RO114110B1 - Instalatie si procedeu pentru masurarea parametrilor de rulare ai rotilor vehiculelor de cale ferata, folosind mijloacele artificiale de vedere - Google Patents

Description

Prezenta invenție se referă la o instalație și un procedeu pentru măsurarea cu precizie ridicată, folosind mijloace artificiale de vedere, a parametrilor de rulare ai roților montate ,pe vehicule de cale ferată, care se mișcă cu viteză de manevră, cei mai importanți dintre acești parametri fiind, grosimea și înălțimea bordurii roții, factorul qR, diametul roții și distanța dintre fețele interne. De asemenea, conform invenției, e generată o reproducere, a profilului roții, incluzând acești parametri, făcând posibilă compararea cu alte profiluri standard sau realizarea oricărui alt tip de măsurători. Invenția este realizată într-o instalație de măsurare a parametrilor respectivi și într-un procedeu de lucru corespondent. Instalația, conform invenției, poate fi realizată, pe orice fel de șină, pe care vehiculele se mișcă cu viteză de manevră, fiind posibilă localizarea, în interiorul sau în afara depourilor. Rezultatele măsurătorilor realizate, asupra vehiculelor ce se mișcă pe aceste șine, sunt prelucrate și trimise centrelor de întreținere a parcului de vehicule, astfel, încât, să se poată efectua operațiile de rectificare a oricăror deficiențe, detectate, ale roților.

Sunt cunoscute metode de măsurare fără contact a parametrilor suprafețelor structurilor. Astfel, patentul ES-A-499366 .descrie un vehicul de măsurare mobil pe șine, ce transportă un emițător și un receptor de radiații laser , ca și mijloace de culegere și stocare a datelor măsurătorilor suprafeței studiate; patentul ES-A2D54398 se referă la un vehicul pe șine, pentru măsurarea parametrilor geometrici ai unei șine de cale ferată, care folosește un detector de apropiere (prezență) și aparate optice de măsurare a distanțelor; de asemenea, patentul EPΑΌ461119 se referă la un dispozitiv, pentru măsurarea interferometrică a suprafețelor structurilor, care include, cel puțin ,două surse laser și care e folosit pentru măsurarea diferenței de fază .între perechi de fascicule laser, în puncte de măsurare prestabilite de pe suprafața investigată. Toate aceste sisteme de măsurare sunt aplicabile , în cazul suprafețelor fixe, de exemplu șine, deschideri de tunele și defileuri, spre deosebire de invenția prezentă, neputând fi folosite pentru măsurarea parametrilor obiectelor în mișcare, de exemplu, roțile unui vehicul. Similar, patentul EP-A□467984 prezintă o instalație pentru detectarea profilului roților de tren, prin interemediul unei unități de iluminare, o unitate de scanare, o unitate de măsurare și un procesor de date. Principiile tehnologice, pe care se bazează instalația respectivă, diferă de cele ale invenției prezente.

Prin urmare, problemele abordate de invenția prezentă, nu au fost rezolvate în maniera și condițiile stadiului tehnicii, instalația și procedeul propuse fiind, așadar, noi.

în principiu, invenția constă din generarea unui fascicul laser plan, ce cade asupra roții de măsurat, în partea sa inferioară, datorită unei șine special proiectate, ca sprijin al roții pe bordura acesteia sau pe extremitatea sa exterioară, în funcție de structura măsurată, diametrul sau profilul roții. în acest fel se pot analiza imagini ale proiecției circumferinței roții, formate de fasciculul laser, în zona cu cea mai mică viteză instantanee de mișcare și în raport cu șina suport. în acest fel, sunt obținute imagini mai puțin distorsionate, la o viteză mai mare.

Instalația pentru măsurarea parametrilor de rulare, conform invenției cuprinde o placă de oțel , pe care rulează roata ce trebuie măsurată, o șină de protecție ce cooperează cu placa de oțel pentru a preveni deraierea, un senzor al poziției roții care pernițe un semnal, atunci când roata se găsește într-o poziției potrivită pentru măsurare, un generator laser, care după activarea de către semnalul respectiv, proiectează un fascicul laser plan asupra roții, o cameră de luat vederi cu lentile și filtru ce captează imaginea generată de fasciculul plan de lumină, un controler pentru iluminarea și captarea imaginii, care

RO 114110 Bl sincronizează achiziția imaginii cu senzorul de poziție al roții și un echipament electronic, de vedere artificială de rezoluție înaltă, care analizează imaginea captată de cameră și care trimite rezultatele măsurătorilor, la un computer central de control, unde sunt prelucrate și vizualizate.

Imaginea, generată de fasciculul plan de lumină, poate consta din profilul roții în raport cu placa de oțel, în care caz imaginea e obținută, cu ajutorul unei oglinzi de iluminare interioară sau cu ajutorul altui generator, care cooperează cu cel menționat. Ca alternativă, imaginea generată de fasciculul plan de lumină, poate consta dintr-o linie formată pe roată și simbolizând diametrul acesteia.

Echipamentul, conform invenției, pentru măsurarea profilului roții și distanței dintre fețele interne și echipamentul pentru măsurarea diametrului roții, pot fi încorporate, în cadrul aceleiași unități. Alternativ, e posibil, ca echipamentul pentru măsurarea profilului roții și a distanței dintre fețele interne și echipamentul pentru măsurarea diametrului, să fie autonome și capabile să funcționeze independent.

Cu excepția computerului central de control, care e unic pentru toate rode măsurat, celelalte elemente ale instalației, conform invenției, corespunzătoare unei roți sunt identice, cu cele pentru roata opusă.

Procedeul de măsurare, prin mijloace de vedere artificială a parametrilor de rulare a roților, montate pe vehicule de cale ferată, care se mișcă cu viteză de manevră, folosind instalația conform invenției, constă în aceea că, pentru măsurarea profilului roții, aceasta este rulată sprijinindu-se pe extremitatea exterioară a plăcii de oțel, prin aceasta fiind acționat senzorul poziției roții, care comandă generatorul laser ce proiectează un fascicul laser plan, asupra roții, imaginea corespunzând profilului roții, fiind generată cu ajutorul oglinzii sau a altui generator laser, această imagine e captată cu camera de luat vederi corespondentă și e trimisă echipamentului electronic de vedere artificială analizator, rezultatele măsurătorilor și parametrii profilului roții, obținuți ,în echipamentul electronic de analizare sunt transmise computerului central, care le prelucrează împreună cu cele ale roții opuse , generând raportul asupra măsurătorii, rezultatele fiind afișate pe monitor.

Un procedeu alternativ, pentru măsurarea, prin intermediul vederii artificiale a parametrilor de rulare ai roților, montate pe vehicule de cale ferată, care se mișcă cu viteza de manevră, în care se folosește tot instalația, conform invenției, presupune, în vederea măsurării diametrului roții, rularea acesteia sprijinindu-se pe placa de oțel, prin intermediul bordurii, prin aceasta fiind activat senzorul poziției roții care comandă generatorul laser ce proiectează un fascicul laser plan, asupra roții, generându-se o imagine sub forma unei linii pe roata respectivă, care îi reprezintă diametrul, această imagine este captată, prin intermediul camerei de luat vederi, respective, și e trimisă echipamentului electronic de vedere artificială analizator, dimensiunea diametrului roții, obținută în echipamentul analizator , e transmisă computerului central, pentru a fi prelucrată și a se genera raportul asupra măsurătorii roții, rezultatul măsurătorii fiind vizualizat pe monitor.

Măsurarea profilului roții, împreună cu distanța dintre fețele interne, și măsurarea dimetrelor pot fi realizate cu elemente de măsurare, ce intră în componența aceleiași unități. Alternativ, e posibil ca măsurarea profilului roții, împreună cu distanța dintre fețele interne și măsurarea diametrului, să fie realizate de elemente măsurătoare, aparținând unor unități capabile să funcționeze independent, una de cealaltă.

Se dă ,în continuare, un exemplu de realizare a invenției, cu referire la fig. 1... 3, care reprezintă:

-fig. 1a, vedere din față a profilului roții;

- fig. 1b, vedere a roții prin rama

RO 114110 Bl de rulare;

-fig. 2, vedere desfășurată a instalației, conform invenției, folosită la măsurarea diametrului unei roți;

- fig.3, schema bloc a instalației de măsurare complete, conform invenției.

Cu referire la fig.1, se observă că, pentru măsurarea profilului roții (aceeași măsurătoare a roții opuse se efectuează simultan) instalația, conform invenției, cuprinde un suport de rulare, special proiectat, sau o placă de oțel 2, pe care rulează extremitatea exterioară a roții și care are o șină de siguranță 3, ce previne deraierea. Prin urmare, zona de rulare, care trebuie analizată .rămâne liberă, având o lățime de cel puțin 75 mm, pentru o lățime a obezii roții de 135 mm. Pe o latură a plăcii de oțel 2 se găsește un senzor de poziție 9, care la trecerea roții trimite un semnal unui generator laser 5, care e activat și va proiecta un fascicul laser plan, asupra roții. Cu ajutorul unei oglinzi 7 de iluminare interioară (sau cu ajutorul altui generator laser) acest fascicul generează un profil umbrit 4. Imaginea acestui profil 4 e captată de o cameră de luat vederi 6, echipată cu lentile și filtru și e trimisă, pentru a fi analizată, echipamentului electronic de vedere artificială cu rezoluție înaltă 11, ilustrat în fig. 3. Poziția profilului 4, în raport cu părțile staționare 2 și 3, permite obținerea distanței dintre fețele interne DCI, prin prelucrarea valorilor măsurătorilor pentru ambele roți.

Instalația, conform invenției, prezentată în fig.2, pregătită pentru măsurarea diametrului unei roți, diferă de instalația prezentată în fig. 1. La instalația din fig. 2, roata 1 rulează, sprijinindu-se pe bordură, și e ghidată, prin intermediul plăcii de oțel 2 și șinei de protecție 3. Ca și în fig. 1, senzorul de poziție 9 emite un semnal la trecerea roții, activând generatorul laser 5, ce proiectează un fascicul laser plan, asupra roții, pe aceasta fiind generată o linie 12. Imaginea acestei linii e captată de camera 6 și analizată de echipamentul electronic de vedere artificială

Instalația de măsurare, conform invenției, e prezentată în întregime în fig. 3. Plăcile de rulare 2 servesc drept suport pentru camerele de luat vederi 6 și generatoarele laser 5. Un controler 10 .pentru iluminare și captare a imaginilor, servește la sincronizarea obținerilor imaginilor, prin intermediul senzorilor de poziție 9. Aceste imagini sunt analizate, de către elementele echipamentului de vedere artificială 11, care trimite rezultatele măsurătorilor și parametrilor profilului roții, ca și diametrul măsurat, al acesteia, unui computer central de control 8, unde datele sunt prelucrate pentru obținerea rapoartelor de măsurare, rezultatele fiind vizualizate pe un monitor 13. Se observă o carcasă 14, a controlerului 10 și elementele 11, ale echipamentului de vedere artificială, ca și alte componente ale sistemului.

în fig. 3 .partea instalației desemnată MD e destinată măsurării diametrului roților, în vreme ce, partea desemnată MP e destinată măsurării profilelor și distanței, între fețele interne ale roților.

Modul de funcționare a instalație,! conform invenției, poate fi dedus ,din descrierea precedentă a figurilor, constând, în principiu ,prin aceea că, un sistem de detectare a poziției (senzorul de poziției 9) activează, pentru fiecare roată a vehiculului care trece, captarea imaginii corespunzătoare, de către camerele de lauat vederi 6, care sunt echipate cu un filtru, având aceeași frecvență ca și lungimea de undă a fasciculului laser , produs de generatorul 5, eliminând astfel influența luminii ambientale. Imaginea, captată de camerele de luat vederi, e analizată și corectată geometric, în timp real, de către echipamentul de vedere artificială cu rezoluție înaltă 11, putându-se obține astfel, o precizie ridicată a măsurătorilor. Invenția permite, de asemenea, atingerea unor viteze de trecere acceptabile pentru vehicule,

RO 114110 Bl având o bază a roților de 1800 mm.

Așa cum reiese din descrierea precedentă, instalația conține două părți distincte, prima constând din echipamentul de măsurare a profilului roții, iar a doua, din echipamentul de măsurare a diametrului roții Aceste două părți pot forma o instalație unică sau pot opera independent, una de alta

Precedenta descriere a invenției a fost făcută, cu referire la ceea ce constituie o aplicație practică a invenției. Cei inițiați vor înțelege că, pot fi făcute multe modificări de formă și detaliu, în instalația descrisă, ca și în aranjamentul componentelor, fără a se modifica scopul invenției. Scopul invenției e limitat, exclusiv, de conținutul revendicărilor anexate.

Claims (10)

1. Revendicări

   1. Instalație,pentru măsurarea parametrilor de rulare ai roților vehiculelor de cale ferată, folosind mijloace artificiale de vedere, vehicule ce se mișcă cu viteză de manevră, fiind măsurată, printre alți parametri, grosimea și înălțimea bordurii roții, factorul qR, diametrul roții și distanța dintre fețele interne, fiind generată o reproducere a profilului roții folosindu-se acești parametri, caracterizată prin aceea că include o placă de oțel (2), pe care rulează roata (1) destinată a fi măsurată, o șină de protecție (3), ce cooperează cu placa de oțel pentru a preveni deraierea, un senzor al poziției roții (9) ,care emite un semnal când roata se găsește într-o poziție adecvată pentru măsurare, un generator laser (5) .care după ce e activat de către semnalul respectiv proiectează un fascicul laser plan, asupra roții, o cameră de luat vederi (5) ,cu lentile și filtru, care captează imaginea generată de către fasciculul laser plan, un controler (10) .pentru iluminarea și captarea imaginii, care sincronizează achiziția imaginii prin senzorul poziției roții (9), un echipament electronic de vedere artificială de rezoluție înaltă (11), care analizează imaginea captată de către camera de luat vederi și care trimite rezultatele măsurătorilor obținute unui computer central de control (8) unde acestea sunt prelucrate și vizualizate pe un monitor (13).
2. 2. Instalație, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că imaginea generată de către fasciculul laser plan constă dintr-un profil (4), al roții (D și e obținută, cu ajutorul unei oglinzi de iluminare interioară (7) sau unui alt generator laser, care cooperează cu primul generator laser (5).
3. 3. Instalație, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că imaginea generată de către fasciculul laser plan constă dintr-o linie (12), proiectată pe roata (1) ,care simbolizează diametrul acesteia.
4. 4. Instalație, conform oricăreia dintre revendicările 1-3, caracterizată prin aceea că echipamentului de măsurare a profilului roții (1) și echipamentul de măsurare a diametrului acesteia sunt încorporate într-o aceeași unitate.
5. 5. Instalație, conform oricăreia dintre revendicările 1-3, caracterizată prin aceea că echipamentul de măsurare a profilului roții (1) și echipamentul de măsurare a dimetrului acesteia sunt autonome și capabile de a funcționa, independent, unul de altul.
6. 6. Instalație, conform oricăreia dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că elementele instalației corespondente uneia dintre rotile (1) ,de măsurat sunt identice celor corespondente roții opuse , cu excepția computerului (8), care e comun întregii instalații, făcând posibilă obținerea distanței dintre fețele interne.
7. 7. Procedeu, pentru măsurarea parametrilor de rulare ai roților vehiculelor de cale ferată, folosind mijloace artificiale de vedere ,care se mișcă cu viteză de manevră, în care este folosită instalația, conform uneia sau mai multora dintre revendicările 1-6, caracterizat prin aceea că pentru măsurarea profilului roții (D și distanței dintre fețele interne, roata este determinată să ruleze, spri

   RO 114110 Bl jinindu-se cu extremitatea periferică pe o placă de oțel (2), prin aceasta senzorul de poziție al roții (9), fiind activat și determinând proiectarea unui fascicul laser plan, asupra'roții de către generatorul laser (5), precum și generarea unei imagini corespunzând profilului (4) , roții cu ajutorul oglinzii interioare (7) sau altui generator laser, această imagine e captată cu camera de luat vederi (6) și trimisă echipamentului electronic de analiză (11) .dimensiunile și parametrii profilului roții obținuți, în echipamentul de analiză, fiind transmise computerului (8) pentru a le prelucra și a genera raportul asupra măsurătorii, rezultatul obținut fiind vizualizat pe monitorul (13).
8. 8. Procedeu , pentru măsurarea parametrilor de rulare ai roților vehiculelor de cale ferată, folosind mijloace artificiale de vedere, care se mișcă cu viteză de manevră, în care este folosită o instalație , conform uneia sau mai multora dintre revendicările 1-6, caracterizat prin aceea că pentru măsurarea diametrului roții (D .aceasta este determinată să ruleze sprijinindu-se, prin intermediul bordurii ei, pe placa de oțel (2), prin aceasta, senzorul poziției roții (9) fiind activat și determinând proiectarea unui fascicul laser plan, asupra roții de către generatorul laser (5), precum și generarea pe roată a unei imagini sub forma unei linii (12), corespunzând diametrului ei, această imagine e captată cu camera de luat vederi (6) și trimisă echipamentului electronic de analiză (11); dimensiunea diametrului roții, obținută în echipamentul de analiză, e transmisă computerului (8) .pentru a o prelucra și a genera raportul asupra măsurătorii roții, rezultatul obținut , fiind vizualizat pe monitorul (13).
9. 9. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 7 sau 8, caracterizat prin aceea că măsurarea profilului roții (1) și a distanței dintre obezi, precum și măsurarea diametrului roților sunt realizate cu elemente, ce aparțin aceleiași unități de măsurare.
10. 10. Procedeu, conform oricăreia dintre revendicările 7 sau 8. caracterizat prin aceea că măsurarea profilului roții și distanței dintre obezi, precum și măsurarea diametrului roților sunt realizate, cu elemente aparținând la două unități autonome , de măsurare, ce funcționează, independent, una de alta.