[发明专利]一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统及方法有效

专利信息
申请号: 201910571213.2 申请日: 2019-06-28
公开(公告)号: CN110422202B 公开(公告)日: 2020-10-23
发明(设计)人: 黄雷;李青;陈宁;战一欣;李栋 申请(专利权)人: 吉林省计量科学研究院
主分类号: B61K9/12 分类号: B61K9/12;G06F30/23;G06F30/17
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 安丽
地址: 130103 *** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 机车 轮对 检测 跨距 二维 联动 补偿 系统 方法
【说明书】:

发明涉及一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统及方法,属于机械测量领域,我国在二维大跨距轮对自动化检测领域已经有过应用案例,但均没有较为理想的测量设备。因此,提出一种火车轮对检测装置的高精度二维轴及其动态精度补偿系统。系统结构采用特殊设计的高精度、高稳定性的大理石结构,二维轴系导轨采用直线电机,利用激光干涉仪结合有限元分析,对系统横梁挠度进行高精度测量和二维数学模型的建立,通过对两次单方向位移精度进行补偿和调整,对数学模型的初始状态进行赋值,然后,利用动态补偿技术,对运动状态下的装置横梁进行动态实时挠度补偿,从而实现3米测量范围内,定位精度可达5μm的高精度、大跨距二维联动测量。

技术领域

本发明涉及一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统及方法,属于一种机车轮对几何参数检测装置的二维轴联动定位误差补偿及大跨距横梁挠曲度变形的动态补偿技术。

背景技术

机车轮对参数自动检测的研究,在提升列车产品质量和安全性方面的关键作用已经越来越受到重视。从国际方面来看,日本、美国、英国和法国等在轮对自动检测方面进行了大量的研究,并研制出各种类型的检测装置,在铁路交通部门得到了广泛的应用,产生了可观的经济和社会效益。我国在轮对自动化检测领域已经有过应用案例,但由于受到多种因素制约,均没有较为理想的测量设备。其中一个重要原因是由于轮对自身跨度较宽,而且其尺寸范围变化较大,因此,对轮对测量设备的尺寸(有效行程3米左右)和精度要求均较高。尤其对于检测轮轴的二维大跨距设备,不仅对于单、双轴各自精度有较高要求,其自身的挠度变形量也较大,导致在二维双轴精度较高的情况下,测量结果仍然出现较大的偏差(个别偏差在毫米级别)。

发明内容

本发明技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统及方法,具有高精度、大量程二维轴及其定位精度和横梁挠度补偿功能,采用大理石和直线电机相结合形式,利用激光干涉仪提供高精度补偿数据,通过光栅尺、位移控制系统和软件补偿系统对机车轮对检测设备的二维轴进行实时动态补偿。

本发明提供的技术方案如下:一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统,结构采用特殊设计的高精度、高稳定性的大理石结构,二维轴系导轨采用直线电机,利用激光干涉仪结合有限元分析结果对系统横梁挠度进行高精度测量和二维数学模型的建立,通过对两次单方向位移精度进行补偿和调整,对数学模型的初始状态进行赋值;然后,利用动态规划最优补偿算法技术,对运动状态下的装置横梁进行动态实时补偿。

本发明的一种用于机车轮对检测的大跨距二维联动补偿系统,包括:大理石水平横梁1,坦克链拖动带2,配有光栅尺的直线电机3,支撑柱4,X轴5,配有光栅尺的Z轴6,激光干涉仪7,用于装夹高精度位移传感器的Z轴装夹板8,位移闭环控制系统9,工控机10;

大理石水平横梁1作为主横梁,经过有限元分析后设计出尺寸模型,经过研磨加工后,实现2μm高精度平面度和2μm直线度指标;

坦克链拖动带2,与大理石水平横梁1通过连接器连接,起到保护系统线缆和实现跟随系统移动的作用;

直线电机3,作为运动部件载体,和大理石水平横梁1通过精密装调配合,实现X轴的±5μm定位精度;

支撑柱4,采用符合力学原理的铸铁结构,与大理石水平横梁1连接,支撑大理石水平横梁1;

X轴5,由大理石水平横梁1、坦克链拖动带2和直线电机3三者组成,实现(0~3000)mm水平位移定位功能;

配有光栅尺的Z轴6,通过与X轴5连接,实现(0~700)mm垂直位移定位功能;

激光干涉仪7,测量水平X轴5和垂直轴Z轴6的定位误差,计算出位移补偿值,并将补偿值输入到位移闭环控制系统9中,同时分别测量水平X轴5和垂直Z轴6的水平直线度和垂直直线度,通过综合上述两轴的定位精度和几何位置精度,绘制水平X轴5和垂直轴Z轴6和附加几何误差的三维补偿表,并将补偿值输入到位移闭环控制系统9中;

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