[发明专利]基于结构光的车轮多参数在线测量系统及其测量方法

说明书

一种基于结构光的车轮多参数在线测量系统，其包括车轮传感器、第一车轮在线测量装置及第二车轮在线测量装置，第一车轮在线测量装置、第二车轮在线测量装置均包括踏面结构光单元、剖面结构光单元及二维图像传感器；踏面结构光单元与剖面结构光单元在车轮上投影出剖面轮廓曲线与踏面轮廓曲线，二维图像传感器摄取图像，并将图像三维重建获取踏面与剖面轮廓信息，根据获取的轮廓信息获得车轮直径、轮缘高及轮缘厚；本发明的可靠性及测量精度高，且减小了外界环境光的影响；还可根据同一个圆上两段剖面结构光轮廓拟合圆求出车轮直径，从而，无需对车轮进行精确定位。此外，本发明还公开了所述基于结构光的车轮多参数在线测量系统的测量方法。

技术领域

本发明涉及一种车轮在线测量系统及其测量方法，尤其涉及一种基于结构光的车轮多参数在线测量系统及其测量方法。

背景技术

列车在车轮通过弯道或道岔时，车轮轮缘部分与钢轨内侧面发生摩擦造成轮缘磨耗。另外，列车运行过程中，车轮踏面常因制动或空转打滑等原因产生局部擦伤。而踏面磨耗和轮缘磨耗会导致车轮外形尺寸发生改变，极大影响着乘坐舒适性和运行稳定性。当车轮的磨耗量超过一定限度时，存在引发重大行车事故的隐患。因此，车轮的外形尺寸是衡量轮对技术状态的重要指标。

目前国内一般采用样板目测检查车轮尺寸，或者使用专用轮箍尺寸检测量具进行人工测量。这些检测方式在测量过程中需对车轮进行精确定位，具有效率低下、可靠性差、测量精度低、占用机车周转时间长等静态检测无法克服的缺点，不能真正的为地铁列车轮对的检修提供可靠的依据信息，而且无法及时了解车轮在运行中的质量状况，必然出现磨耗过度的车轮仍在继续使用的情况，存在行车安全隐患。另外，现有的检测技术，通过采用图像分析进行轮对变形判断，该技术方案容易受环境光干扰较大，并不能达到全天候工作的状态。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种基于结构光的车轮多参数在线测量系统及其测量方法，以解决目前车轮在线测量系统可靠性差及测量精度低的问题。

为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种基于结构光的车轮多参数在线测量系统，包括系统控制器、车轮传感器、第一车轮在线测量装置及第二车轮在线测量装置，所述车轮传感器、第一车轮在线测量装置、第二车轮在线测量装置均连接于系统控制器上；且车轮传感器、第一车轮在线测量装置、第二车轮在线测量装置沿列车前进方向依次并排设置；

所述第一车轮在线测量装置、第二车轮在线测量装置均包括有踏面结构光单元、剖面结构光单元及二维图像传感器，所述剖面结构光单元、踏面结构光单元及二维图像传感器沿同一条钢轨外侧排列；

所述踏面结构光单元发射出n条线激光，其中，n≥2，所述n条线激光投射到车轮上时，形成n条车轮踏面轮廓曲线；所述剖面结构光单元发射出m条线激光，其中，m≥1，所述m条线激光投射到车轮上时，形成m条车轮剖面轮廓曲线；m条车轮剖面轮廓曲线与n条车轮踏面轮廓曲线相交于踏面轮廓线距内侧面60～80mm的缓变区域；且所述的n条车轮踏面轮廓曲线与m条车轮剖面轮廓曲线均位于所述二维图像传感器的成像范围内。

进一步地，所述线激光由激光发射装置发射而成，所述激光发射装置包括线激光光源、分光器及反射镜，所述分光器及反射镜将所述线激光光源分为具有特定角度关系的多条线激光。

进一步地，所述线激光由激光发射装置发射而成，所述激光发射装置包括一个线激光光源与一个二元光学分束器，所述二元光学分束器将所述线激光光源分为具有特定角度关系的多条线激光。

进一步地，所述线激光由激光发射装置发射而成，所述激光发射装置包括多个线激光光源，多个所述线激光光源呈特定角度安装并发射出构成有一定角度关系的多条线激光。

进一步地，所述第一车轮在线测量装置的剖面结构光单元与第二车轮在线测量装置的剖面结构光单元出射的线激光数量相等，且对应的每一对线激光都投射到同一车轮剖面圆。