专利名称：铁路车轮轮辋厚度动态检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，属于机械检测设备结构的
技术领域，具体说属于机械检测设备中主要用于铁路车轮轮辋厚度检测设备的结构的技术 领域。
背景技术：
在铁路运用中，走行部分尤其是轮对运行状态对列车安全具有重要作用。车轮轮 辋是指铁路机车车辆轮对圆周的厚度，车轮轮辋厚度随着列车运行时间的增加，由于磨损， 厚度在不断减少，在入库检修璇轮后，厚度也在减少，当减少到厚度运用限度后，该车轮只 能报废处理。同时，由于车轮材质的不均匀性，车轮圆周不同部位磨耗的深度也不相同，产 生车轮的不圆度。通过沿同一车轮不同部位测量轮辋厚度，还可以测量出车轮的不圆度。由 于轮辋运用磨耗过限或车轮不圆，会对列车安全形成重要影响，所以，在线测量轮辋厚度具 有实际意义。 目前，我国铁路轮对的检测还停留在手工阶段，操作条件差、劳动强度大、劳动效 率低。而且车辆检修实行计划修，运行车辆的车轮参数变化状况和突发故障如擦伤等不易 及时发现，人工检查工作量大，易发生漏检。 现有轮对尺寸参数自动测量设备， 一般为静态检测设备，检测时需要将轮对从机 车车辆的转向架上分解下来，该类设备一般在铁路机车车辆入库检修时使用。
发明内容本实用新型提供了一种铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，以实现能够动态测量正
常运行列车车轮的轮辋厚度的几何参数，对轮对安全状态进行预报的目的。 为达到上述目的本实用新型的技术方案是 —种铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，包括轮辋检测机箱，还包括具有至少一个 传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机；所述机箱内设置图像采集装 置，该轮辋检测机箱成对安装在左右钢轨的外侧，机箱上设置可控制开关的门。 该图像采集装置包括相对设置的两台数字摄像机、至少一个激光线光源和安装 座，安装座横截面呈等腰梯形且中部设一凸起部，该激光线光源凸出安装在所述凸起部上， 该安装座下部设置减震器；激光线光源发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面 上，其发出的激光能够照射到列车通过时车轮轮辋面能够达到的范围。数字摄像机与钢轨 方向成20° 60°布置，与轨道水平面成15。 45°夹角且镜头分别朝向车轮方向设置， 形成从底部俯仰拍摄轮缘外部轮廓的结构，两台数字摄像机相距为200 500mm，激光线光 源位于两台摄像机连线的中心位置，摄像机镜头焦距为5 16mm，镜头前安装带通滤波镜。 该数字摄像机通过外触发控制采集图像，并通过内置在工控机的图像采集卡和采 集软件进行图像处理输出。 该计轴定位和控制装置设置传感器信号接收电路和控制电路，形成工控机根据传
3感器发出的信号通过控制电路控制开关门装置和发出摄象机外触发信号。 该开关门装置设置开关门机构，电机和限位开关，所述的电机为步进电机或转角电机。 该卡轨装置横截面成L型，相对卡固在钢轨道工字梁下部，该轮辋检测机箱通过 卡轨装置安装在钢轨上。 该计轴定位和控制装置的传感器沿车轮行进方向设置在该轮辋检测机箱中心线 位置的钢轨内侧，前后成对相距200-280毫米设置。 采用本实用新型的技术方案，由于铁路车轮轮辋厚度动态检测设备是一套安装在 铁路线路上的安全检测系统，采用工控机和测量软件自动处理通过摄像机和图像处理得到 的正常运行列车车轮的轮辋厚度几何参数，对轮对安全状态进行实时预报。使检修工人能 够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行。该设备可用于铁路正线通过车辆的轮对检 测、动车组入库时的轮对尺寸检测和机车入库时的轮对检测。
图1为本实用新型轮辋检测机箱原理示意图 图2为本实用新型轮辋检测机箱内部结构示意图(一 ) 图3为本实用新型轮辋检测机箱平面安装位置示意图 图4为本实用新型轮辋检测机箱内部结构示意图(二 ) 图5为本实用新型轮辋检测机箱轨道上安装示意图 图中标号说明 1.车轮，2.轨道，3.数字摄像机，4.轮辋检测机箱，5.激光线光源，6.传感器， 7.卡轨装置，8.开关门装置具体实施方式
以下结合附图和实施实例对本实用新型的技术方案进一步说明。 如图2，图3，图4、图5所示，铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，包括轮辋检测机 箱4，包含至少一个传感器6的计轴定位和控制装置、图像采集装置和内置测量软件的工控 机组成，轮辋检测机箱4成对安装在左右钢轨的外侧(图3)，机箱上设置可控制开关的门。 该图像采集装置包括相对设置的两台数字摄像机3、至少一个激光线光源5(1 3套线激光光源5)和安装座，安装座横截面呈等腰梯形且中部设一凸起部，该激光线光源 5凸出安装在所述凸起部上，该安装座下部设置减震器；如图1所示，安装后，数字摄像机3 和激光线光源5的相对空间位置固定，不随列车运行振动发生变化。在安装座下部安装减 震器。激光线光源5发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面上，其发出的激光能 够照射到列车通过时车轮l轮辋面能够达到的范围。数字摄像机3与钢轨方向成20。
60°布置，(相当于与钢轨2所在的平行线向内侧形成一个角度，角度为20-60度)与轨道 水平面成15° 45°夹角，(如果按三维坐标系，轨道为X轴表示，则在X-Y平面20-60度， 在X-Z平面15-45度)从底部俯仰拍摄轮辋外部轮廓，两台摄像机3距离为200 500mm， 激光线光源5位于两台摄像机3连线的中心位置，摄像机镜头焦距为5 16mm，镜头前安装 带通滤波镜。(见图1、图2、图4、图5)。采用激光光源，在数字摄像机镜头前安装带通滤波 片，可以有效的避免阳光干扰，使检测设备能够在白天和夜晚都可以正常工作。[0026] 左右轮辋检测机箱4的开关门装置8包括控制电路，电机和限位开关，当列车到达 时，防护门打开，离开时关闭。轮辋检测机箱通过卡轨装置7安装在钢轨道2上，具体说卡轨 装置7横截面成L型，且相对卡固在钢轨道2工字梁下部，两卡轨装置7间可用螺栓固定， 该轮辋检测机箱4通过卡轨装置7安装在钢轨道2上。 数字摄像机3通过外触发控制采集图像，并通过内置在工控机的图像采集卡和采 集软件进行图像处理输出。激光线光源5采用进口激光二极管及光学镀膜玻璃透镜组成。其具体技术参数如
下波长658nm 出瞳功率60mW扇角120°线宽100mm处0. 3mm工作电压5V工作温度-10° 50°外形尺寸①20X80mm高速摄像机主要技术参数要求图像分辨率^ 656X491采样分辨率> 60帧/秒CCD尺寸^ 4. 8X6. 5mm快门速度^ 1/10000数据总线1394、 cameralink、 RJ45网口具有外触发采集功能能具有部分读出功能镜头主要技术参数焦距10mm光圈可调计轴定位和控制装置设置开关门装置8和控制电路，形成工控机根据传感器6发
出的信号通过控制电路控制开关门装置8的结构。该开关门装置8设置开关门机构，电机 和限位开关，所述的电机可为步进电机或转角电机。装置根据车轮传感器6得到的车轮信 号，计算列车速度、判断车轮位置，控制电路发出开门电机控制信号和拍摄外触发信号。 在车轮1通过定位传感器6后，可以给轮对准确定位，当轮对到达点时系统发出检 测信号，检测图像如图2所示。通过图象识别处理我们可以测出轮辋厚度和圆周磨耗的数 值。测量分辨率设为0. lmm，通过实验室测量和理论分析，由于轮对摆动和中心定位产生的 测量误差不超过0. 5mm。 系统特点 采用线激光与图像检测相结合的方式测量轮辋，能够满足测量精度要求，相对于 其他激光测量的方式来说，直接用卡具安装，不用作基础和在轨道上打孔，安装方便，测量 精度高，对测量环境要求低，能够满足高速测量的要求。 轮辋检测机箱采用了一体化工业产品，安装维护方便，具有良好的互换性。对环境 具有良好的适应能力。 本实用新型是一套安装在铁路线路上的安全检测系统。它能够动态测量正常运行 列车轮对轮辋几何参数，包括轮辋厚度和圆周磨耗，对轮对安全状态进行预报。使检修工人能够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行。该设备可用于铁路正线通过车辆的轮对 检测、动车组入库时的轮对尺寸检测和机车入库时的轮对检测。
权利要求一种铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，包括轮辋检测机箱，其特征在于还包括具有至少一个传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机；所述机箱内设置图像采集装置，该轮辋检测机箱成对安装在左右钢轨的外侧，机箱上设置可控制开关的门。
2. 如权利要求1所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该图像采集装置 包括相对设置的两台数字摄像机、至少一个激光线光源和安装座，安装座横截面呈等腰梯 形且中部设一凸起部，该激光线光源凸出安装在所述凸起部上，该安装座下部设置减震器； 激光线光源发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面上，其发出的激光能够照射到 列车通过时车轮轮辋面能够达到的范围；数字摄像机与钢轨方向成20。 60°布置，与轨 道水平面成15。 45°夹角且镜头分别朝向车轮方向设置，形成从底部俯仰拍摄轮缘外 部轮廓的结构，两台数字摄像机相距为200 500mm，激光线光源位于两台摄像机连线的中 心位置，摄像机镜头焦距为5 16mm，镜头前安装带通滤波镜。
3. 如权利要求2所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该数字摄像机通 过外触发控制采集图像，形成图像通过内置在工控机的图像采集卡和采集软件进行图像处 理输出的结构。
4. 如权利要求1所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该计轴定位和控 制装置设置传感器信号接收电路和控制电路，形成工控机根据传感器发出的信号通过控制 电路控制开关门装置和发出摄象机外触发信号的结构。
5. 如权利要求4所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该开关门装置设 置开关门机构，电机和限位开关，所述的电机为步进电机或转角电机。
6. 如权利要求1所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该轮辋检测机箱 通过卡轨装置安装在钢轨上，该卡轨装置横截面成L型，相对卡固在钢轨道工字梁下部。
7. 如权利要求1所述的铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，其特征在于该计轴定位和控 制装置的传感器沿车轮行进方向设置在该轮辋检测机箱中心线位置的钢轨内侧，前后成对 相距200-280毫米设置。
专利摘要本实用新型公开了一种铁路车轮轮辋厚度动态检测设备，属于机械检测设备中主要用于铁路车轮轮辋厚度检测设备结构的技术领域。包括轮辋检测机箱，至少一个传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机，通过工控机和测量软件自动处理来自摄像机和经图像处理得到的正常运行列车车轮的轮辋厚度几何参数，对轮对安全状态进行实时预报，是一套安装在铁路线路上的安全检测系统。
文档编号G01M17/013GK201540100SQ20092015996
公开日2010年8月4日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者王义成, 谢群, 赵刚 申请人:北京福斯达轨道交通技术有限公司
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