치를 구성하는 트리거링 센서는 진입 트리거링 센서(11)와, 진출 트리거링 센서(12)로 구성되고, 상기 차륜(10)의 경로를 따라 이격되게 배치되어 차륜(10)이 통과하는 시점을 감지한다.The apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention includes a triggering device. The triggering sensor constituting the triggering device includes an
이때, 상기 진입 트리거링 센서(11)와, 진출 트리거링 센서(12)는 상기 제 1, 2, 3 구동부(13, 14, 15)에 공통으로 구비되어 상기 직경부 촬상 카메라(17) 또는 답면 검출 카메라(19)의 셔터링 시점을 포착하는 구성이므로 매우 중요하다.The
따라서, 열차가 진입함에 따라 차륜의 위치가 제 3구동부(15) 상부에 위치한다. 이 때 진입 트리거링 센서(11)와 진출 트리거링 센서(12)가 차륜을 검지하여 영상 취득시점을 결정하면 차륜(10)에서 a범위를 제 3구동부(15)가 측정한다.Accordingly, as the train enters, the position of the wheel is located above the
바람직하게, 차륜의 위치가 제 2구동부(14) 상부에 위치하면 진입 트리거링센서(11)와 진출 트리거링센서(12)가 차륜을 검지하여 영상 취득시점을 결정하여 차륜(10)에서 b범위를 제 2구동부(14)가 측정한다.Preferably, when the position of the wheel is located above the
바람직하게, 차륜의 위치가 제 1구동부(13) 상부에 위치하면 진입 트리거링센서(11)와 진출 트리거링센서(12)가 차륜을 검지하여 영상 취득시점을 결정하여 차륜(10)에서 c범위를 제 1구동부(13)가 측정한다.Preferably, when the position of the wheel is located above the
따라서, 상기 차륜(10)이 제 1구동부(13)를 모두 통과하면 차륜의 원주 전체 범위의 측정이 완료된다.Therefore, when the
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 차륜(10)의 축방향과 직각 방향으로 길이를 갖는 2개 이상의 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 라인 레이저(16)와; 상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 상기 다중레이저 라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 직경부 촬상 카메라(17)를 포함하여 구성된다.The apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention is provided commonly inside the first, second and
이때, 상기 라인 레이저(16)는 차륜(10)의 답면 중심부에 진행방향으로 둘 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단이다.At this time, the
즉, 차륜(10)의 하부에 두 개의 라인 레이저(16)가 위치하여 발광하면 라인 레이저(16)로 인한 레이저라인을 따라 직경부 촬상 카메라(17)가 영상을 취득하여 차륜 답면의 곡선 프로파일 영상을 획득할 수 있다.That is, when two
따라서, 측정구간 내에 구비된 상기 진입 트리거링센서(11)와 진출 트리거링센서(12)에 의해 차륜(10)이 검지되면 각 구동부(13,14,15)에 설치된 상기 라인 레이저(16)와 직경부 촬상 카메라(17)가 차륜 프로파일 영상을 취득할 수 있게 된다.Therefore, when the
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 차륜(10)의 축방향으로 길이를 갖는 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 멀티라인 레이저(18)와; 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 상기 다중 레이저라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 답면 검출 카메라(19)를 포함하여 구성된다.The apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention is provided inside the
이때, 상기 멀티라인 레이저(18)는 차륜(10)의 답면 중심부에 축방향으로 5 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단으로, 상기 멀티라인 레이저(18)는 둘 이상의 광원을 이용하여 하나의 광원에서 하나의 제1 레이저라인이 조사되도록 구성될 수도 있고, 하나의 광원으로 다수의 제1 레이저라인을 조사할 수 있도록 멀티라인 제너레이팅 옵틱스가 장착될 수도 있다.In this case, the
상기 멀티라인 제너레이팅 옵틱스를 사용하면, 하나의 광원 세팅을 통해 각 레이저라인의 세팅이 완료되므로 유지보수가 매우 용이해지고, 레이저라인을 조사하는 대상물까지의 거리 조정을 통해 각 레이저라인 사이의 거리를 광원의 크기 이하로 좁힐 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이 하나의 광원에서 나오는 빛을 다수의 레이저라인으로 변경시키는 멀티라인 제너레이팅 옵틱스는, 여러 광학분야에서 주지 관용의 공지 부품이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.By using the multi-line generating optics, the setting of each laser line is completed through the setting of one light source, so that the maintenance becomes very easy. By adjusting the distance to the object irradiating the laser line, It can be narrowed down to the size of the light source. As described above, the multi-line generating optics for changing the light emitted from one light source into a plurality of laser lines is a well-known component in various optical fields, and thus a detailed description thereof will be omitted.
즉, 상기 멀티라인 레이저(18)에서 레이저라인을 차륜(10)에 조사시키면 답면검출 카메라(19)가 차륜 프로파일 영상을 취득할 수 있게 되고, 측정구간 내에 차륜(10)이 검지되면 구동부(14)에 설치된 멀티라인 레이저(18)와 답면검출 카메라(19)가 차륜 프로파일 영상을 취득할 수 있는 구조로 구성된다.That is, when the laser line is irradiated to the
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 상기 프로파일라인 이미지를 분석하여 차륜(10)의 각 부를 계측하는 제어부(20)와; 상기 제어부(20)가 인가받은 측정데이터를 저장하는 데이터저장부(21)를 포함하여 구성된다.Meanwhile, the apparatus for measuring three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention includes a
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 상기 제어부(20)가 전송하는 측정데이터를 원격의 사용자가 백업받아 관리하기 위한 원격단말장치(22)와; 상기 원격단말장치(22)에 부가되어 측정결과를 디스플레이시키는 표시부(23)를 더 포함하여 구성된다.Preferably, the apparatus for measuring three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention includes a
한편, 상기 제어부(20)는 상기 멀티라인 레이저(18)로부터 인가된 멀티 프로파일라인을 이용하여 차륜의 답면상태를 측정하여 라인 레이저(16)로부터 얻어진 차륜 원주 측정값을 따라 차륜(10)의 중심축을 기준으로 회전시켜 진원도와 3차원 이미지를 도출하게 된다.The
기본적으로, 차륜(10)을 측정하는 방식은 취득한 프로파일 라인의 이미지를, 기준이 되는 프로파일 라인의 이미지와 비교하여 마모량을 측정하는 것이므로 동일하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 차륜(10)의 전체 외주면에 의한 답면 상태를 측정할 수 있으므로, 종래 기술처럼 일부분의 답면상태를 측정하는 기술들보다 더 정밀하고, 미측정으로 인한 오류 가능성이 거의 없다.Basically, the method of measuring the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 정면도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치에 구성된 차륜 답면 측정시 레이저와 카메라의 장착상태를 도시한 측면도이다.FIG. 4 is a front view showing a mounting state of a laser and a camera in the wheel tread surface measurement performed in an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a front view of the railway wheel according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view of a three-dimensional shape measuring apparatus of a railway wheel according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of a three- Fig. 8 is a side view showing the mounting state of the camera.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 차륜(10)의 축방향으로 길이를 갖는 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 멀티라인 레이저(18)와; 상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 상기 다중 레이저라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 답면 검출 카메라(19)를 포함하여 구성된다.The apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser beams having a length in the axial direction of the
상기 멀티라인 레이저(18)는 차륜(10)의 답면 중심부에 축방향으로 5 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단이다.The
상기한 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. The function and operation of the apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.FIG. 7 is a flowchart showing a signal flow of an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 차륜(10)이 통과하는 레일 궤도 하부에 구비된 바, 상기 진입 트리거링 센서(11)와, 진출 트리거링 센서(12)는 상기 제 1, 2, 3 구동부(13, 14, 15)에 공통으로 구비되어 상기 직경부 촬상 카메라(17) 또는 답면 검출 카메라(19)의 셔터링 시점을 포착한다.The apparatus for measuring a three-dimensional shape of a railway wheel according to an embodiment of the present invention is provided below a track of a rail through which a
즉, 상기 진입 트리거링 센서(11)와, 진출 트리거링 센서(12)는 차륜(10)의 진출입을 감지하고, 그 감지신호를 이용하여 상기 제어부(20)가 상기 제 1, 2, 3 구동부(13, 14, 15)가 구동할 수 있는 시점을 잡아준다.That is, the
차량 진입이 감지되면, 상기 제어부(20)는 상기 라인 레이저(16)와, 멀티 라인 레이저(18)를 구동 제어하여 발광되게 하는 바, 상기 차륜(10)의 속도와 가속도를 연산하여 그 진입 상태에 따라 상기 제 1, 2, 3 구동부(13, 14, 15)에 구성된 상기 라인 레이저(16)와, 멀티 라인 레이저(18)를 발광시킨다.The
즉, 각 구동부(13, 14, 15)에 인접한 트리거링 센서(11, 12)에 의해 영상 취득 시점이 결정되면, 상기 제어부(20)는 각 구동부(13, 14, 15)에 구비된 상기 직경부 촬상 카메라(17)와 답면 검출 카메라(19)를 순차 구동시켜 셔터링이 이루어지도록 제어한다.That is, when the image acquisition time is determined by the triggering
이런 방식으로, 상기 제어부(20)는 상기 제 1, 2, 3구동부(13, 14, 15)에 구비된 상기 직경부 촬상 카메라(17)와 답면 검출 카메라(19)를 순차 구동시켜 차륜(10)이 해당 측정 범위를 완전히 빠져나갈 때까지 프로파일 영상을 취득한다.In this manner, the
이때, 상기 제어부(20)는 상기 멀티라인 레이저(18)로부터 인가된 멀티 프로파일라인을 이용하여 차륜의 답면상태를 측정하여 라인 레이저(16)로부터 얻어진 차륜 원주 측정값을 따라 차륜(10)의 중심축을 기준으로 회전시켜 진원도와 3차원 이미지를 도출하게 된다.At this time, the
다음으로, 상기 제어부(20)는 차륜(10)이 진행하는 제일 마지막 구동부(예컨대, 제 3구동부(15)라 함)에 구비된 상기 진출 트리거링 센서(12)로부터 진출 신호가 감지되면 각 구동부(13,14,15)의 구동을 종료한다.Next, when the advance signal is detected from the
그리고, 상기 제어부(20)는 프로파일 라인 데이터와, 3차원 이미지 데이터, 진원도 데이터, 마모도 데이터를 포함한 데이터를 데이터 저장부(21)에 저장하고, 상기 원격 단말장치(22)로 백업한다. 이때, 백업은 일정 주기마다 이루어지게 할 수도 있다.The
한편, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.Meanwhile, the apparatus for measuring the three-dimensional shape of a railway wheel according to the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified in various ways within the scope of the present invention.
10:차륜,
11:진입 트리거링센서,
12:진출 트리거링센서,
13:제 1구동부,
14:제 2구동부,
15:제 3구동부,
16:라인레이저,
17:직경부 촬상 카메라,
18:멀티라인레이저,
19:답면검출 카메라,
20:제어부,
21:데이터저장부,
22:원격단말장치,
23:표시부.10: wheel, 11: entry triggering sensor,
12: Entry triggering sensor, 13: First driving section,
14: second driving part, 15: third driving part,
16: line laser, 17: diameter imaging camera,
18: Multi-line laser, 19: Face detection camera,
20: control unit, 21: data storage unit,
22: remote terminal, 23: display.
Claims (6)
상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 차륜(10)의 축방향과 직각 방향으로 길이를 갖는 2개 이상의 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 라인 레이저(16)와;
상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 내부에 공통으로 구비되며, 상기 다중레이저 라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 직경부 촬상 카메라(17)와;
상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 차륜(10)의 축방향으로 길이를 갖는 다중 레이저라인을 발광하여 프로파일 저면에 조사하는 멀티라인 레이저(18)와;
상기 제 2 구동부(14)의 내부에 구비되며, 상기 다중 레이저라인을 촬영하기 위해 상기 차륜의 저면에 간섭이 없도록 설치하여 촬영하는 답면 검출 카메라(19)와;
상기 프로파일라인 이미지를 분석하여 차륜(10)의 각 부를 계측하는 제어부(20)와;
상기 제어부(20)가 인가받은 측정데이터를 저장하는 데이터저장부(21)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.At least two first, second and third driving portions (13, 14, 15) arranged axially and continuously along the rails for measuring the entire anteroposterior face of the wheel (10) with respect to the rails;
Two or more laser beams which are commonly provided in the first, second and third driving portions 13, 14 and 15 and have a length in a direction perpendicular to the axial direction of the wheel 10 are emitted, A line laser 16 for emitting a laser beam;
A diameter imaging camera (17) provided commonly inside the first, second, and third drive units (13, 14, 15) for imaging the multiple laser lines without interfering with the bottom surface of the wheel, Wow;
A multi-line laser 18 provided inside the second driving unit 14 and emitting multiple laser lines having a length in the axial direction of the wheel 10 to irradiate the bottom of the profile;
A bottom surface detecting camera 19 provided in the second driving unit 14 for photographing the multiple laser lines so that no interference occurs on the bottom surface of the wheel to photograph the multiple laser lines;
A control unit 20 for analyzing the profile line image and measuring each part of the wheel 10;
And a data storage unit (21) for storing measurement data applied by the controller (20).
상기 제어부(20)가 전송하는 측정데이터를 원격의 사용자가 백업받아 관리하기 위한 원격단말장치(22)와; 상기 원격단말장치(22)에 부가되어 측정결과를 디스플레이시키는 표시부(23)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.The method according to claim 1,
A remote terminal device 22 for receiving and managing measurement data transmitted from the control unit 20 by a remote user; Further comprising a display unit (23) attached to the remote terminal apparatus (22) for displaying measurement results.
상기 라인 레이저(16)는 차륜(10)의 답면 중심부에 진행방향으로 둘 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단인 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the line laser (16) is means for emitting two or more profile line images in the traveling direction to the central portion of the obverse surface of the wheel (10).
상기 멀티라인 레이저(18)는 차륜(10)의 답면 중심부에 축방향으로 5 이상의 프로파일라인 이미지를 발광시키는 수단인 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the multi-line laser (18) is means for emitting a profile line image of 5 or more in the axial direction at the central portion of the obverse surface of the wheel (10).
상기 제어부(20)는 상기 멀티라인 레이저(18)로부터 인가된 멀티 프로파일라인을 이용하여 차륜의 답면상태를 측정하여 라인 레이저(16)로부터 얻어진 차륜 원주 측정값을 따라 차륜(10)의 중심축을 기준으로 회전시켜 진원도와 3차원 이미지를 도출하게 된 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.The method according to claim 1,
The control unit 20 measures the face-to-face state of the wheel using the multi-profile line applied from the multi-line laser 18 and measures the center of the wheel 10 based on the circumference measured value obtained from the line laser 16 So that the roundness and the three-dimensional image are derived.
상기 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)는 차륜(10)의 1회 회전시 차륜(10)의 전체 답면 궤적보다 더 긴 길이의 범위를 갖게 배치되고, 각 제 1, 2, 3 구동부(13,14,15)의 이격 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 철도 차륜의 3차원 형상 측정장치.The method according to claim 1,
The first, second, and third drive units 13, 14, and 15 are arranged to have a longer length than the entire anterior face locus of the wheel 10 in one rotation of the wheel 10, 3 driving units (13, 14, 15) are the same.
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