CN210625573U - 一种列车底面三维高精度测量*** - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种列车底面三维高精度测量***，包括点激光测距器、激光调节装置以及中央处理单元，所述激光调节装置和点激光测距器分别与中央处理单元信号连接，所述点激光测距器设置在列车两个轨道之间且低于轨面，所述点激光测距器与底面的交汇点为被测点，通过激光调节装置使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动。所述激光调节装置为角度调整装置用来调整点激光的发射方向，使得激光测距器形成类似钟摆运动的轨迹，被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动，从而实现对列车底面的测量。本实用新型能准确测量出列车底面的细微变化，再将测量得到的数据输入到中央处理单元中，建立踏面的数据模型并进行分析，让检测人员直观看到踏面的三维模型以及磨损程度，有利于底面的安全检测以及日常维护。

Description

一种列车底面三维高精度测量***

技术领域

本实用新型属于列车检测技术领域，涉及到一种列车底面三维高精度测量***。

背景技术

列车底面是列车的重要组成部分之一，在列车运载重量不断增加的今日，如何对列车底面进行检测，避免列车底面出现裂缝或者损坏，已经受到越来越多人的重视。

传统的列车底面检测方式，多数是通过光学摄像头获取底面的图像，通过特征点比对方式来给底面建模，根据建模的模型以及底面原本的建造图纸对比即可获取得到底面的磨损情况。但是这种方式虽然能获取得到相对较大尺寸的图像，但是图像的信息多数不准确，精度不够，无法察觉到底面上的一些细微变化，容易留下隐患。如专利CN201220189306.2，公开了一种用于轨道交通车辆车底安全检查的控制***，包括：用于火车车底扫描的扫描成像设备；用于***控制的节点控制器；用于***操作的***主机；用于显示检查信息的显示器；用于对火车进入或离开检测范围进行判定的传感器；用于对整个检查过程进行监视和录像的场景摄像机；用于火车车头及车厢身份设别的车辆身份识别器。该专利采用了摄像机作为扫描成像设备，精度低，没有办法分析出毫米级别的细微差别，而且处于列车底部，视野较暗不适合摄像机捕捉图像，容易得到失真的图片。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能精确测量的列车底面的三维表面高精度测量***。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种列车底面三维高精度测量***，包括点激光测距器、激光调节装置以及中央处理单元，所述激光调节装置和点激光测距器分别与中央处理单元信号连接， 所述点激光测距器设置在列车两个轨道之间且低于轨面，所述点激光测距器与底面的交汇点为被测点，通过激光调节装置使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动。

一方面，激光调节装置使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动，另一方面，所述列车向前行驶，其中列车行驶的移动速度相对较慢，而激光调节装置带动被测点移动的速度相对较快，从而实现将测距点覆盖整个列车底面。所述被测点的移动方向并非仅限于垂直于列车行驶方向，也可以是与列车行驶方向成其他角度的运动方式，只要是满足测距器在激光调节装置和列车移动的作用下能在整个列车底面表面形成均匀的，密集的测量轨迹，且运动规则可以通过移动编码储存在控制***内的方式，均在本专利的保护范围内。

优选地，所述激光调节装置为用于调节点激光测距器发出的光线的角度并锁定的角度调整装置。

所述激光调节装置为角度调整装置用来调整点激光的发射方向，使得激光测距器形成类似钟摆运动的轨迹，被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动，从而实现对列车底面的测量。

优选地，所述测量***还包括用于带动点激光测距器平移的第一平移装置。

优选地，所述点激光测距器与列车底面上被测点的距离为500-900mm。

点激光测距器具有一定的量程，如果距离过远则会容易受到干扰，降低测得的数据的精准度，如果距离过近，无论是采用TOF还是激光三角法方式测量的测距器，其测量精度也会收到影响。因此点激光测距器与列车底面的距离为500-900mm，更加优选为800mm。

优选地，所述点激光测距器1发射的激光在列车前进方向所在的竖直平面上的投影与水平面呈5~30°角或150~175°角。

由于点激光测距器与列车底面上被测点的距离为500-900mm，而点激光测距器与列车底面的直线距离大概100mm左右，为了增加点激光测距器与列车底面上被测点的距离，所以需要将点激光测距器发射的激光与水平面呈5~30°角或150-175°角。

沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器，使得被测点能覆盖整个列车底面。在与列车行驶方向相垂直的平面上，不同排的点激光测距器与水平面呈不同角度的夹角。而且为了避免列车底面上出现较大的突起而遮挡测量的激光，因此将点激光测距器1发射的激光分为两种，一种是点激光测距器来回摆动所在的平面与列车前进方向呈0-90°，另一种是点激光测距器来回摆动所在的平面与列车前进方向呈90-180°，使得若干个点激光测距器可以通过不同角度测量列车底面，减少由于激光被阻挡而产生的影响。

优选地，沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器，使得被测点能覆盖整个列车底面。

优选地，所述测量***还包括车轮传感器，中央处理单元通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。

当测量***被设置在正常运行的列车轨道上，由于列车通过监测点的频率较低，如果激光位移传感器一直工作，则会造成大量的资源浪费；设置车轮传感器后，可以在列车即将抵达监测点时再启动激光位移传感器进行数据采集，既减少数据处理量，又延长激光位移传感器的使用寿命。

优选地，所述测量***还包括轨道校正装置，所述轨道校正装置用于检测轨道的凹凸不平的情况且与中央处理单元信号连接。

相比起在专门的测试平台上对列车底面的测试，当测量***被设置在正常运行的列车轨道上时，由于列车轨道受到长时间的磨损以及雨水的侵蚀容易出现轨道凹凸不平的现象，所以当在相关的轨道上进行底面测量容易出现测量结果不准的情况，因此本实用新型通过设置一个轨道校正装置测量轨道的外表面的情况，从而使得测量的数据能够抹去由于轨道凹凸不平所带来的不良影响。

所述轨道校正装置为线激光检测装置或者带有驱动装置的点激光检测装置，用于检测轨道的凹凸不平的情况。

优选地，在第一平移装置的两端还设有用于减缓点激光测距器移动速度的缓冲装置。而为了避免第一平移装置由于带动点激光测距器移速过快导致折返时容易发生碰撞，所以通过设置缓冲装置来减缓点激光测距器在第一平移装置两端的移动速度。

优选地，所述第一平移装置两端还设有位移传感器。由于当第一平移装置以非常快的速度移动点激光测距器后容易出现点激光测距器实际的移动速度与预设的移动速度发生变化，为了避免这种变化带来的测量不准，本实用新型通过在第一平移装置两端设置位移传感器，通过位移传感器记录点激光测距器左右平移的距离。

相比起其它现有技术，本实用新型的优势在于：

采用高速摆动的角度调整装置来对列车进行测量，使得在列车快速行驶的过程中也能测量到列车底面各个位置的情况，有利于对列车的实时监控。而且测量的距离合适，能有效提供点激光测距器的测量精度。 加之设置了合适的测试角度，减少由于底面凹凸不平所带来的测量影响。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图中标识：1、点激光测距器；2、测量平台；3、第一导轨；4、第一驱动电机；5、激光调节装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。

实施例1

一种列车底面三维高精度测量***，包括点激光测距器1、激光调节装置5以及中央处理单元，所述激光调节装置5和点激光测距器1分别与中央处理单元信号连接，所述点激光测距器1设置在列车两个轨道之间且低于轨面，所述点激光测距器1与底面的交汇点为被测点，通过激光调节装置5使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动。应理解可以根据需要将点激光测距器1设置在轨道之间或轨道外。

一方面，激光调节装置5使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动，另一方面，所述列车向前行驶，其中列车行驶的移动速度相对较慢，而激光调节装置5带动被测点移动的速度相对较快，从而实现将测距点覆盖整个列车底面。所述被测点的移动方向并非仅限于垂直于列车行驶方向，也可以是与列车行驶方向成其他角度的运动方式，只要是满足测距器在激光调节装置5和列车移动的作用下能在整个列车底面表面形成均匀的，密集的测量轨迹，且运动规则可以通过移动编码储存在控制***内的方式，均在本专利的保护范围内。

优选地，所述激光调节装置5为用于调节点激光测距器1发出的光线的角度并锁定的角度调整装置。

所述激光调节装置5为角度调整装置用来调整点激光的发射方向，使得激光测距器形成类似钟摆运动的轨迹，被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动，从而实现对列车底面的测量。

优选地，所述测量***还包括用于带动点激光测距器1平移的第一平移装置。

所述第一平移装置包括设置在测量平台2的第一导轨3以及第一驱动电机4，所述点激光测距器1与第一导轨3滑动连接，所述第一驱动电机4用于带动点激光测距器1以及激光调节装置5沿着第一导轨3移动。如图1所示，激光调节装置5调节点激光测距器1的往返方向与第一导轨3的方向平行，应理解除了上述方案外，激光调节装置5调节点激光测距器1的往返方向与第一导轨3的方向可以呈任何角度。

优选地，所述点激光测距器1与列车底面上被测点的距离为500-900mm。

点激光测距器1具有一定的量程，如果距离过远则会容易受到干扰，降低测得的数据的精准度，如果距离过近，无论是采用TOF还是激光三角法方式测量的测距器，其测量精度也会收到影响。因此点激光测距器1与列车底面的距离为500-900mm，更加优选为800mm。

优选地，所述点激光测距器1发射的激光与水平面呈5~30°角或150-175°角。 更准确地说，所述点激光测距器1发射的激光在列车前进方向所在的竖直平面上的投影与水平面呈5~30°角或150~175°角

由于点激光测距器1与列车底面上被测点的距离为500-900mm，而点激光测距器1与列车底面的直线距离大概100mm左右，为了增加点激光测距器1与列车底面上被测点的距离，所以需要将点激光测距器1发射的激光与水平面呈5~30°角。

优选地，沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器1，使得被测点能覆盖整个列车底面。

优选地，所述测量***还包括车轮传感器，中央处理单元通过车轮传感器获取列车抵达监测点的信号。

当测量***被设置在正常运行的列车轨道上，由于列车通过监测点的频率较低，如果激光位移传感器一直工作，则会造成大量的资源浪费；设置车轮传感器后，可以在列车即将抵达监测点时再启动激光位移传感器进行数据采集，既减少了数据处理量，又延长了激光位移传感器的使用寿命。

优选地，所述测量***还包括轨道校正装置，所述轨道校正装置用于检测轨道的凹凸不平的情况且与中央处理单元信号连接。

相比起在专门的测试平台上对列车底面的测试，当测量***被设置在正常运行的列车轨道上时，由于列车轨道受到长时间的磨损以及雨水的侵蚀容易出现轨道凹凸不平的现象，所以当在相关的轨道上进行底面测量容易出现测量结果不准的情况，因此本实用新型通过设置一个轨道校正装置测量轨道的外表面的情况，从而使得测量的数据能够抹去由于轨道凹凸不平所带来的不良影响。

所述轨道校正装置为线激光检测装置或者带有驱动装置的点激光检测装置，用于检测轨道的凹凸不平的情况。

优选地，在第一平移装置的两端还设有用于减缓点激光测距器1移动速度的缓冲装置。而为了避免第一平移装置由于带动点激光测距器1移速过快导致折返时容易发生碰撞，所以在通过设置缓冲装置减缓点激光测距器1在第一平移装置两端的移动速度。

优选地，所述第一平移装置的两端还设有位移传感器。由于当第一平移装置以非常快的速度移动点激光测距器1后容易出现点激光测距器1实际的移动速度与预设的移动速度发生变化，为了避免这种变化带来的测量不准，本实用新型通过在第一平移装置两端设置位移传感器，通过位移传感器记录点激光测距器1左右平移的距离。

所述点激光位移传感器包括点激光光源、准直器、成像透镜、窄带滤光片以及CCD或者PSD并且采用激光三角测量法来进行测量。

以上所述实施例的各种技术特征可以进行随意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是说明书记载的范围。

Claims (7)

1.一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，包括点激光测距器、激光调节装置以及中央处理单元，所述激光调节装置和点激光测距器分别与中央处理单元信号连接，所述点激光测距器设置在列车两个轨道之间且低于轨面，所述点激光测距器与底面的交汇点为被测点，通过激光调节装置使得被测点沿与列车行驶方向相垂直的方向往返移动；所述点激光测距器发射的激光与水平面呈5~30°角。

2.根据权利要求1所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，所述激光调节装置为用于调节点激光测距器发出的光线的角度并锁定的角度调整装置。

3.根据权利要求1所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，所述测量***还包括用于带动点激光测距器平移的第一平移装置。

4.根据权利要求3所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，沿列车行驶方向设有若干排点激光测距器，使得被测点能覆盖整个列车底面。

5.根据权利要求1所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，所述点激光测距器与列车底面上被测点的距离为500-900mm。

6.根据权利要求1所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，还包括轨道校正装置，所述轨道校正装置用于检测轨道的凹凸不平的情况且与中央处理单元信号连接。

7.根据权利要求3所述的一种列车底面三维高精度测量***，其特征在于，在第一平移装置的两端还设有用于减缓点激光测距器移动速度的缓冲装置。

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