CN204506925U - 一种车载式车轮不圆度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测在役行驶中车轮损伤的装备。尤其是涉及一种车载式车轮不圆度检测仪。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：为了克服现有的轮对不圆度定期检测的方式中效率低下，可靠性差，占用周转时间长，不能检测行驶中车轮不圆度的不足，本实用新型依据的原理是细带状光源照明***沿踏面法线方向照射在车轮表面，形成从轮缘到踏面的光截曲线。与光截曲线成一定夹角的高速面阵CCD摄像机拍摄光源在车轮上形成的光截曲线，拍摄数据通过有线传输传到一个中继模块上，中继模块中单片机采集摄像机拍摄数据，然后通过数传电台无线传输传到机车操纵室，计算机对图像进行实时处理，得到车轮外形曲线，通过将检测得到的所有车轮外形曲线与标准曲线比较检测出车轮不圆度。

Description

一种车载式车轮不圆度检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种检测在役行驶中车轮损伤的装备。尤其是涉及一种车载式车轮不圆度检测的装置。

背景技术

列车行驶一段时间后，车轮踏面会产生不均匀的磨损，当磨损达到一定值时，车轮不圆度将会使车辆产生附加振动、冲击、噪声，影响车辆的平稳性，对列车行驶安全造成威胁，因此需要一个能实时检测车轮不圆度的装置。目前我国铁路对轮对的不圆度检测主要采取定期检测的方式，即在规定的期限里集中大量的人力对轮对有计划地进行检修。这种检测方式具有效率低下，可靠性差，占用周转时间长等无法克服的缺点，而且无法及时了解车轮在运行中的质量状况，必然出现磨耗到限的车轮仍在继续使用的情况。因此，有必要研发一种便携的车载式车轮不圆度检测设备，着重解决以下几个问题：

（1）方便轻巧、便于携带，可实现实时实地检测；

（2）工作原理简单、可靠性高，可精确检测车轮踏面不圆度；

（3）安装方便，可对正常行驶列车车轮不圆度进行自动化检测。

发明内容

为了克服现有的技术不足，本实用新型提供了一种车载式车轮不圆度检测装置，该装置能够精确检测出车轮的不圆度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：为了克服现有的传统车轮不圆度检测设备效率低下，可靠性差，占用周转时间长，不能检测正常行驶中的车轮不圆度的不足，本实用新型依据的原理是细带状光源照明***沿踏面法线方向照射在车轮表面，形成从轮缘到踏面的光截曲线——反映车轮外形尺寸的截面。与光截曲线成一定夹角的高速面阵CCD摄像机拍摄车轮上光截曲线，拍摄数据通过有线传输到一个中继模块上，中继模块中单片机采集摄像机拍摄数据，然后通过数传电台无线传输传到机车操纵室，计算机对图像进行实时处理，得到车轮外形曲线，通过将检测得到的所有车轮外形曲线与标准曲线比较检测出车轮不圆度。

该不圆度检测仪主要由三部分构成，照明装置、拍摄装置、图片采集及处理装置。照明装置由半导体激光器、激光器支架、激光器支撑座、激光器垫片（二个）组成。拍摄装置由高速面阵CCD摄像机、滤光片、摄像机支架、摄像机支撑座、摄像机垫片（二个）组成。图片采集及处理装置包括中继模块及机车操纵室。

现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）可以现场实时实地高效连续探测出车轮表面不圆度，改进了传统的停顿作业方式。所以提高了车轮检测效率，减少了不必要的成本，并且对疑似损伤车轮进行高效反复检测。

（2）本实用新型与现有技术的最大不同之处在于与传统不圆度检测装置相比，运用了图像监测法，可对正常行驶中的高速车轮不圆度进行检测。

（3）装置轻巧、工作原理简单、检测精度高、易于携带及安装，很好的节省人力物力。

（4）当不圆度测试仪工作时，可以把数据实时传输到机车操纵室，通过操纵室中的数据处理软件，实时显示车轮不圆度。

附图说明

图1为不圆度检测仪的整体外观示意图。

图2为不圆度检测仪的零件示意图。

图3为不圆度检测仪的工作示意图。

附图标记：高速面阵CCD摄像机（1）、摄像机支撑座（2）、半导体激光器（3）、激光器支架（4）、摄像机支架（5）、数据传输线（6）、中继模块（7）、激光器支撑座（8）、滤光片（9）、摄像机垫片（10）、Ⅰ号卡紧螺钉（11）、Ⅰ号销钉（12）、Ⅰ号螺钉（13）、激光器垫片（14）、Ⅱ号卡紧螺钉（15）、Ⅱ号销钉（16）、Ⅱ号螺钉（17）、转向机侧架（18）、钢轨（19）、车轮（20）、轴箱（21）、转臂定位装置（22）、轴箱圆弹簧（23）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如附图1、附图2所示，本实用新型的组成包括高速面阵CCD摄像机、摄像机支架、摄像机支撑座、半导体激光器、激光器支架、激光器支撑座、中继模块等。

实施例1、一种车载式不圆度检测装备，由半导体激光器、激光器支架、激光器支撑座、激光器垫片组成；其中：激光器支撑座（8）安装在转向架侧架（18）底端中部，通过Ⅱ号螺钉（17）拧紧固定，激光器支架（4）通过Ⅱ号销钉（16）与激光器支撑座（8）连接形成转动副，可实现角度的自由调节，调整到最佳位置拧紧Ⅱ号销钉（16），半导体激光器（3）选用出瞳功率20w的激光器，调整激光器位置，使线光源能沿车轮径向照射车轮轮箍部分，形成一条反映车轮外形的光截曲线，并且使光源出射点到光截曲线距离在600mm左右，再用Ⅱ号卡紧螺钉（15）使半导体激光器（3）固定在激光器支架（4）上。

实施例2、一种车载式不圆度检测装备，由超高速面阵CCD摄像机、滤光片、摄像机支架、摄像机支撑座、摄像机垫片组成；其中：摄像机支撑座（2）安装在转向架侧架（18）底部中端，通过Ⅰ号螺钉（13）进行固定，摄像机支架（5）通过Ⅰ号销钉（12）与摄像机支撑座（2）连接形成转动副，调整到最佳位置拧紧Ⅰ号销钉（12），高速面阵CCD摄像机（1）可以选用Phanton v710单色CCD,其在满幅1024×800像素下可达7500帧/s图像采集，通过减少记录的像素数目（降低空间分辨率）最高可达700000帧/s，调整摄像机，使摄像机能够斜向拍摄光截曲线图像，拍摄距离调整到650mm左右，再用Ⅰ号卡紧螺钉（11）使摄像机固定在摄像机支架（5）上，然后在摄像机镜头前安装滤光片（9），减少环境光干扰。

实施例3、一种车载式不圆度检测装备，由中继模块与机车操纵室组成；其中：中继模块（7）主要由单片机，数传电台组成，中继模块固定在转向架侧架（18）底端，通过数据传输线（6）与高速面阵CCD摄像机（1）进行连接，单片机对摄像机拍摄数据采集处理然后通过数传电台无线发射到机车操纵室。

本实用新型的工作方法如下：

在对车轮不圆度检测前，将车载式不圆度检测仪安装在转向架侧架底端，操作人员检测半导体激光器、高速面阵CCD摄像机是否正常。打开激光器、摄像机，半导体激光器发射线性激光，在行驶中车轮踏面表面上形成一条清晰的光截曲线，高速面阵CCD摄像机调整到隔行扫描扫描模式，调整像素数目使拍摄速度达到50000帧/s，斜向拍摄光截曲线，拍摄数据通过数据传输线传入中继模块，单片机采集数据并通过数传电台把数据无线传输到机车操作室中，由于拍射角度的问题，拍摄到的光截曲线相对真实曲线有一定的畸变，通过操作室内计算机上图像处理软件对光截曲面进行处理校正得到车轮的真实外形曲线，对所有外形曲线叠加分析得出车轮表面不圆度。

本车载式不圆度检测仪可在交流220V电压下正常工作，便于安装在任何转向架侧架底部，仪器重量轻，体积小，工作原理简单，检测过程快速精确，工作安全可靠，可对高速行驶的车轮不圆度进行检测。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种车载式车轮不圆度检测仪，该检测仪主要由三部分构成：照明装置、拍摄装置、图片采集及处理装置，其中照明装置由半导体激光器（3）、激光器支架（4）、激光器支撑座（8）组成；拍摄装置由高速面阵CCD摄像机（1）、摄像机支架（5）、摄像机支撑座（2）、滤光片（9）组成；图片采集及处理装置由数据传输线（6）、中继模块（7）组成。

2.根据权利要求1所述的一种车载式车轮不圆度检测仪，其特征在于：激光器支撑座（8）安装在转向架侧架（18）底端中部，激光器支架（4）安装在激光器支撑座（8）上，半导体激光器（3）调整位置，使线光源能沿车轮径向照射车轮轮箍部分，形成一条反映车轮外形的光截曲线，并且使光源出射点到光截曲线距离为600mm，然后再用Ⅱ号卡紧螺钉（15）使半导体激光器（3）固定在激光器支架（4）上。

3.根据权利要求1所述的一种车载式车轮不圆度检测仪，其特征在于：摄像机支撑座（2）安装在转向架侧架（18）底端中部，摄像机支架（5）安装在摄像机支撑座（2）上，调整高速面阵CCD摄像机（1），使摄像机能够斜向拍摄光截曲线图像，拍摄距离调整到650mm，再用Ⅰ号卡紧螺钉（11）使摄像机固定在摄像机支架（5）上。

4.根据权利要求1所述的一种车载式车轮不圆度检测仪，其特征在于：中继模块（7）固定在转向架侧架（18）底端，中继模块（7）由单片机、数传电台组成，通过数据传输线（6）与高速面阵CCD摄像机（1）进行连接，单片机对摄像机拍摄图像数据进行采集处理，然后通过数传电台无线发射到机车操纵室，对图像处理和分析，得到车轮不圆度。