一種機車車輪直徑檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明實施例提供一種機車車輪直徑檢測系統，該機車車輪直徑檢測系統包括：控制器、第一光線投射器、圖像采集設備和處理器，其中，在所述控制器控制下，所述第一光線投射器投射第一光線到機車車輪踏面，形成光截曲線；所述圖像采集設備采集包括所述光截曲線的光截曲線圖像；所述處理器利用圖像分割法對獲取的光截曲線圖像進行分析，得到所述機車車輪的直徑。
【專利說明】
一種機車車輪直徑檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械檢測領域，特別是涉及一種機車車輪直徑檢測系統。
【背景技術】
[0002]車輪是機車行走系統的關鍵部件之一，車輪是機車車輪上與鋼軌相接觸的部件，其主要作用是保證機車車輪在鋼軌上的運行和轉向。在機車行駛過程中，機車車輪的工作狀態將直接影響到機車的行車安全，因此，車輪常作為機車日常檢修維護的重要部件之一。
[0003]機車車輪日常檢修的主要有機車車輪外形尺寸檢測、機車車輪缺陷檢測等，其中，機車車輪的外形尺寸檢測包括機車車輪直徑的檢測、機車車輞厚度的測量和機車車輪的踏面斜度檢測等。
[0004]目前，對機車車輪直徑的測量常采用的三點直徑測量法，其中，第一點、第二點采用線光源發射的光線與車輪踏面的交點，第三點采用車輪踏面與鋼軌的交點，由于實際情況中對機車進行車輪直徑的測量時，鋼軌將會發生形變且車輪會發生左右擺動，因此，第三點采用理論上車輪踏面與鋼軌的交點——虛擬第三點，使用包含虛擬第三點的三點直徑測量法時，因為使用的虛擬第三點無法真實反映實際情況，因此，使用基于包含虛擬第三點的三點測量方式得到的車輪直徑的精度及準確度無法得到保證，使得測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性低，數據的真實有效性較差。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明實施例提供一種機車車輪直徑檢測系統，以解決現有技術中測得的車輪直徑參數可靠性低，數據真實性有效性較差的問題。為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案:
[0006]一種機車車輪直徑檢測系統，包括:控制器、第一光線投射器、圖像采集設備和處理器，其中，
[0007]在所述控制器控制下，所述第一光線投射器投射第一光線到機車車輪踏面，形成光截曲線；
[0008]所述圖像采集設備采集包括所述光截曲線的光截曲線圖像；
[0009]所述處理器利用圖像分割法對獲取的光截曲線圖像進行分析，得到所述機車車輪的直徑。
[0010]其中，所述機車車輪直徑檢測系統還包括:第二光線投射器，所述第二光線投射器與第一光線投射器位于機車軌道不同側，用于投射與所述第一光線處于軌道不同側的第二光線到機車車輪踏面。
[0011]其中，所述第一光線投射器和第二光線投射器為激光投射器。
[0012]其中，所述第一光線投射器為可見光線投射器，且所述第二光線投射器為不可見光線投射器。
[0013]其中，所述第一光線投射器投射3條第一光線到機車車輪踏面，所述第二光線投射器投射3條第二光線到機車車輪踏面。
[0014]其中，所述第一光線投射器的數目為4臺。
[0015]其中，所述第二光線投射器的數目為4臺。
[0016]其中，所述機車車輪直徑檢測系統還包括:車輪觸發傳感器，
[0017]當車輪觸發傳感器檢測到車輪存在時，車輪觸發傳感器向控制器發送啟動檢測信號，控制器收到啟動檢測信號后控制第一光線投射器投射第一光線。
[0018]其中，所述機車車輪直徑檢測系統還包括:加熱裝置，
[0019]當環境溫度是否低于預定閾值時，加熱裝置進行加熱。
[0020]其中，所述機車車輪直徑檢測系統還包括:制冷裝置，
[0021]當環境溫度是否高于預定閾值時，制冷裝置進行制冷。
[0022]基于上述技術方案，本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統，該機車車輪檢測系統包括控制器、第一光線投射器、圖像采集設備和處理器，在控制器控制下第一光線投射器向機車車輪踏面投射第一光線，在車輪踏面上形成光截曲線，然后利用圖像采集設備來采集包括這些光截曲線的光截曲線圖像，最后處理器利用圖像分割法對獲取的這些光截曲線圖像進行分析，得到被檢測機車車輪的直徑。通過本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統來檢測機車車輪的直徑，因為光截曲線上的點均位于機車車輪之上，均為真實存在的點，因此可以保證得到的機車車輪的直徑可以完全真實地反映實際情況，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性，提高數據的真實有效性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的系統框圖；
[0025]圖2為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的另一系統框圖；
[0026]圖3為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的再一系統框圖；
[0027]圖4為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的又一系統框圖；
[0028]圖5為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的又另一系統框圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]圖1為本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的系統框圖，參照圖1，該機車車輪直徑檢測系統可以包括:控制器100、第一光線投射器200、圖像采集設備300和處理器400，其中，
[0031 ] 在控制器100控制下，第一光線投射器200投射第一光線到機車車輪踏面，形成光截曲線；
[0032]其中，光截曲線即光線投射到機車車輪踏面后，因為車輪踏面的阻擋，無法按照原來的投射方向正常直線傳播，而在機車車輪踏面上隨著機車車輪踏面的形狀發生彎曲，在機車車輪踏面上照射出的一條光曲線。
[0033]可選的，第一光線投射器200可以安置在機車車輪的前方外側、前方內側、后方外側和后方內側四個方位中的任一個方位，其中，前方指的是機車車輪被檢測時行駛的方向，后方指的是機車車輪被檢測時行駛方向的逆方向，外側指的是機車車輪被檢測時所處軌道的外側，即外軌道側，內側指的是機車車輪被檢測時所處軌道的內側，即內軌道側，可以看出其中前方和后方是個相對的方向，當機車車輪被檢測時行駛的方向發生改變，其前方方向和后方方向也相應改變，而內側與外側則是個絕對方向，其不隨機車車輪行駛方向的改變而改變。
[0034]相應的，通過第一光線投射器200投射到機車車輪踏面的第一光線也可以從機車車輪的前方外側、前方內側、后方外側和后方內側四個方向的任一個方向投射到機車車輪踏面。
[0035]可選的，為了增加所獲得的光截曲線的清晰度，可以采用激光投射器作為第一光線投射器200，激光投射器投射的激光亮度高，且發散度小，利用機車車輪直徑的檢測。
[0036]可選的，第一光線投射器200可以一次投射多條第一光線到需檢測的機車車輪的踏面，用以增加計算機車車輪直徑的數據，進一步增加機車車輪直徑檢測所得結果的精度，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性。
[0037]可選的，可以設置第一光線投射器200 —次投射3條第一光線到機車車輪踏面。
[0038]可選的，由于每次檢測機車車輪的直徑時，為同時對機車的兩個車輪同時進行檢測，即每次檢測機車車輪的直徑時，都是檢測機車的車輪對，而每個機車車輪的前方和后方均可以設置第一光線投射器200，因此，可以在檢測機車車輪時，在第一個車輪的前方內側或外側和后方內側或外側，第二個車輪的前方內側或外側和后方內側或外側，總共四個方向各設置I臺第一光線投射器200，即通過4臺第一光線投射器200分別從該四個方向來投射第一光線檢測被測機車車輪的直徑，增加計算機車車輪直徑的數據，達到增加機車車輪直徑檢測所得結果的精度，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性的目的。
[0039]圖像采集設備300采集包括所述光截曲線的光截曲線圖像；
[0040]可選的，圖像采集設備300可以是攝像機。
[0041]可選的，可以圖像采集設備200和第一光線投射器200之間具有一個固定的角度，使采集的光截曲線圖像中包含的光截曲線完整、清晰。
[0042]可選的，可以第一光線投射器200和圖像采集設備300集成安裝在一個固定的單個箱體內，從而固定第一光線投射器200的光線投射角度，固定圖像采集設備300的圖像采集角度，同時固定第一光線投射角度與圖像采集角度之間的夾角，使現場無需再調節第一光線投射器200和圖像采集設備300的角度。
[0043]處理器400利用圖像分割法對獲取的光截曲線圖像進行分析，得到所述機車車輪的直徑。
[0044]可選的，可以通過在得到的在光截曲線上取三點，利用三點直徑測量法來對機車車輪的直徑進行計算。
[0045]可選的，由于在光截曲線上取三點的選擇很多，取三點后也會計算得到無數個機車車輪直徑的結果，因此，可以通過首先排除與正常值和大部分計算結果偏差較大的結果，再對排除后的計算結果取平均值，將最后得到的平均值作為得到的車輪直徑的結果。
[0046]基于上述技術方案，本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統，用控制器控制第一光線投射器投射第一光線到機車車輪的踏面，在機車車輪踏面形成光截曲線，然后通過圖像采集設備采集包括這些光截曲線的光截曲線圖像，最后通過處理器利用圖像分割法對獲取的這些光截曲線圖像進行分析，得到所述機車車輪的直徑。利用本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測方法，因為光截曲線上的點均位于機車車輪之上，均為真實存在的點，因此可以保證得到的機車車輪的直徑可以完全真實地反映實際情況，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性，提高數據的真實有效性。
[0047]可選的，圖2示出了本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的另一系統框圖，參照圖2，該機車車輪直徑檢測系統還可以包括:第二光線投射器500，
[0048]第二光線投射器500與第一光線投射器200位于機車軌道不同側，用于投射與第一光線投射器200投射出的第一光線處于軌道不同側的第二光線到機車車輪踏面。
[0049]在與第一光線投射器200位于機車軌道不同側的方向設置第二關系投射器，可以增加可用于計算機車車輪直徑的光截曲線的數量，提高機車車輪直徑檢測所得結果的精度，和測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性。
[0050]可選的，在機車車輪不改變行駛方向的前提下，當第一光線投射器200設置在被測機車車輪的前方外側時，可以將第二光線投射器500設置在機車車輪的前方內側，反正亦然；當第一光線投射器200設置在被測機車車輪的后方外側時，則可以將第二光線投射器500設置在機車車輪的后方內側，反正也亦然。
[0051]可選的，當同時向同一機車車輪的同一踏面投射第一光線投射器200投射的第一光線投射和第二光線投射器500投射的第二光線時，由于第一光線和第二光線之間可能會相互產生干擾，影響檢測機車車輪直徑的數據的真實性，因此，可以將第一光線投射器200和第二光線投射器500中的一個使用可見光線投射器，另一個使用不可見光線投射器。顧名思義，可見光線投射器投射可見光，不可見光線投射器投射不可見光。
[0052]可選的，可以將不可見光線投射器作為第一光線投射器200，且將不可見光線投射器作為第二光線投射器500，使第一光線投射器200投射的第一光線為可見光，第二光線投射器500投射的第二光線為可見光。可選的，可以設置不可見光線投射器投射的光線的波長為808納米，設置可見光線投射器投射的光線的波長為660納米。
[0053]可選的，為了增加所獲得的光截曲線的清晰度，也可以采用激光投射器作為第二光線投射器500，激光投射器投射的激光亮度高，且發散度小，利用機車車輪直徑的檢測。
[0054]可選的，第二光線投射器500可以一次投射多條第二光線到需檢測的機車車輪的踏面，用以增加計算機車車輪直徑的數據，進一步增加機車車輪直徑檢測所得結果的精度，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性。
[0055]可選的，第二光線投射器500與第一光線投射器200位于機車軌道不同側，因此，第二光線投射器500同第一光線投射器200，也可以相應從四個方向設置第二光線投射器500，即4臺第二光線投射器500從四個不同的方向來投射第二光線，增加機車車輪直徑檢測所得結果的精度，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性。
[0056]可選的，圖3示出了本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的再一系統框圖，參照圖3，該機車車輪直徑檢測系統還可以包括:車輪觸發傳感器600，
[0057]利用車輪觸發傳感器600來感受被測機車車輪是否存在，當車輪觸發傳感器600檢測到車輪存在時，車輪觸發傳感器600向控制器100發送啟動檢測信號，控制器100收到啟動檢測信號后控制第一光線投射器200投射第一光線。
[0058]可選的，當同時使用第一光線投射器200投射第一光線，和二光線投射器500投射第二光線時，控制器100收到啟動檢測信號后同時控制第一光線投射器200投射第一光線，控制第二光線投射器500投射第二光線。
[0059]當被測機車的車輪不在檢測支架上時，不需要第一光線投射器200投射第一光線和第二光線投射器500投射第二光線，因此，當控制器100接收到車輪觸發傳感器600發送的啟動檢測信號后再控制第一光線投射器200和第二光線投射器500分別投射第一光線和第二光線，可以有效節約能源。
[0060]可選的，圖4示出了本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的又一系統框圖，參照圖4，該機車車輪直徑檢測系統還可以包括:加熱裝置700，當環境溫度低于預定閾值時，加熱裝置700進行加熱。
[0061]由于機車車輪直徑檢測方法的實施過程中環境溫度不可過低，在機車車輪直徑的檢測系統中，隨時確定被檢測機車車輪所處的環境溫度，判斷該環境溫度是否低于預定閾值，當環境溫度低于預定閾值時利用加熱裝置對被測機車車輪所處的環境進行加熱，可以增強機車車輪直徑檢測過程中環境的穩定性，保證機車車輪直徑檢測系統中設備的正常運行。
[0062]可選的，圖5示出了本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統的又另一系統框圖，參照圖5，該機車車輪直徑檢測系統還可以包括:制冷裝置800，當環境溫度高于預定閾值時，制冷裝置800進行制冷。
[0063]由于機車車輪直徑檢測方法的實施過程中環境溫度不可過高，在機車車輪直徑的檢測系統中，隨時確定被檢測機車車輪所處的環境溫度，判斷該環境溫度是否高于預定閾值，當環境溫度高于預定閾值時利用制冷裝置對被測機車車輪所處的環境進行制冷，可以增強機車車輪直徑檢測過程中環境的穩定性，保證機車車輪直徑檢測系統中設備的正常運行。
[0064]本發明實施例提供的機車車輪直徑檢測系統，可以完全真實地反映被測機車車輪直徑的實際情況，有效測得的機車車輪的車輪直徑參數，提高測得的機車車輪的車輪直徑參數的可靠性，提高數據的真實有效性。
[0065]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
[0066]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種機車車輪直徑檢測系統，其特征在于，包括:控制器、第一光線投射器、圖像采集設備和處理器，其中， 在所述控制器控制下，所述第一光線投射器投射第一光線到機車車輪踏面，形成光截曲線； 所述圖像采集設備采集包括所述光截曲線的光截曲線圖像； 所述處理器利用圖像分割法對獲取的光截曲線圖像進行分析，得到所述機車車輪的直徑。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括:第二光線投射器，所述第二光線投射器與第一光線投射器位于機車軌道不同側，用于投射與所述第一光線處于軌道不同側的第二光線到機車車輪踏面。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述第一光線投射器和第二光線投射器為激光投射器。
4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述第一光線投射器為可見光線投射器，且所述第二光線投射器為不可見光線投射器。
5.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述第一光線投射器投射3條第一光線到機車車輪踏面，所述第二光線投射器投射3條第二光線到機車車輪踏面。
6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一光線投射器的數目為4臺。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述第二光線投射器的數目為4臺。
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括:車輪觸發傳感器，當車輪觸發傳感器檢測到車輪存在時，車輪觸發傳感器向控制器發送啟動檢測信號，控制器收到啟動檢測信號后控制第一光線投射器投射第一光線。
9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括:加熱裝置，當環境溫度是否低于預定閾值時，加熱裝置進行加熱。
10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括:制冷裝置，當環境溫度是否高于預定閾值時，制冷裝置進行制冷。
【文檔編號】G01B11/08GK104406534SQ201410795940
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】高曉蓉, 王澤勇, 趙全軻, 彭建平, 楊凱, 張渝, 蔣利容, 梁斌, 李晗, 張成杰 申請人:西南交通大學, 成都鐵安科技有限責任公司