[发明专利]一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置，其特征在于，包括第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4和第五激光位移传感器L5，五个激光位移传感器均为基于三角测量原理的2D激光位移传感器；所述第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3沿列车前进方向依次设置在轨道内侧，第五激光位移传感器L5设置在第一激光位移传感器L1对称的轨道外侧，第四激光位移传感器L4设置在第三激光位移传感器L2对称的轨道外侧。

2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测装置，其特征在于，所述第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4、第五激光位移传感器L5至轨道的垂直距离均为L，L的范围为200mm～400mm；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4、第五激光位移传感器L5与铅垂线的夹角分别为β₁、β₂、β₃、β₄、β₅，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅的范围为40°～60°；第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4、第五激光位移传感器L5与沿轨道方向的直线夹角分别为a₁、a₂、a₃、a₄、a₅，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅的范围为15°～65°；所述第一激光位移传感器L1与第二激光位移传感器L2之间的距离为l₁；第二激光位移传感器L2与第三激光位移传感器L3之间的距离为l₂；l₁、l₂的范围为300mm～550mm。

3.一种基于激光位移传感器的轮对尺寸在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，布设传感器：沿列车前进方向，在轨道内侧依次设置第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3，在轨道外侧设置第五激光位移传感器L5、第四激光位移传感器L4，第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4、第一激光位移传感器L1和第五激光位移传感器L5关于二者之间的轨道对称设置；

步骤2，坐标变换、数据融合：第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3、第四激光位移传感器L4、第五激光位移传感器L5同时探测车轮输出探测点坐标后，通过坐标变换和坐标平移分别将第一激光位移传感器L1和第五激光位移传感器L5、第三激光位移传感器L3和第四激光位移传感器L4同一时刻的输出点融合到同一坐标系上，融合后的点即为踏面轮廓线上的离散点，根据踏面轮廓外形几何关系计算出轮缘高h₁、h₂，轮缘厚d₁、d₂，并对分别对轮缘高h₁和h₂，轮缘厚d₁、d₂求平均值，得到最终的轮缘高h、轮缘厚d；

步骤3，踏面右端面提取：根据第一激光位移传感器L1、第二激光位移传感器L2、第三激光位移传感器L3经步骤2坐标变换之后的数据，对踏面右端面进行提取，得出踏面右端面的横坐标；

步骤4，提取第二激光位移传感器L2与车轮圆心在同一竖直线时的踏面基准点：当第二激光位移传感器L2到轮缘最低点距离最短时，此时第二激光位移传感器L2与车轮圆心在同一竖直线，对该时刻踏面曲线进行分段拟合后，根据步骤2得到的踏面右端面横坐标提取第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3测得的踏面基准点坐标；

步骤5，计算车轮直径：设定第二激光位移传感器L2的踏面基准点坐标为(0,0)，根据步骤4得到的第一激光位移传感器L1、第三激光位移传感器L3测得的踏面基准点坐标建立坐标系，计算车轮直径。