CN103808297B - 一种铁路货车车体平面度测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及平面度测量技术领域，特别是指一种铁路货车车体平面度高精度、高效率、自动化的测量设备，该设备采用模块化结构设计。测量时首先根据被测车体外表面侧柱或加强筋的凸起高度调节高度调整结构以此调整仪器距离被测表面的位移，然后将该设备吸附于被测车体表面，滑动滑块组件在机械框架导轨的导向作用下带动检测传感器完成对被测车体表面的数据采集。实时数据可以通过两种方式传输到上位机***。其一，在测量同时通过无线传输模块将测量数据实时传输给上位机***。其二，待测量结束通过USB数据存储模块将数据存储于USB存储器中，通过存储器将数据拷贝到上位机***。上位机***获取到被测数据，经上位机曲面拟合及平面度评价***完成对单组数据的曲线拟合以及多组数据的曲面拟合，实时对被测表面的平面度合格与否做出评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路货车车体平面度测量仪，具体涉及一种对铁路货车车体平面度高效率、高精度、自动化的测量仪器，可对被测车体平面度合格性与否做出评价。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，城镇化进程的加快，物流的迅速增长，铁路运输面临前所未有的运能、运力紧张的巨大压力。我国的国情决定着铁路运输对全面实现小康社会所起的作用是举足轻重的。因此，铁路货车的升级换代与整体性能的提高是我国经济及社会发展的必然结果。
依据国内铁路车辆制造行业调查，铁路货车现有车型多为板柱式结构，焊接而成。随着铁路货车沿高速重载方向的不断发展，各种新工艺、新材料、新部件在铁路货车的制造、维修过程中得到了广泛使用；同时，为了减轻货车的整体重量而加大侧柱间距以及降低侧板厚度。由薄板焊接变形理论(钢构件在未受荷载前，由于施焊电弧高温引起的变形)，货车车厢焊接后严重变形，致使平面度超差，难以满足通用标准平面度的要求，从而严重影响货车整体的外观质量。此外，随着货车运行速度的不断提高速，在空气阻力的作用下，货车车厢的平面度超差处会产生严重的应力集中，加速车厢板的损坏，进而严重影响铁路货车使用寿命。
目前国内铁路货车车体平面度的检测以接触式测量方法为主，即塞尺测量法。该测量方法存在很多问题：
1.测量精度难以保证。塞尺测量法属于接触式测量法的一种，该方法受到工具磨损、腐蚀等因素以及人为操作误差的影响，造成测量精度低、测量误差大；
2.测量效率难以保证。塞尺测量法是运用平尺与塞尺对被测表面进行测量的一种方法，该方法操作繁琐，不能满足平面度快速测量的要求。
发明内容
本发明的目的是克服目前塞尺测量法存在的低精度，低效率的不足，弥补了车体平面度快速测量技术的国内空白，为铁路货车的表面质量的提高，铁路货车整体的更新换代提供了有效的技术支持。结合现代激光传感技术以MCU控制器为核心的一种车体平面度测量仪有效的解决了车体表面侧柱或凸起对测量的限制，提高了该仪器对不同车体平面度测量的适用性，实现了对车体平面度高效率、高精度、自动化的测量。
本发明的目的是这样实现的：一种铁路货车车体平面度测量仪，其特征在于，包括机械装置、硬件检测***、上位机曲面拟合及平面度评价***，所述机械装置包括机械框架、连接在机械框架一端的高度调整机构以及滑块组件，高度调整机构与机械框架组成了测量仪的主体框架，滑块组件通过导轨连接在机械框架上；滑块组件承载硬件检测***，并在导轨的导向作用下完成对被测车体表面数据采集工作，所述上位机曲面拟合及平面度评价***通过无线信号与所述硬件检测***相连，以完成对单组或多组数据的曲线拟合。
根据本发明的优选实施方式，高度调整机构包括碳纤维圆管支架、夹紧端盖、锁紧螺钉，吸附磁铁，夹紧端盖套设在碳纤维圆管支架的外部，通过锁紧螺钉改变夹紧端盖对碳纤维圆管支架的压紧力，吸附磁铁安装在碳纤维圆管支架底端；所述高度调整机构可以根据被测车体外表面侧柱或凸起的高度调节该仪器距离被测车体表面的位移。
根据本发明的优选实施方式，所述硬件检测***包括MCU核心电路、检测传感器、液晶显示模块、数据USB存储模块与无线传输模块，车体平面度检测过程中的被测数据通过无线传输模块被实时传输给上位机曲面拟合及平面度评价***。
根据本发明的优选实施方式，机械框架采用碳纤维方管，碳纤维方管两端连接有连接端盖，连接端盖与高度调整机构的碳纤维圆管支架相连，采用碳纤维板起密封作用。
根据本发明的优选实施方式，在两个机械框架中间设有中间搭接件。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明代替车体平面度塞尺测量法，有效的提高了测量的效率和精度，大大降低了工人的劳动强度和操作的复杂程度；
2、测量过程中有效的避免了被测车体表面侧柱或凸起高度的限制，提高了该仪器对不同车体平面度测量的适用性；
3、实现了测量仪器与上位机之间测量数据的无线传输，在车体平面度测量过程中可以实时的将测量数据传输给上位机***；
4、待每次测量结束，可以通过硬件检测***的USB数据存储模块将测量数据存储到U盘之中，提高了测量数据的可保存性；
5、上位机曲面拟合及平面度评价***，完成对单组数据的曲线拟合以及多组数据的曲面拟合，直观的还原被测表面的形貌，并对被测表面的平面度合格与否做出评价。
附图说明
图1为本发明铁路货车车体平面度测量仪的总体结构示意图，其中1-高度调整机构；2-滑块组件；3-机械框架；4-上位机曲面拟合及平面度评价***；
图2、图3为本发明车体平面度测量仪的详细结构示意图，其中5-激光传感器；6-导轨；7-吸附磁铁；8-被测车体；9-碳纤维圆管支架；10-夹紧端盖；11-锁紧螺钉；12-碳纤维板；13-液晶显示屏；14-中间搭接件；15-碳纤维方管；16-连接端盖。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明：
参照图1、图2、图3所示，是本发明铁路货车车体平面度测量仪的结构示意图，包括有机械装置、硬件检测***、上位机曲面拟合及平面度评价***4。所述机械装置包括高度调整机构1、机械框架3、滑块组件2，高度调整机构1由碳纤维圆管支架9、夹紧端盖10、锁紧螺钉11组成，其中碳纤维圆管支架9底端安装吸附磁铁7，对车体平面度测量时可将此仪器吸附于被测车体8表面，高度调整机构1依据被测车体侧柱凸起高度调整该仪器距离被测表面的位移，包括碳纤维圆管支架9、夹紧端盖10、锁紧螺钉11，吸附磁铁7；机械框架3采用碳纤维方管15搭建骨骼框架，采用碳纤维板12起密封作用，安装导轨6为滑块组件2导向；滑块组件2承载硬件检测***在导轨6的导向作用下完成对被测车体表面数据采集工作。所述的硬件检测***包括有MCU核心电路、检测传感器5、液晶显示模块13、数据USB存储模块与无线传输模块，该硬件检测***安装在滑块组件2上，在机械框架导轨6的导向作用下完成被测车体表面的数据采集工作。所述的上位机曲面拟合及平面度评价***4通过硬件检测***的无线传输模块与硬件检测***相连，该仪器在进行车体平面度检测过程中可将被测数据通过无线传输模块实时传输给上位机曲面拟合及平面度评价***4或待每次测量结束可将被测数据通过USB数据存储模块存储于U盘中其二是待测量结束通过USB数据存储模块将数据存储于U盘中，通过U盘将数据拷贝到上位机曲面拟合及平面度评价***4。上位机曲面拟合及平面度评价***4在获取到被测数据后通过其内的曲面拟合功能完成对单组数据的曲线拟合以及多组数据的曲面拟合，直观地还原被测车体表面的形貌，同时可对被测表面的平面度合格与否做出评价及分析。
参考图1、图2、图3所示，其位置与连接关系如下：
机械框架3与高度调整机构1组成了该仪器的骨骼结构，将碳纤维方管15端部插接到连接端盖16的四个方孔中，连接端盖16与高度调整机构1的碳纤维圆管支架9相连，例如利用碳纤维材料专用粘结胶将两部件连接在一起；在两个机械框架3中间设有中间搭接件14，以提供测量仪的结构强度；滑座组件2承载着硬件检测***与检测传感器通过导轨6与机械框架3连接在一起；夹紧端盖10套在碳纤维圆管支架9的外部，通过锁紧螺钉11控制夹紧端盖10以此改变夹紧端盖10对碳纤维圆管支架9的压紧力，进而调整该仪器距离被测车体8表面的位移，待将其调整到合适位置，锁紧高度调整机构1，手动滑动滑座组件2在导轨6的导向作用下完成对被测车体8平面度的测量。
参考图1、图2、图3所示，其工作过程如下：
根据被测车体8表面的侧柱或凸起高度旋松高度调整机构1的锁紧螺钉11以此放松夹紧端盖10，调整碳纤维圆管支架9，使该仪器距离被测车体8合适距离，旋紧锁紧螺钉11；通过高度调整机构1底端的吸附磁铁7将仪器吸附在被测车体8表面，为***上电，打开上位机曲面拟合及平面度评价***4的数据采集功能，打开检测开关，手动滑动滑块组件2检测传感器5在导轨6的导向作用下完成对被测车体8表面数据采集工作，在手动滑动滑块组件2的同时测量数据实时的传输给上位机***；待测量结束操作上位机曲面拟合及平面度评价***4，利用其单一曲线拟合功能完成对每次测量数据的曲线拟合或利用其曲面拟合功能完成对多组测量数据的曲面拟合功能，拟合曲线或曲面将显示在该软件的图像显示区域内，同时在软件的结果显示区显示被测车体8表面的平面度大小，并做出平面度合格性判断。
Claims (1)
1.一种铁路货车车体平面度测量仪，其特征在于，包括机械装置、硬件检测***、上位机曲面拟合及平面度评价***(4)；所述机械装置包括机械框架(3)、连接在机械框架(3)一端的高度调整机构(1)以及滑块组件(2)；高度调整机构(1)与机械框架(3)组成了测量仪的主体框架，滑块组件(2)通过导轨(6)连接在机械框架(3)上；滑块组件(2)承载硬件检测***，并在导轨(6)的导向作用下完成对被测车体(8)表面数据采集工作，所述上位机曲面拟合及平面度评价***(4)通过无线信号与硬件检测***相连，以完成对单组或多组数据的曲线拟合，并给出车体平面度综合性评价结果；所述铁路货车车体平面度测量仪，高度调整机构(1)包括碳纤维圆管支架(9)、夹紧端盖(10)、锁紧螺钉(11)，吸附磁铁(7)，夹紧端盖(10)套设在碳纤维圆管支架(9)的外部，通过锁紧螺钉(11)改变夹紧端盖(10)对碳纤维圆管支架(9)的压紧力，吸附磁铁(7)安装在碳纤维圆管支架(9)底端；所述高度调整机构(1)根据被测车体(8)外表面侧柱或凸起的高度调节该仪器距离被测车体表面的位移；所述测量仪硬件检测***包括MCU核心电路、检测传感器(5)、液晶显示模块(13)、数据USB存储模块与无线传输模块，车体平面度检测过程中的被测数据通过无线传输模块被实时传输给上位机曲面拟合及平面度评价***(4)；所述铁路货车车体平面度测量仪的机械框架(3)采用碳纤维方管(15)，碳纤维方管(15)两端连接有连接端盖(16)，连接端盖(16)与高度调整机构(1)的碳纤维圆管支架(9)相连，采用碳纤维板(12)起密封作用；两个机械框架(3)中间设有中间搭接件(14)进行连接固定。
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