一种基于激光连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置的制作方法

1.本发明涉及铁路运输领域，更具体地，涉及一种基于激光连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置。


背景技术：

2.车辆轮对是车辆的关键部件，轮对的踏面是影响车辆高速稳定行进的重要部位之一，但在车辆运用过程中由于长期振动可能导致车辆轮对的踏面发生各种缺陷，严重影响行车安全，为了适应铁路运输高速、重载的发展方向，轮对的踏面缺陷需要被严格监控，这也是车辆检修部门日检作业的主要工作；传统的定检需要投入大量人力物力，但货车段修期轮对踏面的自动化检测的精度和稳定性一直难以保证，严重制约了生产效率，不符合信息化的应用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种基于激光连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置，用于解决轮对踏面检测自动化不足，精度和稳定性差的问题。
4.本实用新型采取的技术方案是，提供一种基于激光连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置，包括踏面检测设备、轮对运动装置和检测架构，所述踏面检测设备包括分析控制台、激光位移传感器和传感器移动机构，所述激光位移传感器安装在传感器移动平台上，并与分析控制台相连；所述传感器移动平台和轮对运动装置安装在检测架构上，由检测架构控制；所述分析控制台与检测架构相连，并控制检测架构调节待测轮对的状态进行踏面检测。
5.所述的踏面检测设备用于采集待测轮对踏面的状态，所述轮对运动装置是用于调节轮对的运动，包括把轮对升起离开导轨，然后控制轮对静止或以一定的速度转动，或者单纯调节轮对进行某一角度的旋转，所述检测架构是检测设备和运动装置的载体，为检测设备和运动装置提供一个稳定可靠的安装平台。
6.轮对的踏面缺陷分析是需要依赖连续扫描，所以在自动检测的过程中，自动检测的装置需要具备调整待测轮对状态的功能。
7.踏面检测的过程中，激光位移传感器需要以一定角度和距离布置于车轮踏面的上方，按一定的步距定点不断地定速旋转测量车轮的踏面，这样按照步距可以对圆周进行多次测量，可以精确地得到数个车轮圆周扫描图，借此对圆周缺陷进行判断，为了满足上述检测，激光位移传感器需要进行移动，而传感器移动机构能解决这个问题。
8.采用激光位移传感器的好处在于，激光位移传感器具有不易受被测物体颜色和材质影响，抗环境光干扰能力强和高扫描频率等优点，能满足高精度检测的需要，激光位移传感器的采集的数据，通过传输发送给分析控制台，所述分析控制台控制整个踏面缺陷检测过程所需的各个设备。
9.所述检测架构包括支架、轨道平台，所述支架包括支撑梁和顶梁，所述轨道平台上装有轮对的标注能使用轨道，且由两条导轨组成，所述支撑梁长度相同，垂直固定在轨道平台上，且位于的轨道的外两侧，所述顶梁的两端分别与两支撑梁的两端相连，且架设在轨道的上方。
10.通过支撑梁和顶梁的结构为轮对上方的检测传感器提供安装平台。
11.作为优选，所述支撑梁和顶梁采用金属结构，金属结构有助于支架整体的稳固和各装置运动时的稳定性。
12.作为优选，所述支撑梁和顶采用工字钢组成，具体是采用两条相互平行，长度相等的工字钢作为主支撑，中间采用垂直于主支撑的，且各条间相互平行，间隙一致的，两端与主支撑相连的工字钢作为副支撑，这样的结构优势在于使安装架构坚固稳定，且具有较好的承重能力，同时能减少运动部件带来的一些震动。
13.作为优选，所述支撑梁与轨道平台的接触位采用加强筋加固，加强筋能进一步提升支撑梁与平台的稳固。
14.所述轮对运动装置包括连续转动机构和轮对升降机构，所述连续转动机构有两个，安装在轨道平台上，所述连续转动机构位于两条导轨之间，且各自分别靠近一条导轨；所述升降机构有两个，分别安装在导轨和与靠近导轨的支撑梁之间。
15.所述连续转动装置和轮对升降装置为两个，有助于同时对轮对的轮颈和车轮进行动作，两边同时驱动有利于轮对运动状态的稳定，所述升降机构安装在导轨和与靠近导轨的支撑梁之间使为了通过托起车辆轮对的轮颈使轮对上升，而连续转动机构位于两条导轨之间是为了通过在两个车轮内侧面驱动轮对转动。
16.所述连续转动机构包括角度调节块、驱动装置和接触式传动轮，所述角度调节块固定在轨道平台上；驱动装置安装在角度调节块上，且与轨道平台相连；接触式传动轮与驱动装置相连。
17.角度调节块为两个直角三角形构件，由于其内角不同，所以通过不同的配合能控制安装在角度调节块上的驱动装置与轨道平台之间的角度变化，驱动装置的变化使得连接在驱动装置上的接触式传动轮的与轨道平台之间的夹角发生变化，调节接触式传动轮的传动效果。
18.所述轮对升降机构包括驱动组件和轮对顶升组件，所述顶升组件安装在轨道平台上，所述驱动组件带动顶升组件将待测轮托起或放下。
19.所述轮对顶升组件，包括承托块、支撑台、传动组件和驱动设备，所述轮对顶升组件有两套，分别位于轨道的外两侧，所述承托块下方为平面，上方为具有与待测轮对轴颈匹配的承托位，所述承托位在垂直于轴心的平面方向上，两端的承托部向上突起，中间向下凹陷，形成用于承托轴颈的承托结构，所述承托位与待测轮对轴颈的接触面为光滑面，这样有利于轴的转动。所述支撑台包括升降块、滑道支撑块、安装底板和顶升装置，所述升降块上有承托块的安装位和配合滑道的凸块，所述凸块位于升降块的两侧。所述安装底板上具有滑道支撑块的安装位，所述滑道支撑块有两个，垂直安装在安装底板上，滑道支撑块具有滑道的一面相对，所述升降块两边的凸块分别与两个滑道支撑块的滑道相配合，滑道能限制升降块只能进行水平的上下移动，所述滑道支撑块具有加强筋，所述加强筋有两个位于滑道支撑块具有滑道面的背面的两侧，有一个位于带轨道面和其背面之间，且远离轨道的一
面；所述加强筋为直角三角形，其一直角边与滑道支撑块相连，另一直角边与安装底板相连；所述轮对顶升组件设置在安装底板上，且具有齿轮轴传动的接口，通过接入齿轮轴传动，可以使顶升装置推动升降块上的承托块，使承托块实现上升。
20.所述驱动组件包括主轴、副轴、输出轴和驱动单元，所述主轴分别与驱动单元和副轴相连，副轴与输出轴相连，输出轴与支撑台的顶升装置相连，所述主轴、副轴和输出轴为齿轮轴，所述齿轮轴的两端具都设置有轮齿，所述主轴为一条，副轴和输出轴为两条，且两条副轴尺寸一致，两条输出轴尺寸一致，副轴两端的轮齿一端与主轴相连，另一端与输出轴相连，当主轴转动时，能同时令位于两侧的升降组件同时动作，使待测轮对水平实现同时升降。所述驱动单元包括手动驱动装置和电动驱动装置，所述手动驱动单元与电动驱动装置分别位于主轴的两端，并与主轴直连，双重驱动装置的优势在于可以应对突发的故障。
21.作为优选，所述齿轮轴与齿轮轴之间的轮齿配合位采用金属箱作为保护外壳，这样既能提升轮齿连接处的安全性，又能减少应为异物或灰尘降低齿轮轴的稳定性。
22.作为优选，所述电动驱动装置为步进驱动电机，所述手动驱动装置为摇轮。
23.所述轮对运动装置所述接触式传动轮为圆台，圆台的侧面为接触面，所述接触式传动轮通过直接与待测轮对的内侧接触，带动待测轮对持续转动，所述接触式传动轮是弹性材质的塑料轮，且其侧面经过表面粗糙面处理。
24.所述圆台传动轮有助于使连续转动机构通过简单的方式与车轮保持一定的距离，车轮的侧面与两车轮的内侧面相接触，为了不对车轮造成损坏，所以应该采用弹性塑料材质的车轮，同时为了增加传动的可控性，通过对接触轮的侧面进行表面粗糙处理，增加侧面与车轮之间的摩擦力，使接触轮的传动更加有效，减少打滑造成的精度影响。
25.作为优选，所述驱动装置为步进电机，通过分析控制台控制检测架构能实现待测轮对的转动方向，转动速度和转动启停的调整。
26.步进电机的好处在于能接收电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，是电机的转动能实现微控制，为调整待测轮对的转动进行精密测量提供基础条件。
27.所述角度调节块为两个直角三角形组合，驱动装置固定在直角三角形的组合上，通过组合的调解，能控制接触式传动轮与轮对的接触面大小。
28.通过角度的调解，角度调节块可以控制电机主轴与轨道平台之间的夹角，从而控制安装在主轴上的接触式传动轮侧面与车轮的基础程度。
29.所述激光位移传感器和传感器移动机构各有两个，所述传感器移动机构安装在顶梁上，且分别位于两条导轨的上方，所述激光位移传感器分别安装两个传感器移动机构上，两个激光位移传感器有利于同时对两个车轮的踏面进行检测，有效提高了检测效率。
30.所述传感器移动机构包括能水平移动的传感器安装位，所述激光位移传感器安装在安装位上，所述水平移动的传感器安装位的行程为60～200mm，所述传感器移动机构的移动是指水平移动，水平移动能使激光位移传感器对整个踏面进行扫描，而60～200mm的行程有助于整个装置能适应不同尺寸的车辆轮对。
31.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为通过对轮对踏面缺陷检测的整体设计，将车辆轮踏面检测所需的各项检测条件，包括轮对的顶升、转动与实现踏面缺陷高精度检测的激光位移传感器相结合，通过对检测装置的合理设计，使轮对踏面缺陷检测实现整体的自动化和高精度检测，解决轮对踏面检测自动化不足，精度和稳定性差的问题，进一步
提高了轮对的踏面缺陷检测的效率。
附图说明
32.图1为本实用新型的整体示意图。
33.图2为本实用新型的连续转动机构示意图。
34.附图说明：激光位移传感器12，传感器移动机构11，传感器安装位111，驱动组件211，顶升组件212，连续转动机构3，角度调节块31，驱动装置32，接触式传动轮33，支撑梁 411，顶梁412，导轨421。
具体实施方式
35.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
36.实施例1
37.如图1所示，本实施例是一种基于激光连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置，包括踏面检测设备、轮对运动装置和检测架构，踏面检测设备包括分析控制台、激光位移传感器和传感器移动机构11，激光位移传感器12与分析控制台相连，传感器移动平台和轮对运动装置由检测架构控制，分析控制台与检测架构相连，检测架构包括支架、轨道平台，支架包括支撑梁411和顶梁412，轨道平台上装有轮对的标准配合轨道，由两条导轨421组成，支撑梁411长度相同，垂直固定在轨道平台上，位于的轨道的外两侧，顶梁412的两端分别与两支撑梁411的两端相连，架设在轨道的上方，轮对运动装置包括连续转动机构3和轮对升降机构，连续转动机构3有两个，安装在轨道平台上，位于两条导轨421之间，各靠近一条导轨421；升降机构有两个，分别安装在导轨421和与靠近导轨421的支撑梁411之间。连续转动机构3包括角度调节块31、驱动装置32和接触式传动轮33，角度调节块31固定在轨道平台上，驱动装置32安装在角度调节块31上与轨道平台相连；接触式传动轮33 与驱动装置32相连，轮对升降机构包括驱动组件211和轮对顶升组件212，顶升组件212 安装在轨道平台上。轮对运动装置所述接触式传动轮33为圆台，圆台的侧面为接触面，接触式传动轮33是弹性材质的塑料轮，其侧面经过表面粗糙面处理，激光位移传感器12和传感器移动机构11各有两个，传感器移动机构11安装在顶梁412上分别位于两条导轨421 的上方，激光位移传感器12分别安装两个传感器移动机构11上，传感器安装的行程为80mm。
38.需要检测时，将轮对放置在轨道上，缓慢移动到升降机构的位置，分析控制台检测到待测轮对，控制驱动组件211，带动顶升组件212将轮对两侧的轮颈托起，到达指定位置，控制传感器移动机构11根据轮对尺寸到达初始检测位，启动激光位移传感器12，锁定轮对初始点，然后控制连续转动机构3按预订的转动要求转动，激光位移传感器12不断采集踏面数据，传感器移动机构11带动激光位移传感器12按步距移动，数据收集完毕后，将实际测量的数据传输到分析控制台，与轮对备存信息对比，判断差异，停止连续转动机构3，下降轮对，将轮对取出导轨421。
39.实施例2
40.本实施例2，一种基于激光位移传感器12连续旋转检测技术的踏面缺陷检测装置，
包括踏面检测设备、轮对运动装置和检测架构，踏面检测设备包括分析控制台、激光位移传感器和传感器移动机构11，激光位移传感器12与分析控制台相连，传感器移动平台和轮对运动装置由检测架构控制，分析控制台与检测架构相连，检测架构包括支架、轨道平台，支架包括支撑梁411和顶梁412，轨道平台上装有轮对的标准配合轨道，由两条导轨421组成，支撑梁411长度相同，垂直固定在轨道平台上，位于的轨道的外两侧，顶梁412的两端分别与两支撑梁411的两端相连，架设在轨道的上方，轮对运动装置包括连续转动机构3和轮对升降机构，连续转动机构3有两个，安装在轨道平台上，位于两条导轨421之间，各靠近一条导轨421；升降机构有两个，分别安装在导轨421和与靠近导轨421的支撑梁411之间。连续转动机构3包括角度调节块31、驱动装置32和接触式传动轮33，角度调节块31固定在轨道平台上，根据图2所示，角度调节块31为两个直角三角形组合，驱动装置32固定在直角三角形的组合上，通过组合的调解，能控制接触式传动轮33与轮对的接触面大小，驱动装置32安装在角度调节块31上与轨道平台相连，驱动装置32为步进电机，通过分析控制台控制检测架构能实现待测轮对的转动方向，转动速度和转动启停的调整；接触式传动轮33 与步进电机相连，轮对升降机构包括驱动组件211和轮对顶升组件212，顶升组件212安装在轨道平台上。轮对运动装置所述接触式传动轮33为圆台，圆台的侧面为接触面，接触式传动轮33是弹性材质的塑料轮，其侧面经过表面粗糙面处理，激光位移传感器12和传感器移动机构11各有两个，传感器移动机构11安装在顶梁412上分别位于两条导轨421的上方，激光位移传感器12分别安装两个传感器移动机构11上，传感器安装的行程为200mm。
41.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。