專利名稱：激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測技術(shù)，特別是一種適用于鐵路車輛檢修中檢測輪對踏面 幾何尺寸、磨耗、內(nèi)側(cè)距、軸身中部直徑、輪徑、輪緣厚度、輪輞寬度、輪輞厚度、偏心等的輪 對自動(dòng)檢測機(jī)。
背景技術(shù)：
目前中國鐵路安裝最多的輪對自動(dòng)檢測機(jī)是北京某廠生產(chǎn)的“輪對自動(dòng)檢測裝 置”，該輪對自動(dòng)檢測裝置的測量系統(tǒng)是由一組多個(gè)面陣CCD和渦流，激光和超聲測距儀組 成檢測裝置，以及輪對進(jìn)入定位及推出機(jī)構(gòu)，和輪對托起定位機(jī)構(gòu)，輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接而 成，各面陣CCD及測距儀的檢測數(shù)據(jù)均與計(jì)算機(jī)接口相通。但是，由于設(shè)計(jì)采用的CCD影像 法測量原理，很難適用于像輪對這種輪廓邊界不是很分明的工件測量，所以其測量精度很 低，示值變化很大，在全國鐵路安裝的幾十臺無一臺能正常使用。專利公開號為CN101619965A的發(fā)明專利申請公開的《輪對自動(dòng)測量裝置》，應(yīng)用 了激光三角法測距、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺等技術(shù)，具有自校準(zhǔn)功能，用于對多種規(guī)格的火車 輪對進(jìn)行尺寸參數(shù)的測量；但因該檢測裝置激光測距傳感器安裝于一個(gè)三自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 上，在一個(gè)固定的空間坐系內(nèi)進(jìn)行絕對測量，測量裝置在很長的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，因此整機(jī)的加 工精度要求很高，制造成本貴；測量時(shí)工件在輪對軸向和徑向定位必須準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率難以 提高。每條輪對的測量時(shí)間為5分鐘，對動(dòng)車組快速修理和大量鐵路貨運(yùn)車輛檢修要求是 不適應(yīng)的；該專利雖然可以同時(shí)測量多種軌距的輪對，但這種功能在鐵路車輛檢修現(xiàn)場并 不重要，因?yàn)殍F路車輛都是在專門的單位檢修，一個(gè)單位一個(gè)工位只檢修一種軌距的車輛， 適應(yīng)多種車輛的功能雖好，但由于增加活動(dòng)導(dǎo)軌，反而使設(shè)備復(fù)雜化，增加操作工序，降低 其穩(wěn)定度及速度，此外，該專利設(shè)計(jì)的輪對夾緊定位機(jī)構(gòu)用頂尖夾持輪對，而鐵路運(yùn)營車輛 輪對都有軸端蓋，無法在此機(jī)器上裝夾，因此，不適用鐵路運(yùn)營車輛輪對的檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于鐵路運(yùn)營車輛輪對的檢測，測量精度高、速 度快的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，以解決已有技術(shù)存在的上述問題。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，包括輪對測量機(jī)構(gòu)、 輪對垂直升降機(jī)構(gòu)、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輪對止退機(jī)構(gòu)、機(jī)架、主機(jī)罩、輪軸標(biāo)識 識別裝置、液壓系統(tǒng)和操作控制系統(tǒng)；所述的輪對測量機(jī)構(gòu)包括軸身測量機(jī)構(gòu)、擋光板以 及結(jié)構(gòu)相同、對稱地安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座上的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)和右輪踏面測量機(jī)構(gòu)； 所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)包括裝配有圓柱導(dǎo)桿的底座、帶V型座的升降橫梁、氣缸、軸頸上 測量裝置和軸頸下測量裝置；所述的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括摩擦輪裝置、減速電機(jī)、擺臂、壓力 彈簧裝置和輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)座；所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括承正裝置和推輪裝置；所述的承正 裝置包括導(dǎo)正輪、承重輪和承正裝置座；所述的推輪裝置包括改制鋼軌、推桿、氣缸和推輪 裝置座；所述的輪對測量機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，負(fù)責(zé)對輪對的輪部參數(shù)進(jìn)行測量；所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)也有兩個(gè)，分別安裝在機(jī)架底板上；所述的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在一側(cè)輪對 垂直升降機(jī)構(gòu)底座上，輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的壓力彈簧裝置推動(dòng)擺臂，使摩擦輪裝置的摩擦輪壓 向被檢測車輪踏面，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪帶動(dòng)被檢輪對旋轉(zhuǎn)，以協(xié)助輪對測量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對 被檢輪對不同軸剖面的參數(shù)測量；所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有兩套，分別裝在輪對預(yù)檢位和測 量位的鋼軌處，輪對預(yù)檢位所裝的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)其中一對承重輪，當(dāng)輪對 由軌道輸送到位時(shí)，導(dǎo)正輪引導(dǎo)輪緣沿軌道方向進(jìn)入正確位置，導(dǎo)正的車輪輪緣落在承重 輪上，踏面與鋼軌脫離；預(yù)檢位電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承重輪帶動(dòng)輪對旋轉(zhuǎn)，供檢驗(yàn)人員觀察車輪踏面 狀況；測量位安裝的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起定位作用；測量機(jī)構(gòu)、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輪對止退機(jī)構(gòu)的動(dòng)作接受操作控制系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)對各個(gè)機(jī)構(gòu)的 油缸提供動(dòng)力。其進(jìn)一步技術(shù)方案是所述輪對測量機(jī)構(gòu)的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)、右輪踏面測量機(jī) 構(gòu)型式相同、結(jié)構(gòu)對稱，各自在輪對的軸剖面內(nèi)構(gòu)成左右輪踏面及輪內(nèi)外端面的二維測量 系統(tǒng)；所述的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)包括左測量機(jī)構(gòu)座、左橫向位移機(jī)構(gòu)、左垂直位移機(jī)構(gòu)和左 傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；所述的右輪踏面測量機(jī)構(gòu)包括右測量機(jī)構(gòu)座、右橫向位移機(jī)構(gòu)、右垂直位 移機(jī)構(gòu)和右傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；左橫向位移機(jī)構(gòu)、右橫向位移機(jī)構(gòu)分別安裝在左測量機(jī)構(gòu)座、 右測量機(jī)構(gòu)座上；左或右橫向位移機(jī)構(gòu)與左或右垂直位移機(jī)構(gòu)分別采用精密滾珠導(dǎo)軌副和 精密滾珠絲桿副組成直線運(yùn)動(dòng)裝置，激光傳感器安裝在一個(gè)可轉(zhuǎn)向的裝置上、由滾珠導(dǎo)軌 的滑塊帶動(dòng)；滾珠絲桿由帶圓編碼器的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，激光傳感器轉(zhuǎn)向裝置則由步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)，設(shè)置有角度轉(zhuǎn)動(dòng)定位件；在測量操作系統(tǒng)的指令下，激光傳感器將在輪對軸剖面內(nèi) 沿被檢表面作掃描測量。所述的輪對測量機(jī)構(gòu)的軸身測量裝置包括激光傳感器、安裝支架，所述安裝支架 由相互垂直的立柱與橫桿構(gòu)成L形，L形安裝支架的一端固定安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座上；所 述軸身測量機(jī)構(gòu)是固定的，輪對靜止時(shí)軸身測量機(jī)構(gòu)可以測量軸身某一方向的直徑，當(dāng)輪 對旋轉(zhuǎn)時(shí)，測量軸身表面各點(diǎn)的極坐標(biāo)后，可以測量軸身的實(shí)際最小二乘直徑。所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)的升降行程是固定的，用兩個(gè)V型面支撐被檢輪對兩端 的滾動(dòng)軸承外圓面，兩個(gè)V型面的對稱面與測量機(jī)構(gòu)的對稱面重合，V型面的升程也是固定 的，從而保證輪對裝夾上升到測量位后，軸對軸剖面與左右輪踏面測量機(jī)構(gòu)和軸身測量機(jī) 構(gòu)的測量工作面重合；所述輪對垂直升降機(jī)構(gòu)的軸頸上測量裝置和軸頸下測量裝置組成輪 對中心高測量裝置，它們分別測量輪對兩端軸承外圈直徑上下兩端的高度用以計(jì)算輪對軸 線的中心高；軸頸上測量裝置和軸頸下測量裝置都由帶彈簧復(fù)位的滑動(dòng)測桿和直線位移傳 感器組成，當(dāng)輪對垂直升降機(jī)構(gòu)的V型面抬起輪對軸承時(shí)，軸頸下測量裝置的測桿被壓縮， 推動(dòng)位移傳感器記錄軸承直徑下端的數(shù)據(jù)，當(dāng)V型面升到最高位時(shí)，軸承上面壓縮軸頸上 測量裝置測桿，推動(dòng)位移傳感器記錄軸承直徑上端的數(shù)據(jù)，由此兩數(shù)據(jù)計(jì)算輪對軸線的高 度。所述的操作控制系統(tǒng)包括工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、激光傳感器、直線位 移傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、帶編碼器的伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、光電開關(guān)、 繼電控制板、繼電器和異步電機(jī)，操作控制系統(tǒng)由工控機(jī)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作和數(shù)據(jù)采集與處理， 最后生成測量結(jié)果打印輸出輪對檢修表格，并向貨車檢修系統(tǒng)-HMIS傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)操作工 發(fā)出標(biāo)定或測量的指令后，工控機(jī)按所設(shè)計(jì)的標(biāo)定或測量程序通過運(yùn)動(dòng)控制卡指揮繼電器板與繼電器動(dòng)作，接通各個(gè)輪對運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥使機(jī)構(gòu)油缸動(dòng)作；指揮驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服 電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)通過絲桿副帶動(dòng)測量機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)的編碼器輸 出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)改變激光光軸方向；工控機(jī)通過數(shù)據(jù)采集 卡采集編碼器、激光傳感器、直線位移傳感器和光電開關(guān)信號，編碼器信號處理成測量機(jī)構(gòu) 的直線位移參數(shù)；激光傳感器信號、直線位移傳感器信號與測量機(jī)構(gòu)直線位移參數(shù)合成為 輪對表面測量參數(shù)；光電開關(guān)信號則形成編碼器的起點(diǎn)與終點(diǎn)信號；各項(xiàng)測量參數(shù)經(jīng)工控 機(jī)按設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型處理成輪對檢修測量參數(shù)，保存于工控機(jī)硬盤的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并由顯示 器在屏幕上顯示出來，可逐個(gè)或成批打印出輪對檢修表格，并可實(shí)時(shí)或定期向貨車檢修系 統(tǒng)-HMIS傳輸。本實(shí)用新型激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)及有益效果 1、輪對測量機(jī)構(gòu)采用激光傳感器設(shè)計(jì)的測量機(jī)構(gòu)，大大提高了測量準(zhǔn)確度和測量結(jié)果的重 復(fù)性，測量精度高、速度快本實(shí)用新型于激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)為適應(yīng)車輪踏面的形狀，將 輪對測量機(jī)構(gòu)I設(shè)計(jì)成包括軸身測量機(jī)構(gòu)103、擋光板105以及結(jié)構(gòu)相同、對稱地安裝在輪 對測量機(jī)構(gòu)座104上的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)IOl和右輪踏面測量機(jī)構(gòu)102的組合式檢測結(jié) 構(gòu)，檢測機(jī)構(gòu)的各激光傳感器沿輪外側(cè)面、輪緣面、踏面和輪內(nèi)側(cè)面四段分段掃描測量，這 樣可以保證激光傳感器光軸與被檢表面法線的夾角在允許的范圍之內(nèi)，傳感器到被檢表面 的距離不超出其測量范圍，保證了測量準(zhǔn)確度；同時(shí)，本實(shí)用新型的精密測量機(jī)構(gòu)能沿車輪 踏面進(jìn)行快速非接觸掃描，激光傳感器在精密絲桿導(dǎo)軌副上作快速移動(dòng)掃描被檢測車輪， 使測量速度大大加快，測量一對輪對的踏面幾何尺寸、磨耗、內(nèi)側(cè)距、軸身中部直徑、輪徑、 輪緣厚度、輪輞寬度、輪輞厚度、偏心等的輪對自動(dòng)檢測的時(shí)間只要2分40秒，遠(yuǎn)少于同類 設(shè)計(jì)所需的5分鐘，測量效率高且精度高；與采用CCD影像傳感器設(shè)計(jì)的輪對自動(dòng)測量技術(shù) 相比，測量準(zhǔn)確度提高了 3 10倍。2、本實(shí)用新型鐵路激光自動(dòng)檢測機(jī)具有完善的測量運(yùn)行自檢功能，有效防止測量 機(jī)構(gòu)出現(xiàn)異常時(shí)工件損傷測量機(jī)構(gòu)，提高了機(jī)構(gòu)的可靠性。3、檢測過程采用計(jì)算機(jī)控制，測量結(jié)果能夠自動(dòng)生成“車統(tǒng)-51報(bào)表”，實(shí)現(xiàn)了數(shù) 據(jù)向HMIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送的功能。4、測量結(jié)果貯存具有統(tǒng)計(jì)、查詢、打印和根據(jù)測量結(jié)果自動(dòng)判斷送廠、旋修、超探 修程及超限報(bào)警等功能。5、應(yīng)用范圍廣采用本實(shí)用新型鐵路激光自動(dòng)檢測機(jī)對被檢輪對進(jìn)行自動(dòng)檢測的 方法，其實(shí)質(zhì)是進(jìn)行相對測量，即對標(biāo)準(zhǔn)輪對進(jìn)行標(biāo)定后，用被測輪對的測量值與標(biāo)準(zhǔn)輪對 的標(biāo)定值進(jìn)行比較的測量；各測量機(jī)構(gòu)在空間位置固定，但是不要求精確加工和裝配；在 保證相同檢測精度的情況下，大大降低了制造成本、提高了檢測效率和本實(shí)用新型激光輪 對自動(dòng)檢測機(jī)的適用范圍，使之能夠用于檢測60t、70t貨車等現(xiàn)有各型鐵路輪對的各種輪 緣形狀的參數(shù)的檢測。下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型之激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)的技術(shù)特征作進(jìn)一 步的說明。

圖1-1 圖1-5 本實(shí)用新型激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖1-1 輪對檢測位正面圖(主視圖)，圖1-2，圖1-1的俯視圖，圖1-3 圖1-1的左視圖，圖1-4 輪 對止退機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)，圖1-5 圖1-4的俯視圖；圖2-1 圖2-3 輪對測量機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖2-1 主視圖，圖2-2 圖2-1的俯視圖，圖2-3 圖2_1的左視圖；圖3_1 圖3-3 左輪踏面測量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖(去掉防塵罩)圖3-1 主視圖，圖3-2 圖3-1的俯 視圖，圖3-3 圖3-1的左視圖；圖4-1 圖4-3 右輪踏面測量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖(去掉防塵 罩)圖4-1 主視圖，圖4-2 圖4-1的俯視圖，圖4-3 圖4_1的右視圖；圖5_1 圖5_2 輪 對垂直升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖圖5-1 主視圖，圖5-2 圖5-1的左視圖；圖6-1 圖6-3 輪 對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖圖6-1 主視圖，圖6-2 圖6-1的俯視圖，圖6-3 圖6_1的左視 圖；圖7-1 圖7-5 承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖圖7-1 整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖7-2 圖7_1 的右視圖，圖7-3 圖7-1的俯視圖；圖7-4 承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的承正裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7-5 承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的推輪裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(圖7-1的后視圖[去掉承正裝置])；圖8 操作控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖。圖中I-輪對測量機(jī)構(gòu)，IOl-左輪踏面測量機(jī)構(gòu)、102-右輪踏面測量機(jī)構(gòu)，103-軸 身測量機(jī)構(gòu)、104-輪對測量機(jī)構(gòu)座、105-擋光板；II-輪對垂直升降機(jī)構(gòu)，IIOl-底座、 1102-帶V型座的升降橫梁、1103-氣缸、1104-軸頸上測量裝置、1105-軸頸下測量裝置； III-輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，IIIOl-摩擦輪裝置、III02-減速電機(jī)、III03-擺臂、III04壓力彈簧 裝置、III05-輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)座；IV-承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，IVOl-承正裝置、411-導(dǎo)正輪、412-承重 輪、413-承正裝置座；IV02-推輪裝置，421-改制鋼軌、422-推桿、423-氣缸，424-推輪裝 置座；V-輪對止退機(jī)構(gòu)，VI-機(jī)架，VII-主機(jī)罩，VIII-輪軸標(biāo)識識別裝置，IX-液壓系統(tǒng)、 X-操作控制系統(tǒng)；其余標(biāo)號參見說明書正文。
具體實(shí)施方式
一種激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，如圖1-1 圖1-5所示，所述的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)包 括輪對測量機(jī)構(gòu)I、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)III、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)IV、輪對止退 機(jī)構(gòu)V、機(jī)架VI、主機(jī)罩VII、輪軸標(biāo)識識別裝置VIII、液壓系統(tǒng)IX和操作控制系統(tǒng)X ；測量 機(jī)構(gòu)I、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)III、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)IV和輪對止退機(jī)構(gòu)V的動(dòng) 作接受操作控制系統(tǒng)X控制，液壓系統(tǒng)IX對各個(gè)機(jī)構(gòu)的油缸提供動(dòng)力。如圖2-1 圖2-3所示，所述的輪對測量機(jī)構(gòu)I包括軸身測量機(jī)構(gòu)103、擋光板105 以及結(jié)構(gòu)相同、對稱地安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座104上的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)IOl和右輪踏面 測量機(jī)構(gòu)102 ；輪對測量機(jī)構(gòu)I安裝在機(jī)架VI上，負(fù)責(zé)對輪對的輪部參數(shù)進(jìn)行測量。如圖3-1 圖4-3，所述的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)101、右輪踏面測量機(jī)構(gòu)102型式相 同、結(jié)構(gòu)對稱，各自在輪對的軸剖面內(nèi)構(gòu)成左右輪踏面及輪內(nèi)外端面的二維測量系統(tǒng)；所述 的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)IOl包括左測量機(jī)構(gòu)座11、左橫向位移機(jī)構(gòu)12、左垂直位移機(jī)構(gòu)13和 左傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)14 (參見圖3-1 圖3- ；所述的右輪踏面測量機(jī)構(gòu)102包括右測量機(jī) 構(gòu)座21、右橫向位移機(jī)構(gòu)22、右垂直位移機(jī)構(gòu)23和右傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)24(參見圖4_1 圖 4-3)；左橫向位移機(jī)構(gòu)12、右橫向位移機(jī)構(gòu)22分別安裝在左測量機(jī)構(gòu)座11、右測量機(jī)構(gòu)座 21上；左或右橫向位移機(jī)構(gòu)與左或右垂直位移機(jī)構(gòu)分別采用精密滾珠導(dǎo)軌副和精密滾珠 絲桿副組成直線運(yùn)動(dòng)裝置，左橫向位移機(jī)構(gòu)與左垂直位移機(jī)構(gòu)、右橫向位移機(jī)構(gòu)與右垂直 位移機(jī)構(gòu)均分別采用精密滾珠導(dǎo)軌副和精密滾珠絲桿副組成直線運(yùn)動(dòng)裝置，為了保證激光束的光軸與被檢表面法線的夾角不超過允許的范圍，激光位移傳感器安裝在一個(gè)可轉(zhuǎn)向的 裝置上，由滾珠導(dǎo)軌的滑塊帶動(dòng)；滾珠絲桿由帶圓編碼器的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，此直線運(yùn)動(dòng)裝置 的運(yùn)動(dòng)及定位精度在微米級；激光傳感器轉(zhuǎn)向裝置則由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置有角度轉(zhuǎn)動(dòng)定 位件；在測量操作系統(tǒng)的指令下，激光傳感器將在輪對軸剖面內(nèi)沿被檢表面作測量掃描。 所述的軸身測量裝置103包括激光傳感器31、安裝支架32 (參見圖1-1 圖1-4)， 所述安裝支架32由相互垂直的立柱與橫桿構(gòu)成L形(圖中未畫出)，L形安裝支架的一端 固定安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座104上；所述軸身測量機(jī)構(gòu)是固定的，所選用的激光傳感器的 測量范圍已覆蓋鐵路所有輪對軸身的測量，輪對靜止時(shí)軸身測量機(jī)構(gòu)可以測量軸身某一方 向的直徑，當(dāng)輪對旋轉(zhuǎn)時(shí)，測量軸身表面各點(diǎn)的極坐標(biāo)后，可以測量軸身的實(shí)際最小二乘直 徑。如圖5-1 圖5-2所示，所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II包括裝配有圓柱導(dǎo)桿的底座 1101、帶V型座的升降橫梁1102、氣缸1103、軸頸上測量裝置1104和軸頸下測量裝置1105 ； 所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II的升降行程是固定的，用兩個(gè)V型面支撐被檢輪對兩端的滾動(dòng) 軸承外圓面，兩個(gè)V型面的對稱面與測量機(jī)構(gòu)的對稱面重合，從而保證輪對裝夾上升到測 量位后，軸對軸剖面與左右輪踏面測量機(jī)構(gòu)和軸身測量機(jī)構(gòu)的測量工作面重合；V型面的 升程是固定的，隨著被檢輪對型式不同，輪對軸線的高度有一定變化，但不超出三個(gè)測量機(jī) 構(gòu)的測量范圍；所述輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II的軸頸上測量裝置1104和軸頸下測量裝置1105 組成輪對中心高測量裝置(參見圖5-1 圖5- ，它們分別測量輪對兩端軸承外圈直徑上 下兩端的高度用以計(jì)算輪對軸線的中心高；兩個(gè)裝置都由帶彈簧復(fù)位的滑動(dòng)測桿和直線位 移傳感器組成；當(dāng)輪對垂直升降機(jī)構(gòu)II的V型面抬起輪對軸承時(shí)，軸頸下測量裝置的測桿 被壓縮，推動(dòng)位移傳感器記錄軸承直徑下端的數(shù)據(jù)，當(dāng)V型面升到最高位時(shí)，軸承上面壓縮 軸頸上測量裝置測桿，推動(dòng)位移傳感器記錄軸承直徑上端的數(shù)據(jù)，由此兩數(shù)據(jù)計(jì)算輪對軸 線的高度。如圖6-1 圖6-3所示，所述的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)III包括摩擦輪裝置11101、減速 電機(jī)11102、擺臂11103、壓力彈簧裝置III04和輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)座III05 ；輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)III 安裝在一側(cè)輪對垂直升降機(jī)構(gòu)底座上，輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)III的壓力彈簧裝置III04推動(dòng)擺臂 11103，使摩擦輪裝置IIIOl的摩擦輪壓向被檢測車輪踏面，減速電機(jī)III02驅(qū)動(dòng)摩擦輪帶 動(dòng)被檢輪對旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對被檢輪對不同軸剖面的參數(shù)測量。如圖7-1 圖7-5所示，所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)IV包括承正裝置IVOl和推輪裝置 IV02 ；承正裝置IVOl包括導(dǎo)正輪411、承重輪412和承正裝置座413 ；所述的推輪裝置包括 改制鋼軌421、推桿422、氣缸423和推輪裝置座424 ；所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)IV有兩套，分別 裝在輪對預(yù)檢位和測量位的鋼軌處，輪對預(yù)檢位所裝的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)其中 一對承重輪，當(dāng)輪對由軌道輸送到位時(shí)，導(dǎo)正輪引導(dǎo)輪緣沿軌道方向進(jìn)入正確位置，導(dǎo)正的 車輪輪緣落在承重輪上，踏面與鋼軌脫離；預(yù)檢位電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承重輪帶動(dòng)輪對旋轉(zhuǎn)，供檢驗(yàn) 人員觀察車輪踏面狀況；測量位安裝的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起定位作用(參考圖1-1 圖1-2)； 如圖8所示，所述的操作控制系統(tǒng)X包括工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控卡、數(shù)據(jù)采集卡、激光傳感器、直線 位移傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、帶編碼器的伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、光電開 關(guān)、繼電控制板、繼電器和異步電機(jī)；操作控制系統(tǒng)由工控機(jī)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作和數(shù)據(jù)采集與處 理，最后生成測量結(jié)果打印輸出輪對檢修表格，并向貨車檢修系統(tǒng)-HMIS傳輸數(shù)據(jù)；當(dāng)操作工發(fā)出標(biāo)定或測量的指令后，工控機(jī)按所設(shè)計(jì)的標(biāo)定或測量程序通過運(yùn)動(dòng)控制卡指揮繼電 器板與繼電器動(dòng)作，接通各個(gè)輪對運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電磁閥使機(jī)構(gòu)油缸動(dòng)作；指揮驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺 服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)通過絲桿副帶動(dòng)測量機(jī)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)的編碼器 輸出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號；步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)改變激光光軸方向；工控機(jī)通過數(shù)據(jù)采 集卡采集編碼器、激光傳感器、直線位移傳感器和光電開關(guān)信號，編碼器信號處理成測量機(jī) 構(gòu)的直線位移參數(shù)；激光傳感器信號、直線位移傳感器信號與測量機(jī)構(gòu)直線位移參數(shù)合成 為輪對表面測量參數(shù)；光電開關(guān)信號則形成編碼器的起點(diǎn)與終點(diǎn)信號；各項(xiàng)測量參數(shù)經(jīng)工 控機(jī)按設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型處理成輪對檢修測量參數(shù)，保存于工控機(jī)硬盤的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并由顯 示器在屏幕上顯示出來，可逐個(gè)或成批打印出輪對檢修表格，并可適時(shí)或定期向貨車檢修 系統(tǒng)-HMIS傳輸。 液壓系統(tǒng)IX以及操作控制系統(tǒng)X中各組成部分的具體結(jié)構(gòu)屬于公知技術(shù)，此處不 再贅述。
權(quán)利要求1.一種激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，包括輪對測量機(jī)構(gòu)(I)、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)、輪對旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(III)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(IV)、輪對止退機(jī)構(gòu)(V)、機(jī)架(VI)、主機(jī)罩(VII)、輪軸標(biāo)識識 別裝置(VIII)、液壓系統(tǒng)(IX)和操作控制系統(tǒng)(X)，其特征在于所述的輪對測量機(jī)構(gòu)(I)包括軸身測量機(jī)構(gòu)(103)、擋光板(105)以及結(jié)構(gòu)相同、對 稱地安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座(104)上的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)(IOl)和右輪踏面測量機(jī)構(gòu) (102)；所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)包括裝配有圓柱導(dǎo)桿的底座(1101)、帶V型座的升降橫 梁(1102)、氣缸(1103)、軸頸上測量裝置(Π04)和軸頸下測量裝置(1105)；所述的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(III)包括摩擦輪裝置(11101)、減速電機(jī)(11102)、擺臂 (11103)、壓力彈簧裝置(III04)和輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)座(III05)；所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(IV)包括承正裝置(IVOl)和推輪裝置(IV02)；所述的承正裝 置包括導(dǎo)正輪G11)、承重輪G12)和承正裝置座013)；所述的推輪裝置包括改制鋼軌 (421)、推桿(422)、氣紅(423)和推輪裝置座(424)；所述的輪對測量機(jī)構(gòu)(I)安裝在機(jī)架(VI)上，負(fù)責(zé)對輪對的輪部參數(shù)進(jìn)行測量； 所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)也有兩個(gè)，分別安裝在機(jī)架底板上； 所述的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(III)安裝在一側(cè)輪對垂直升降機(jī)構(gòu)底座上，輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) (III)的壓力彈簧裝置(III04)推動(dòng)擺臂(11103)，使摩擦輪裝置(IIIOl)的摩擦輪壓向被 檢測車輪踏面，減速電機(jī)(1110 驅(qū)動(dòng)摩擦輪帶動(dòng)被檢輪對旋轉(zhuǎn)，以協(xié)助輪對測量機(jī)構(gòu)(I) 實(shí)現(xiàn)對被檢輪對不同軸剖面的參數(shù)測量；所述的承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(IV)有兩套，分別裝在輪對預(yù)檢位和測量位的鋼軌處，輪對預(yù)檢 位所裝的輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)其中一對承重輪，當(dāng)輪對由軌道輸送到位時(shí)，導(dǎo)正 輪引導(dǎo)輪緣沿軌道方向進(jìn)入正確位置，導(dǎo)正的車輪輪緣落在承重輪上，踏面與鋼軌脫離；預(yù) 檢位電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承重輪帶動(dòng)輪對旋轉(zhuǎn)，供檢驗(yàn)人員觀察車輪踏面狀況；測量位安裝的承正 推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起定位作用；測量機(jī)構(gòu)(I)、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(III)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(IV)和輪 對止退機(jī)構(gòu)(V)的動(dòng)作接受操作控制系統(tǒng)(X)控制，液壓系統(tǒng)(IX)對各個(gè)機(jī)構(gòu)的油缸提供 動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，其特征在于所述輪對測量機(jī)構(gòu)(I)的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)(101)、右輪踏面測量機(jī)構(gòu)(102)型式相 同、結(jié)構(gòu)對稱，各自在輪對的軸剖面內(nèi)構(gòu)成左右輪踏面及輪內(nèi)外端面的二維測量系統(tǒng)；所述的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)(IOl)包括左測量機(jī)構(gòu)座(11)、左橫向位移機(jī)構(gòu)(12)、左垂 直位移機(jī)構(gòu)(13)和左傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(14)；所述的右輪踏面測量機(jī)構(gòu)(102)包括右測量機(jī)構(gòu)座(21)、右橫向位移機(jī)構(gòu)(22)、右垂 直位移機(jī)構(gòu)03)和右傳感器轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)24)；左橫向位移機(jī)構(gòu)(12)、右橫向位移機(jī)構(gòu)02)分別安裝在左測量機(jī)構(gòu)座(11)、右測量機(jī) 構(gòu)座上；左或右橫向位移機(jī)構(gòu)與左或右垂直位移機(jī)構(gòu)分別采用精密滾珠導(dǎo)軌副和精密滾珠絲 桿副組成直線運(yùn)動(dòng)裝置，激光傳感器安裝在一個(gè)可轉(zhuǎn)向的裝置上、由滾珠導(dǎo)軌的滑塊帶動(dòng)； 滾珠絲桿由帶圓編碼器的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，激光傳感器轉(zhuǎn)向裝置則由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)置有角度轉(zhuǎn)動(dòng)定位件；在測量操作系統(tǒng)的指令下，激光傳感器將在輪對軸剖面內(nèi)沿被檢表面作 掃描測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，其特征在于所述的輪對測量機(jī)構(gòu)的軸身測量裝置(10 包括激光傳感器(31)、安裝支架(32)，所 述安裝支架(32)由相互垂直的立柱與橫桿構(gòu)成L形，L形安裝支架的一端固定安裝在輪對 測量機(jī)構(gòu)座(104)上；所述軸身測量機(jī)構(gòu)是固定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，其特征在于所述的輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)的升降行程是固定的，用兩個(gè)V型面支撐被檢輪對兩端 的滾動(dòng)軸承外圓面，兩個(gè)V型面的對稱面與測量機(jī)構(gòu)的對稱面重合，V型面的升程也是固定 的，從而保證輪對裝夾上升到測量位后，軸對軸剖面與左右輪踏面測量機(jī)構(gòu)和軸身測量機(jī) 構(gòu)的測量工作面重合；所述輪對垂直升降機(jī)構(gòu)(II)的軸頸上測量裝置(Π04)和軸頸下測量裝置(1105)組 成輪對中心高測量裝置，它們分別測量輪對兩端軸承外圈直徑上下兩端的高度用以計(jì)算輪 對軸線的中心高；軸頸上測量裝置(Π04)和軸頸下測量裝置(110 都由帶彈簧復(fù)位的滑 動(dòng)測桿和直線位移傳感器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，其特征在于所述的操作控制系統(tǒng)(X)包括工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、激光傳感器、直線位 移傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、帶編碼器的伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、光電開關(guān)、 繼電控制板、繼電器和異步電機(jī)；操作控制系統(tǒng)由工控機(jī)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作和數(shù)據(jù)采集與處理， 最后生成測量結(jié)果打印輸出輪對檢修表格，并向貨車檢修系統(tǒng)-HMIS傳輸數(shù)據(jù)。
專利摘要一種激光輪對自動(dòng)檢測機(jī)，包括輪對測量機(jī)構(gòu)、垂直升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、輪對止退機(jī)構(gòu)、機(jī)架等，輪對測量機(jī)構(gòu)包括軸身測量機(jī)構(gòu)、擋光板以及結(jié)構(gòu)相同、對稱地安裝在輪對測量機(jī)構(gòu)座上的左輪踏面測量機(jī)構(gòu)和右輪踏面測量機(jī)構(gòu)；輪對垂直升降機(jī)構(gòu)包括底座、帶V型座的升降橫梁、氣缸、軸頸上測量裝置和軸頸下測量裝置；輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括摩擦輪裝置、減速電機(jī)、擺臂、壓力彈簧裝置和輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)座；承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括承正裝置和推輪裝置；輪對測量機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，負(fù)責(zé)對輪對的輪部參數(shù)進(jìn)行測量；測量機(jī)構(gòu)、輪對垂直升降機(jī)構(gòu)、輪對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、承正推轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輪對止退機(jī)構(gòu)的動(dòng)作接受操作控制系統(tǒng)控制。該激光自動(dòng)檢測機(jī)測量精度高、速度快。
文檔編號G01B9/00GK201903321SQ20102064342
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者于中南, 劉顯揚(yáng), 古小靈 申請人:柳州科路測量儀器有限責(zé)任公司