一種新型高精度激光輪對(duì)檢測(cè)裝置
摘要：介紹了一套光機(jī)電一體化火車輪對(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了高精度激光位移測(cè)量、高速同步采樣等多項(xiàng)新技術(shù)。測(cè)量算法采用數(shù)字濾波、曲線擬合等多種數(shù)據(jù)處理方法。所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢測(cè) 激光位移測(cè)量 同步采樣 數(shù)字濾波 貨車輪對(duì)
近年來(lái)，由于列車的提速以及列車軸承化的發(fā)展和鐵路信息化管理的需求，傳統(tǒng)的手工輪對(duì)測(cè)量裝置因效率低、差錯(cuò)率高、不便于信息化管理而不能滿足當(dāng)前的需要。與此同時(shí)，由于列車向高速重載方向發(fā)展，使得列車輪對(duì)的磨耗加劇，檢修周期縮短，導(dǎo)致各車輛檢修段的工作量加大，因此及時(shí)準(zhǔn)確地掌握車輪輪對(duì)的磨耗狀況是非常必要的。研究相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)可以為鐵路部門提供實(shí)用的檢測(cè)裝置，同時(shí)也為高速鐵路輪軌關(guān)系的研究提供了實(shí)用的檢測(cè)手段。本文針對(duì)輪對(duì)檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)問題，提出了采用ＣＣＤ攝像頭、大量程高精度激光位移傳感器以及高速同步采樣、數(shù)字濾波和曲線擬合等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的包括控制總成和機(jī)械總成在內(nèi)的光機(jī)電一體化的火車輪對(duì)檢測(cè)及診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠迅速檢測(cè)出輪對(duì)的外形參數(shù)，而且能夠解決目前最為關(guān)鍵的踏面參數(shù)檢測(cè)問題。該系統(tǒng)按照《中華人民共和國(guó)鐵道部鐵路貨車輪對(duì)和滾動(dòng)軸承組裝及檢修規(guī)則》對(duì)工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求，可對(duì)檢修過程中的已安裝或未安裝軸承的列車輪對(duì)的相關(guān)尺寸參數(shù)進(jìn)行非接觸快速自動(dòng)測(cè)量，其應(yīng)用必將為列車輪對(duì)的測(cè)量和檢修提供一種全自動(dòng)、高精度、高效率的檢測(cè)手段。
１ 測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)述
本系統(tǒng)是能全自動(dòng)測(cè)量鐵路車輛輪對(duì)幾何參數(shù)并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理的裝置。檢測(cè)系統(tǒng)采用高精度激光傳感器ＬＫ５０１以及高速同步采樣等新技術(shù)，從而保證了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠既快速又準(zhǔn)確地完成輪對(duì)相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的電控部分主要由上位控制計(jì)算機(jī)及接口、下位計(jì)算機(jī)（完成測(cè)量頭運(yùn)動(dòng)控制、同步數(shù)據(jù)采集、采集數(shù)據(jù)的上傳等）、伺服電機(jī)控制器、輪對(duì)運(yùn)動(dòng)控制部分、標(biāo)志板圖像錄入部分等組成。上位機(jī)軟件操作界面友好、功能豐富，具有一定的動(dòng)畫顯示功能，能完成測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)，檢測(cè)結(jié)果能自動(dòng)打印在車統(tǒng)５１－Ｃ卡片上。
１．１ 系統(tǒng)的基本組成
本系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大部分組成。機(jī)械系統(tǒng)是輪對(duì)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要完成輪對(duì)的運(yùn)動(dòng)功能，如進(jìn)輪、緩沖、舉升、轉(zhuǎn)輪、落輪和出輪等，其執(zhí)行部件是電磁閥和氣缸。本文主要研究電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，故下面將重點(diǎn)介紹電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)由兩部分組成：(１)測(cè)量控制電路；(２)隨動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)的組成如圖１所示。
１．２ 系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)介
１．２．１ 隨動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
螺旋滾珠絲桿和精密直線滑動(dòng)導(dǎo)
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