[发明专利]基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置及方法。该测量装置包括轮缘踏面测量模块、ARM嵌入式主控模块、交互模块、数据存储模块、USB通信模块和电源模块。轮缘踏面测量模块使用激光位移传感器检测车轮踏面坐标，ARM嵌入式主控模块对检测到的踏面坐标进行曲线拟合从而得到车轮轮廓曲线，然后通过几何关系计算得到轮缘高、轮缘厚、车轮直径等车轮参数，交互模块显示车轮轮廓曲线与车轮参数，存储模块保存测量数据与车轮参数，上位机通过USB通信模块可以获取车轮参数并进行进一步分析，电源模块为整个测量装置供电。本发明为不落轮条件下城轨车辆车轮参数测量装置，具有便携、高速、高精度、简单实用等特点。

主权项

一种基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，测量装置包括轮缘踏面测量模块(1)、ARM嵌入式主控模块(2)、交互模块(3)、数据存储模块(4)、USB通信模块(5)以及电源模块(6)，其中轮缘踏面测量模块(1)通过两个定位柱设置于车轮上，所述轮缘踏面测量模块(1)、交互模块(3)、数据存储模块(4)、USB通信模块(5)分别与ARM嵌入式主控模块(2)相连接，电源模块(6)为各模块供电；所述轮缘踏面测量模块(1)包括步进电机驱动器、带直线步进电机的直线导轨、激光位移传感器和光电开关，其中带直线步进电机的直线导轨平行于车轮的轴线，步进电机驱动器的控制输入端与ARM嵌入式主控模块(2)连接，步进电机驱动器的驱动输出端与直线步进电机相连，激光位移传感器通过滑块设置于带进直线步进电机的直线导轨上，光电开关设置于车轮外侧且距离车轮内端面距离为d，d>135mm，激光位移传感器与ARM嵌入式主控模块(2)相连；以光电开关的光束所在直线与直线导轨的交点为原点，激光位移传感器前进方向为x轴正方向，激光线方向为y轴正方向建立二维直角坐标系；系统初始化时，激光位移传感器处于初始位置；测量时，ARM嵌入式主控模块(2)通过步进电机驱动器控制直线步进电机正转，直线步进电机带动激光位移传感器沿着直线导轨以速度v匀速运动，光电开关检测到激光位移传感器到达原点时，光电开关发送信号给ARM嵌入式主控模块(2)，ARM嵌入式主控模块(2)发出控制信号使激光位移传感器开始检测车轮的轮缘踏面坐标点，并将检测数据传送至ARM嵌入式主控模块(2)，当激光位移传感器运动到车轮内端面时，激光位移传感器停止检测，直线步进电机减速直至停止转动，然后直线步进电机反转并带动激光位移传感器回到初始位置；ARM嵌入式主控模块(2)根据激光位移传感器采集的数据处理得到轮缘踏面曲线，进而确定车轮参数。