一种基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及耗材检测技术领域，尤其是指轨道交通系统中的耗材检测技术领域，具体地说是一种基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置。


背景技术：

2.轨道交通系统中动力来源于接触网的高压电，其中又以受电弓作为其重要的部件之一，受电弓系统中直接用于取电和接触的设备为碳滑板。
3.碳滑板在运行过程中与接触网以z字型运动进行接触摩擦，因此作为安全生产中至关重要的耗材，其磨耗厚度至关整个路网运行安全。现有检测手段采用库修期间人工游标卡尺方式进行测量，效率和精度不能满足精细化管理需求。
4.碳滑板正常工作厚度为15mm左右，现有大部分检测装置精度为0.1mm，采集的数据依靠手动录入，而轨道交通作为重要的民生工程，更需要引入精细化管理，充分提高采集数据的准确性和便利性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种操作简单、结构严谨、检测精度达到0.01mm的基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
7.一种基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置，其特征在于：该检测装置包括设置在丝杆上且能够沿沿丝杠的设置方向行进的光学模块，光学模块采集位于测量窗口内的碳滑板的工作区域的图像数据和厚度数据；该光学模块包括用于采集工作区域图像数据的精度为0.01mm的高清视图采集机构和用于测量工作区域厚度数据的精度为0.01～0.005mm的激光测距传感器，该激光测距传感器能够相对高清视图采集机构做简谐运动。
8.由于碳滑板的工作区域在常规状态下为光亮的“镜面”状态，当接触网与碳滑板的工作面匹配存在变化时，会改变碳滑板的工作面光亮情况，因此高清视图采集机构采用反射光感变焦的摄像头，能够实现0.01mm内高清拍摄视频、照片需求，可满足后期图片识别技术对图片深入研究。
9.目前市面上有多种型号距离传感器，由于考虑碳滑板磨耗测量仪对尺寸、重量有严格要求，因此激光测距传感器采用可实现测量精度0.01～0.005mm 的激光距离传感器，如panasonichg-c型号的激光距离传感器。
10.所述的光学模块包括安装在丝杠上的螺孔安装座，在螺孔安装座的螺孔旁侧安装有沿丝杠设置方向布置的高清视图采集机构和激光测距传感器；所述的高清视图采集机构固定安装在螺孔安装座上且高清视图采集机构的上方安装有能够带动激光测距传感器做简谐运动的简谐驱动机构的简谐驱动电机。
11.所述的简谐驱动机构还包括简谐驱动电机带动的简谐驱动皮带，在简谐驱动皮带上固定安装有连接激光测距传感器的传感器固定块，在简谐驱动电机的往复运动下，激光
测距传感器跟随简谐驱动皮带做简谐运动。
12.所述激光测距传感器的一端设置有传感器滑块且螺孔安装座上设有相对传感器滑块设置的传感器滑轨，传感器滑块嵌置在传感器滑轨上，使得激光测距传感器能够在简谐驱动电机的驱动下稳定工作。
13.所述传感器滑轨上的开孔位置处设置有光学限位开关，光学限位开关成对设置以限制激光测距传感器做简谐运动时的行程。
14.所述的检测装置还包括平行于丝杆设置的导向杆，丝杆和导向杆分别位于光学模块的两端，丝杆用于带动光学模块行进且导向杆用于和丝杆配合以保持光学模块的行进稳定性。
15.所述丝杆的一端设置有皮带轮，该皮带轮通过同步带与步进电机的驱动端相连接，该步进电机由主控模块控制且电源模块为步进电机和主控模块提供电能；所述丝杆的另一端设置有行程限位控制器，当光学模块行进到行程限位控制器的位置处则表明抵达检测末端、需要返回测量。
16.所述的光学模块上设有内置数据线和电线的拖链模块。
17.所述检测装置的其中一端设置开光指示灯且检测装置的两端皆设置有激光校准模块，激光校准模块用于采集碳滑板的两个末端倾角数据，以确定工作区域是否位于测量窗口内。
18.所述检测装置的下部设有夹持固定机构且所述检测装置的上盖上设有把手。
19.该检测装置采用轻量化碳纤维机身及镁铝合金材质，具有便携性。
20.该检测装置的待机时长16小时、工作时长8小时，平均功耗15w、工作电压24v。
21.本实用新型相比现有技术有如下优点：
22.本实用新型的检测装置的检测精度达到0.01mm、相对现有技术的检测精度提高10倍，高清视图采集机构拍摄的全景照片对异常磨耗点观察更加直观；激光测距传感器利用可见激光对表面厚度进行测量并通过简谐运动扩大采样点以精确测量磨耗；激光校准模块能校准修正人为因素所产生的误差；该装置将碳滑板磨耗情况进行数字化，修正人为误差导致的磨耗异常，检测装置便于携带、测量精度高、操作方便、自动化程度高。
附图说明
23.附图1为本实用新型的基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置的结构示意图；
24.附图2为本实用新型的基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置夹持碳滑板时的状态示意图；
25.附图3为附图2去掉半个上盖时的内部结构图；
26.附图4为本实用新型的步进电机、丝杆、光学模块、导向杆等部件的组装结构图；
27.附图5为本实用新型的光学模块结构示意图之一；
28.附图6为本实用新型的光学模块结构示意图之二。
29.其中：a—测量窗口；b—工作区域；c—碳滑板；1—开关指示灯；2—激光校准模块；3—电源模块；4—步进电机；5—丝杆；6—光学模块；61—高清视图采集机构；62—激光测距传感器；63—简谐驱动机构；64—传感器固定块；65—传感器滑块；66—传感器滑轨；67—光学限位开关；68—螺孔安装座；7—拖链模块；8—主控模块；9—上盖；10—行程限位控制器；
11—夹持固定机构；12—导向杆。
具体实施方式
30.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
31.如图1-6所示：一种基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置，该检测装置包括开关指示灯1、激光校准模块2、电源模块3、步进电机4、丝杆5、光学模块6、拖链模块7、主控模块8、上盖9、行程限位控制器10、夹持固定机构11和导向杆12。在检测装置的下部设有固定碳滑板c的夹持固定机构11且上盖9上设有把手，在壳体内配置有供应整个检测装置电能的电源模块3、控制整个检测装置进行检测工作的主控模块8、驱动光学模块6行进的步进电机4和丝杆5、保证光学模块6沿直线行进的丝杆5和导向杆12、保障光学模块6的电线和信号线安全的拖链模块7、限定光学模块6行程的拖链模块7。
32.如图3-6所示，该检测装置包括设置在丝杆5上且能够沿沿丝杠5的设置方向行进的光学模块6，光学模块6采集位于测量窗口a内的碳滑板c的工作区域b的图像数据和厚度数据；该光学模块6包括用于采集工作区域b图像数据的高清视图采集机构61和用于测量工作区域b厚度数据的激光测距传感器62，该激光测距传感器62能够相对高清视图采集机构61做简谐运动。光学模块6还包括安装在丝杠5上的螺孔安装座68，在螺孔安装座68的螺孔旁侧安装有沿丝杠5设置方向布置的高清视图采集机构61和激光测距传感器62；所述的高清视图采集机构61固定安装在螺孔安装座68上且高清视图采集机构61的上方安装有能够带动激光测距传感器62做简谐运动的简谐驱动机构63的简谐驱动电机，简谐驱动电机带动的简谐驱动皮带上固定安装有连接激光测距传感器62的传感器固定块64，在简谐驱动电机的往复运动下，激光测距传感器62跟随简谐驱动皮带做简谐运动；进一步的，在激光测距传感器62的一端设置有传感器滑块65且螺孔安装座68上设有相对传感器滑块65设置的传感器滑轨66，传感器滑块65嵌置在传感器滑轨66上，使得激光测距传感器62能够在简谐驱动电机的驱动下稳定工作；传感器滑轨66上的开孔位置处设置有光学限位开关67，成对设置的光学限位开关67的距离不超过3mm，使得激光测距传感器62做简谐运动的行程很短。
33.如图3-4所示，在丝杆5的一端设置有皮带轮，该皮带轮通过同步带与步进电机4的驱动端相连接，该步进电机4由主控模块8控制且电源模块3为步进电机4和主控模块8提供电能；所述丝杆5的另一端设置有行程限位控制器10，当光学模块6行进到行程限位控制器10的位置处则表明抵达检测末端、需要返回测量。检测装置还包括平行于丝杆5设置的导向杆12，丝杆5和导向杆12分别位于光学模块6的两端，丝杆5用于带动光学模块6行进且导向杆12用于和丝杆5配合以保持光学模块6的行进稳定性。
34.如图2-3所示，在检测装置的其中一端设置开光指示灯1且检测装置的两端皆设置有激光校准模块2，激光校准模块2用于采集碳滑板c的两个末端倾角数据，根据倾角范围判断工作区域b是否位于测量窗口a内，如果超过极限值设备将发出提示语，要求按照规范放置检测装置。
35.本实用新型的基于光学系统的受电弓碳滑板检测装置使用时，如图2所示，夹持固定机构11的底部夹持在碳滑板c的铝板下檐处，将总长度为1050mm的碳滑板c固定在检测装置的下部且使得碳滑板c的工作区域b位于测量窗口a内，工作区域b的长度为550mm、测量窗口a的长度为680mm，使测量窗口a完全覆盖工作区域b即可，调节两端的激光校准模块2以对
准碳滑板c的两个末端得到倾角数据；装置初始化，光学模块6被平移到步进电机4所在的丝杆5的一端；主控模块8通过步进电机4驱动光学模块6沿丝杆5的设置方向向丝杆5的另一端移动，光学模块6在行进过程中通过高清视图采集机构61采集工作区域b的图像数据、通过激光测距传感器62测量工作区域b的厚度数据，且激光测距传感器62在简谐驱动电机的作用下做简谐运动以扩大测距范围；扫描过程中抵达末端后触发行程限位控制器10 、步进电机4逆向转动带动光学模块6进行返回测量，光学模块6返回测量的过程中对之前采集的数据进行校验、低于0.5%的数据错误率且测量长度不少于550mm的有效值则认为本次数据采集合格，完成检测；装置测量数据符合gbt21388-2008标准，精度达到0.01mm。
36.本实用新型的检测装置还可配置外部充电接口、海绵保护罩、铝合金外壳手提箱、简易刷头、游标卡尺。
37.本实用新型的检测装置的检测精度达到0.01mm、相对现有技术的检测精度提高10倍，高清视图采集机构61拍摄的全景照片对异常磨耗点观察更加直观，激光测距传感器62利用可见激光对表面厚度进行测量并通过简谐运动扩大采样点以精确测量磨耗，步进电机4精确记录行程距离，激光校准模块2能校准修正人为因素所产生的误差；该检测装置便于携带、精度高且操作方便。
38.以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。