RU2247319C1 - Car wheelset wear checking system - Google Patents
Car wheelset wear checking system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247319C1 RU2247319C1 RU2003119052/28A RU2003119052A RU2247319C1 RU 2247319 C1 RU2247319 C1 RU 2247319C1 RU 2003119052/28 A RU2003119052/28 A RU 2003119052/28A RU 2003119052 A RU2003119052 A RU 2003119052A RU 2247319 C1 RU2247319 C1 RU 2247319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stereo
- modules
- optical receiving
- projection system
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительным устройствам, которые могут использоваться для осмотра и освидетельствования колесных пар вагонов железных дорог.The invention relates to measuring devices that can be used for inspection and inspection of wheelsets of railroad cars.
Система контроля износа вагонных колесных пар может быть установлена в пунктах подготовки вагонов к перевозкам и перед постановкой в поезд, а также в других местах, где правилами предусмотрен осмотр колесных пар под вагонами.The system for monitoring the wear of wagon wheelsets can be installed at points of preparation of wagons for transportation and before being placed on the train, as well as in other places where the rules provide for the inspection of wheelsets under wagons.
Для контроля износа вагонных колесных пар используются измерительный инструмент и шаблоны, перечень которых устанавливается Министерством путей сообщения. Контроль выполняется, в основном, вручную, поэтому является трудоемким и длительным по времени.To control the wear of wagon wheelsets, a measuring tool and templates are used, the list of which is established by the Ministry of Railways. Monitoring is carried out mainly by hand, therefore it is time-consuming and time-consuming.
Наиболее близким устройством по своей технической сущности к заявляемому является бесконтактный трехкоординатный измеритель по патенту РФ на изобретение N2191348, который содержит формирующий зондовую световую линию на поверхности объекта измерения осветительный узел, двухканальную оптическую приемную проекционную систему, ПЗС-матрицу и преобразовательно-вычислительный блок, на вход которого включен выход ПЗС-матрицы. ПЗС-матрица установлена на оптической оси проекционного объектива двухканальной оптической приемной системы, которая снабжена двумя пентапризмами и зеркально-призменным разделительным узлом. Осветительный узел содержит расположенные на общей оптической оси цилиндрическую линзу, объектив и лазерный диод, установленный в фокальной плоскости объектива. Преобразовательно-вычислительный блок содержит персональный компьютер, видеокарту, выход которой подключен к входу персонального компьютера, и усилитель, выход которого включен на вход видеокарты, а его выход соединен с выходом ПЗС-матрицы.The closest device in its technical essence to the claimed one is a non-contact three-coordinate meter according to the patent of the Russian Federation for invention N2191348, which contains a lighting unit forming a probe light line on the surface of the measurement object, a two-channel optical receiving projection projection system, a CCD matrix and a conversion-computing unit, to the input which includes the output of the CCD. The CCD array is mounted on the optical axis of the projection lens of the two-channel optical receiving system, which is equipped with two pentaprisms and a mirror-prism separation unit. The lighting unit contains a cylindrical lens located on a common optical axis, a lens and a laser diode mounted in the focal plane of the lens. The conversion-computing unit contains a personal computer, a video card, the output of which is connected to the input of the personal computer, and an amplifier, the output of which is connected to the input of the video card, and its output is connected to the output of the CCD matrix.
Недостатком устройства являются его ограниченные возможности, связанные с необходимостью последовательного измерения координат точек движущегося объекта, что усложняет структуру преобразовательно-вычислительного блока при измерении объектов, имеющих сложную пространственную конфигурацию.The disadvantage of this device is its limited capabilities associated with the need for sequential measurement of the coordinates of the points of a moving object, which complicates the structure of the transform-computing unit when measuring objects with a complex spatial configuration.
Задачей предлагаемого устройства является расширение его функциональных возможностей, в результате чего осуществляется измерение следующих параметров колесных пар:The objective of the proposed device is to expand its functionality, as a result of which the measurement of the following parameters of the wheelset is carried out:
- расстояние между внутренними гранями бандажей,- the distance between the inner faces of the bandages,
- разность размеров между верхними и нижними точками внутренних граней бандажей,- the difference in size between the upper and lower points of the inner faces of the bandages,
- толщина обода по кругу катания колес,- the thickness of the rim in a circle of rolling wheels,
- толщина бандажей по кругу катания,- the thickness of the bandages in a circle of riding,
- диаметр бандажей по кругу катания,- the diameter of the bandages in a circle of riding,
- наибольшая разница в диаметрах бандажей по кругу катания колесных пар одной тележки и колесных пар разных тележек одного вагона,- the largest difference in the diameters of the bandages in a circle skating wheel pairs of one truck and wheel pairs of different carts of one car,
- овальность бандажей по кругу катания,- ovality of bandages in a circle of skating,
- ширина бандажей,- width of bandages,
- толщина гребня бандажей,- the thickness of the crest of the bandages,
- разница в толщине гребней у одной колесной пары,- the difference in the thickness of the ridges of one wheelset,
- угловой подрез гребня бандажа,- angular undercut of the crest of the bandage,
- выкрашивания на поверхности катания бандажей, расположенные на расстоянии не менее 100 мм друг от друга по окружности, площадью более 200 кв. мм и глубиной более 1 мм.- chipping on the surface of the rolling bandages located at a distance of not less than 100 mm from each other around the circumference, an area of more than 200 square meters. mm and a depth of more than 1 mm.
Это достигается тем, что система контроля износа вагонных колесных пар, содержащая оптическую приемную проекционную систему и преобразовательно-вычислительный блок, отличается тем, что она снабжена датчиком положения и счетчиком вагонов, выходы которых подключены на входы преобразовательно-вычислительного блока. Оптическая приемная прекционная система выполнена из набора стереомодулей, жесткая конструкция каждого из которых содержит две телевизионные ПЗС-камеры и осветительный узел; выходы стереомодулей включены на соответствующие входы преобразовательно-вычислительного блока, причем стереомодули жестко установлены относительно друг друга.This is achieved by the fact that the wagon wheel pair wear monitoring system comprising an optical receiving projection system and a conversion-computing unit is characterized in that it is equipped with a position sensor and a wagon counter, the outputs of which are connected to the inputs of the conversion-computing unit. The optical receiving projection system is made of a set of stereo modules, the rigid structure of each of which contains two television CCD cameras and a lighting unit; the outputs of the stereo modules are connected to the corresponding inputs of the conversion-computing unit, and the stereo modules are rigidly mounted relative to each other.
Прилагаемые иллюстрации поясняют суть устройства. На фиг.1 показано расположение компонентов позиционной группы модулей системы контроля относительно колесной пары. На фиг.2 представлена блок-схема системы контроля износа вагонных колесных пар.The attached illustrations explain the essence of the device. Figure 1 shows the location of the components of the positional group of modules of the control system relative to the wheelset. Figure 2 presents a block diagram of a system for monitoring the wear of wagon wheelsets.
Система контроля износа вагонных колесных пар содержит оптическую приемную проекционную систему и преобразовательно-вычислительный блок. Из соображений удобства монтажа и эксплуатации набор стереомодулей оптической проекционной системы выполняется в виде позиционных групп (фиг.1). Отдельный стереомодуль 1-8 выполнен в виде жесткой конструкции, состоящей из двух телевизионных ПЗС-камер 10 и 11 и осветительного узла 12. Осветительный узел 12 может быть выполнен на базе твердотельных лазерных излучателей.The wear monitoring system for the wagon wheelsets comprises an optical receiving projection system and a conversion computing unit. For reasons of ease of installation and operation, a set of stereo modules of an optical projection system is performed in the form of positional groups (Fig. 1). A separate stereo module 1-8 is made in the form of a rigid structure consisting of two television CCD cameras 10 and 11 and a lighting unit 12. The lighting unit 12 can be made on the basis of solid-state laser emitters.
Каждая позиционная группа содержит 8 стереомодулей и обеспечивает одновременное получение 8 стереоизображений участков поверхности колес 21 и 22 одной колесной пары 20. Спереди и сзади по ходу движения на каждое колесо колесной пары “смотрят” два стереомодуля. Каждый стереомодуль 1-8 обеспечивает наблюдение своего участка поверхности колеса и, кроме того, пара стереомодулей 1 и 4, 5 и 8, стоящих спереди или сзади по отношению к каждому колесу 21 и 22, обеспечивают получение описания трехмерной поверхности гребней 23 и 24 колес 21 и 22, а каждая пара внутренних стереомодулей 2 и 3, 6 и 7 обеспечивают измерение взаимного пространственного положения внутренних поверхностей 25 и 26 колес 21 и 22 колесной пары 20. Стереомодули 1-8 в позиционной группе устанавливаются жестко относительно друг друга, на отвязанном от рельсового пути едином основании. Взаимное положение модулей 1-8 фиксируется при юстировке и калибровке и должно быть неизменным на период между калибровками, например, в течение нескольких суток.Each position group contains 8 stereo modules and provides simultaneous reception of 8 stereo images of the surface areas of the wheels 21 and 22 of one wheel pair 20. Two stereo modules “look” at the front and rear in the direction of travel on each wheel of the wheel pair. Each stereo module 1-8 provides observation of its portion of the surface of the wheel and, in addition, a pair of
Для обеспечения возможности сведения в единую координатную систему результатов измерений, получаемых с помощью отдельных стереомодулей, предназначен модуль опорных систем координат (на фиг.2 не показан). Этот модуль используется только при калибровке и периодической проверке устройства и не принимает участия в процессе контроля колесных пар.To ensure the possibility of bringing into a single coordinate system the measurement results obtained using separate stereo modules, a module of reference coordinate systems is designed (not shown in Fig. 2). This module is used only during calibration and periodic inspection of the device and does not take part in the process of monitoring wheelsets.
Система контроля износа вагонных колесных пар содержит несколько позиционных групп стереомодулей. Количество позиционных групп и их пространственное расположение вдоль железнодорожного пути таковы, что они обеспечивают последовательно по мере продвижения вагона контроль всей поверхности колес каждой колесной пары 20. В суммарном поле зрения оптической приемной проекционной системы присутствует полное изображение колесной пары 20.The wear control system for wagon wheelsets contains several positional groups of stereo modules. The number of positional groups and their spatial location along the railway line are such that they provide successively, as the car moves, control the entire surface of the wheels of each wheelset 20. In the total field of view of the optical receiving projection system, a full image of the wheelset 20 is present.
Например, при использовании в стереомодулях камер с числом элементов 1300×1000 поле зрения одного стереомодуля по ободу колеса составит около 300 мм. Длина окружности колеса по поверхности катания около 3000 мм. Поскольку в каждой группе на каждое колесо приходится два стереомодуля для наблюдения поверхности катания спереди и сзади, то для контроля колес в целом потребуется 5-6 позиционных групп стереомодулей.For example, when using cameras with 1300 × 1000 elements in stereo modules, the field of view of one stereo module along the wheel rim will be about 300 mm. The circumference of the wheel along the surface of the ride is about 3000 mm. Since in each group on each wheel there are two stereo modules for observing the riding surface front and rear, for the control of the wheels as a whole, 5-6 positional groups of stereo modules will be required.
Работает устройство следующим образом. Момент съемки для получения изображений задается датчиком положения 30 (фиг.2), который состоит из излучающего светодиода и приемного фотодиода и срабатывает, когда колесная пара 20 в процессе перемещения по рельсам занимает положение, в котором должна быть произведена съемка. В этот момент открываются затворы всех ПЗС-камер 10 и 11 стереомодулей 1-8, и включаются осветительные узлы 12. Осветительные узлы 12 стереомодулей 1-8 формируют на поверхностях колесной пары точечные и штриховые пятна. Размеры световых пятен, их количество и расположение на наблюдаемой части поверхности колеса определяются формой поверхности и требуемой точностью измерения, а также требованиям возможности идентификации отдельных пятен в правом и левом изображении стереопары. Время экспозиции зависит от скорости перемещения вагона и требуемого разрешения (допустимого смаза изображения).The device operates as follows. The moment of shooting for obtaining images is set by the position sensor 30 (figure 2), which consists of a radiating LED and a receiving photodiode and is triggered when the wheelset 20 in the process of moving on rails occupies the position in which the survey should be made. At this moment, the shutters of all CCD cameras 10 and 11 of the stereo modules 1-8 are opened, and the lighting units 12 are turned on. The lighting nodes 12 of the stereo modules 1-8 form point and dash spots on the surfaces of the wheelset. The sizes of light spots, their number and location on the observed part of the wheel surface are determined by the shape of the surface and the required measurement accuracy, as well as the requirements for the possibility of identifying individual spots in the right and left image of the stereo pair. The exposure time depends on the speed of movement of the car and the required resolution (allowable image blur).
Например, при скорости вагона 3,6 км/час и точности измерений 0,5 мм время экспозиции составляет около 100 мксек. Пара изображений каждого стереомодуля 1-8 вводится в преобразовательно-вычислительный блок 40, где они обрабатываются с целью определения координат центров световых пятен в каждом изображении. Преобразовательно-вычислительный блок 40 состоит из компьютера 41 и интерфейсных блоков 42 и 43. Совместный анализ изображений стереопары позволяет получить пространственное описание участка поверхности колесной пары 20, задаваемое набором пространственных координат точек поверхности, обмеряемой части колеса. Сопоставление полученного описания с эталонным описанием, введенным в компьютер 41 преобразовательно-вычислительного блока 40, с учетом допусков, позволяет судить о пригодности колеса (соответствии его заданным требованиям). Это относится как к поверхностям 25 и 26 колес 21 и 22, так и к поверхностям гребней 23 и 24, а также и к взаимному положению внутренних поверхностей двух колес 21 и 22 колесной пары 20. Поскольку производится сравнение пространственных описаний участков поверхности, то это сравнение устойчиво к колебаниям масштаба изображений вследствие погрешности момента съемки из-за неточности определения этого момента.For example, with a car speed of 3.6 km / h and a measurement accuracy of 0.5 mm, the exposure time is about 100 μs. A pair of images of each stereo module 1-8 is introduced into the conversion-
Сигнал для ввода изображений формируется датчиком положения 30, который фиксирует момент нахождения колесной пары 20 в зоне наблюдения позиционной группы стереомодулей. Обработка и анализ стереоизображений позволяют составить пространственное описание наблюдаемых частей поверхности колесной пары 20 в единой для всех восьми модулей пространственной системе координат.The signal for inputting images is generated by a
Поскольку одна позиционная группа стереомодулей обеспечивает наблюдение лишь около 20% поверхности колес по кругу катания, то вдоль рельсового пути должно быть установлено несколько таких групп модулей. Все остальные позиционные группы стереомодулей соединены с преобразовательно-вычислительным блоком 40 аналогично описанному для первой. Расстояние между группами должно быть таким, чтобы в поле зрения последующей группы попадала малая часть поверхности колес, наблюдавшаяся уже предыдущими группами, а сами расстояния должны быть известны.Since one positional group of stereo modules provides observation of only about 20% of the surface of the wheels in a rolling circle, several such groups of modules should be installed along the track. All other positional groups of stereo modules are connected to the conversion-
Кроме того, в системе установлен счетчик 50 вагонов, который фиксирует прохождение каждого вагона через измерительный участок. На входе счетчика 50 установлен триггер, на один вход которого с датчика положения 30 поступает импульс при въезде вагона на начало контрольного участка, а сбрасывается триггер другим импульсом датчика положения 30 при прохождении вагоном конца контрольного участка.In addition, the system has a
Расстояния между внутренними гранями бандажей и разность размеров между верхними и нижними точками внутренних граней бандажей определяются из сопоставления результатов измерения правых и левых внутренних модулей во всех группах. Толщина обода по кругу катания колес, толщина, ширина и диаметр бандажей по кругу катания, выкрашивания на поверхности катания бандажей, угловой подрез гребня бандажа определяются по результатам измерений внешних модулей. Толщина гребня определяется по совместным результатам измерений внешних и внутренних модулей. Овальность бандажей по кругу катания, разница в толщине гребней у одной колесной пары, а также наибольшая разница в диаметрах бандажей по кругу катания колесных пар одной тележки и колесных пар разных тележек одного вагона вычисляются по результатам измерений всех групп модулей. Моделирование системы контроля износа вагонных колесных пар показало ее высокую эффективность.The distances between the inner faces of the bandages and the size difference between the upper and lower points of the inner faces of the bandages are determined by comparing the measurement results of the right and left inner modules in all groups. The thickness of the rim around the wheel, the thickness, width and diameter of the tires around the circle, chipping on the surface of the tires, the angular cut of the crest of the band are determined by the results of measurements of external modules. The thickness of the ridge is determined by the combined results of measurements of the external and internal modules. The ovality of the tires in the driving circle, the difference in the thickness of the ridges of one wheel pair, as well as the largest difference in the diameters of the tires in the driving circle of the wheel pairs of one truck and wheel pairs of different trucks of the same car are calculated from the results of measurements of all groups of modules. Modeling of the wagon wheel pair wear control system has shown its high efficiency.
Преимуществами предлагаемой системы являются высокие точность и скорость измерений, объективность получаемых результатов, бесконтактный метод, отсутствие необходимости точного позиционирования объекта относительно системы наблюдения, возможность составления описания в координатной системе объекта (колесной пары). Протоколы измерений могут быть выведены на печатающее устройство.The advantages of the proposed system are high accuracy and speed of measurements, objectivity of the results obtained, a non-contact method, the absence of the need for accurate positioning of the object relative to the observation system, the ability to write a description in the coordinate system of the object (wheel pair). Measurement protocols can be displayed on a printing device.
Использование предлагаемых бесконтактных измерений в трехмерном пространстве перспективны благодаря прогрессу прикладных средств вычислительной техники, массовому производству дешевых матричных преобразователей свет-сигнал с жесткой геометрией растра, появлению дешевых твердотельных лазерных диодов.The use of the proposed non-contact measurements in three-dimensional space is promising due to the progress of applied computer technology, the mass production of cheap light-signal matrix converters with a rigid raster geometry, and the advent of cheap solid-state laser diodes.
Многоракурсная бесконтактная высокоточная производительная измерительная система обеспечивает наблюдение объекта измерения со всех необходимых направлений и сведение результатов измерений, выполняемых отдельными стереомодулями, в единую систему координат. Это позволяет обмерять изделия произвольной формы, а также обмерять с высокой точностью крупногабаритные изделия, размеры которых превосходят размеры зоны измерения отдельного стереомодуля.A multi-angle, non-contact, high-precision, high-performance measuring system provides observation of the measurement object from all necessary directions and consolidation of the measurement results performed by individual stereo modules into a single coordinate system. This allows you to measure products of arbitrary shape, as well as to measure with high accuracy large-sized products whose dimensions exceed the dimensions of the measurement zone of a single stereo module.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119052/28A RU2247319C1 (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Car wheelset wear checking system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119052/28A RU2247319C1 (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Car wheelset wear checking system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003119052A RU2003119052A (en) | 2004-12-20 |
| RU2247319C1 true RU2247319C1 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35286354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003119052/28A RU2247319C1 (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Car wheelset wear checking system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2247319C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570125C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Stationary device for measurement of geometric dimensions of locomotive wheelset treads |
| RU2743020C2 (en) * | 2017-02-02 | 2021-02-12 | Вале С.А. | System and method for monitoring railway wheels |
-
2003
- 2003-06-24 RU RU2003119052/28A patent/RU2247319C1/en active IP Right Revival
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570125C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (ОмГУПС (ОмИИТ)) | Stationary device for measurement of geometric dimensions of locomotive wheelset treads |
| RU2743020C2 (en) * | 2017-02-02 | 2021-02-12 | Вале С.А. | System and method for monitoring railway wheels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9779560B1 (en) | System for multi-axis displacement measurement of surfaces on a moving vehicle | |
| CN108802043B (en) | Tunnel detection device, tunnel detection system and tunnel defect information extraction method | |
| US10088300B2 (en) | System and method for inspecting the geometric parameters of the wheels of railway vehicles | |
| CN100449259C (en) | On-line detection method and device for vehicle wheel set diameter | |
| CN101694084B (en) | Ground on-vehicle mobile detecting system | |
| US20030160193A1 (en) | Rolling and lathing parameter measuring device by artificial viewing for railway vehicle wheels | |
| SK283974B6 (en) | Installation and process for measuring rolling parameters by means of artificial vision on wheels of railway vehicles | |
| EA039709B1 (en) | Rail vehicle and method for surveying a track section | |
| JP4857369B2 (en) | Turnout inspection device | |
| CN204043621U (en) | Twin-laser based on thing scanning optics does not stop ultra-wide ultrahigh detection device | |
| CN104567738A (en) | System and method for precisely measuring optical axis parallelism | |
| CN101580071A (en) | Railway locomotive and vehicle operating attitude measurement system | |
| CN107703149A (en) | A kind of railway rail clip abnormality detection system based on binocular vision and laser speckle | |
| CN207850304U (en) | A kind of electrification railway contact net detecting system | |
| Gavilán et al. | Mobile inspection system for high-resolution assessment of tunnels | |
| CN102887155A (en) | Freight train transfinite computer vision inspection system | |
| CN205991784U (en) | A kind of railway tunnel gauge dynamic detection system based on industrial computer control | |
| CN205991785U (en) | A kind of railway tunnel gauge dynamic detection system | |
| EP1324005A3 (en) | Device and process for measuring ovalization, buckling, planes and rolling parameters of railway wheels | |
| CN204110066U (en) | For the Diagnosis Monitoring System of the wheels of guideway vehicle | |
| RU2247319C1 (en) | Car wheelset wear checking system | |
| CN108020162B (en) | Rail gauge based on two-dimensional laser scanning and triangle principle and use method thereof | |
| Zhang et al. | A novel method on wheelsets geometric parameters on line based on image processing | |
| CN105946897A (en) | Railway tunnel limit dynamic detecting system and method based on laser-scanning range finders | |
| RU2351499C2 (en) | Rail transport wheel measurement method and device to this end |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060625 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20071020 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 6-2005 FOR TAG: (73) |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120807 |