專利名稱：地鐵車輪踏面形狀檢測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于地鐵車輪踏面形狀檢測的測試儀器。
地鐵車輪與鋼軌之間摩擦造成車輪溝狀的磨損，對列車的正常運行造成一定的危險，然而由于列車龐大，現場測試條件差，因此，目前許多列車車輪廠采用自制卡尺進行估測，這種測定方法，誤差較大，在絕少數的國家中有用組成梳子形的狀多個測量頭對地鐵車輪踏面形狀進行檢測，缺點是要用很多檢測傳感器，設備復雜，價錢昂貴，而且其分辨力仍很不理想。
本發明的目的是為了克服現有技術缺點，應用單個測量頭，X-Y方向兩位移傳感器檢測車輪踏面，結合計算機技術，提供一種成本低且分辨力高的高精度接觸式直接測量地鐵車輪踏面形狀檢測儀。
本發明的技術方案為地鐵車輪踏面形狀檢測儀由測量頭、位移傳感器、傳動裝置、測量頭自動升降裝置、定位裝置以及電腦控制系統組成，測量頭分別與位移傳感器及傳動裝置相連接，由傳動裝置驅動測量頭在地鐵車輪踏面上移動，產生的X-Y座標上的位移信號通過位移傳感器輸入電腦控制系統進行信息處理。
本發明基本原理為電腦控制系統發出信號驅動傳動裝置拖動球型測量頭X方向移動，與此同時，測量頭沿著車輪踏面形狀Y方向移動，把每一點位置的X與Y座標通過位移傳感器及電路采樣信號經由電腦分析和處理，并動態顯示形狀曲線及每點的座標和定義的形狀參數和打印輸出。
本發明的實施例結合附圖作進一步說明。
圖1為本發明的定位和傳動裝置總裝圖；圖2為測量頭自動升降裝置剖面圖3為電腦控制系統框圖。
由圖1所示，定位裝置由磁性表座1、定位銷2、定位銷座4組成，把儀器磁性表座1的吸面安放在被測車輪25凸面一側的基準平面上，并將車輪的圓弧凸面靠緊磁性表座1左前方的上下二定位銷2上，再把磁性表座的扳手按下鎖緊。在結構設計中，保證車輪圓弧的最高位置與測軸處于一水平面上，從而使測軸垂直于被測面。由圖1所示，傳動裝置由二部分組成，X方向傳動裝置由直流電動機20、方皮帶輪21、蝸輪10、蝸桿6、齒輪帶21、測桿導軌13、光桿26、光桿座7、光輪29、限位開關30、夾緊塊22、安裝座28組成，直流電動機20通過方皮帶輪21與蝸桿6相連，齒輪帶27由蝸輪10和光輪29旋轉而帶動，其二端由夾緊塊22固定在測桿導塊13上，測桿導軌13下側的軸孔與光桿26相連，光桿26由光桿座7固定在安裝座28上，這樣，當馬達20轉動時最終拖動測桿導軌13沿著光桿26進行X方向直線移動，當移動到左或右頂端時，測桿導軌13靠著限位開關30，從給單片機信息控制換向或停止。Y方向傳動裝置由球型測量頭3、測軸5、測軸后座8、左右固定條9、17、測力彈簧15、彈簧軸16、彈簧軸座18、小軸14、扭簧11和雙球頭桿12組成，球型測量頭3膠合在測軸5頂部，測軸5與測軸座后座8相連接，測軸后座8通過小軸14在測桿導軌13上滑動，竄有測力彈簧15的彈簧軸16用彈簧用彈簧軸座固定在測量桿導軌13上，彈簧15一端頂壓測軸后座8，這樣，使測軸有一朝下的頂壓力，大約為2牛頓，以保證球型測量頭3能靠緊被測車輪并有40毫米上下移動范圍。
本發明所采用的位移傳感器由X方向上和Y方向上的兩個光柵位移傳感器24組成，它們與各自的雙球頭桿12、測軸后座8、扭簧11連接，雙球頭桿12與測軸后座8連接，另一端通過扭簧11帶動光柵24。
由于車輪踏面的凸出部位將近40毫米，所以在測量頭自左向右進行X方向140毫米采樣結束，返回時，測量頭必將受阻而損壞，從而設置了測量頭自動升降裝置，由圖2所示，它由墊片31、鉚釘軸32、水平板33、轉板34、齒條23、轉軸35、小齒輪36組成，齒條23與小齒輪36嚙合，轉板34裝在轉軸35上，水平板33兩端分別與二塊轉板34相連接。這樣，小齒輪36通過二根轉軸35分別帶動二塊轉板34旋轉，當測桿導軌13移動到左側起始點時，見圖1，光桿座7推動齒條23，齒條23通過小齒輪36及轉軸35使二塊轉板34旋轉朝下，從而使二端分別與二塊轉板34相連的水平板33處于低位，于是測軸5在測力彈簧15的推動下降下；同樣，當測桿導軌13移動到右側采樣結束點時，齒條23受右側光桿座推動，帶動轉板34旋轉，而使水平板33處于高位，于是推動測軸5回升，從而保證了測軸在測量或回程頂端能夠自動升降。
由圖3所示，電腦控制系統包括放大、倍頻、判向、鎖存電路，單片機及筆記本電腦，系統程序為第一階段電腦發出采樣信號，通過RS232啟動單片機驅動直流電動機帶動測量頭在X軸方向移動，同時，測量頭沿被測車輪踏面上下移動，單片機把二組X方向、Y方向的光柵位移轉感器測得的位移信號放大、倍頻、判向、鎖存、采樣后輸入筆記本電腦；第二階段筆記本電腦接收到的二維信號用座標在CRT上顯示出來，再算出輪緣寬度B、凸面高度H、QR，通過標尺可讀出形狀上任意一點的X、Y座標等。
控制系統中的采專用軟件共設置了17只功能鍵，它能把每次測量作文件型式保存并與地鐵車輪踏面所存儲標準形狀曲線相比較，可用標尺顯示被測車輪踏面形狀中的每一點座標，及與標準形狀的偏差值，同一車輪在不同行程下測試形狀座標的差異，并可測出車輪磨損凹面的深度，這樣就可知道車輪踏面的磨損程度，予先采取措施，防止事故的發生。專用軟件在Visual C++97語言環境下編制，在Win95平臺下操作，并可通過彩色打印機輸出各種形狀曲線及用表格型式打印形狀曲線的座標點。
本發明由于采用了精密的傳動裝置，X、Y方向采用高精度光柵位移傳感器，排除了馬達速度變化，電網頻率或電壓變化帶來的誤差，另外采用筆記本電腦進行信息處理控制以及用直流電源供電，特別適合于地鐵列車現場測試，本發明亦可用于輕軌列車等車輪踏面形狀的檢測。
權利要求
1.一種地鐵車輪踏面形狀檢測儀，其特征在于，它由測量頭、位移傳感器、傳動裝置、測量頭自動升降裝置，定位裝置以及電腦控制系統組成，測量頭分別與位移傳感器及傳動裝置相連接，由傳動裝置驅動測量頭在地鐵車輪踏面上移動，產生的X-Y座標上的位移信號通過位移傳感器輸入電腦控制系統進行信息處理。
2.根據權利要求1所述的傳動裝置由二部分組成X方向傳動裝置由直流電動機(20)、方皮帶輪(21)、蝸輪(10)、蝸桿(6)、齒輪帶(21)、測桿導軌(13)、光桿(26)、光桿座(7)、光輪(29)、限位開關(30)、夾緊塊(22)；安裝座(28)組成，直流電動機(20)通過方皮帶輪(21)與蝸桿(6)相連，齒輪帶(27)由蝸輪(10)和光輪(29)旋轉而帶動，其二端由夾緊塊(22)固定在測量桿導軌(13)上，測桿導軌(13)下側的軸孔與光桿(26)相連，光桿(26)由光桿座(7)固定在安裝座(28)上；Y方向傳動裝置由球型測量頭(3)、測軸(5)、測軸后座(8)、左右固定條(9)、(17)、測力彈簧(15)、彈簧軸(16)、彈簧軸座(18)、小軸(14)、扭簧(11)和雙球頭桿(12)組成，球型測量頭(3)膠合在測軸(5)頂部，測軸(5)與測軸后座(8)相連接，測軸后座(8)通過小軸(14)在測桿導軌(13)上滑動，竄有測力彈簧(15)的彈簧軸(16)用彈簧軸座(18)固定在測桿導軌(13)上，彈簧(15)一端頂壓測軸后座(8)。
3.根據權利要求1所述的地鐵車輪踏面形狀檢測儀，其特征在于，所述的地鐵車輪踏面形狀檢測儀，其特征在于，所述的位移傳感器由X方向上和Y方向上的兩個光柵位移傳感器(24)組成，它們分別與各自雙球頭桿(12)、測軸后座(8)、扭簧(11)連接，雙球頭桿(12)與測軸后座(8)連接，另一端通過扭簧(11)帶動光柵(24)。
4.根據權利求1所述的地鐵踏面形狀檢測儀，其特征在于，所述的測量頭自動升降裝置由墊片(31)、鉚釘軸(32)、水平板(33)、轉板(34)、齒條(23)、轉軸(35)、小齒輪(36)組成，齒條(23)與小嚙輪(35)嚙合，轉板(34)裝在轉軸(35)上，水平板(33)兩端分別與二塊轉板(34)相連接。
5.根據權利要求1所述的地鐵車輪踏面形狀檢測儀，其特征在于，所述的定位裝置由磁性表座(1)、定位銷(2)、定位銷座(4)組成。
6.根據權利要求1所述的地鐵車輪踏面形狀檢測儀，其特征在于，所述的電腦控制系統，它包括放大、倍頻、判向、鎖存電路、單片機以及筆記本電腦，系統程序為第一階段為電腦發出采樣信號，通過RS232啟動單片機驅動直流電動機帶動測量頭在X軸方向移動，同時，測量頭沿被測車輪踏面上下移動，單片機把二組由光柵位移傳感器測得的位移信號放大、倍頻、判向、鎖存、采樣后輸入筆記本電腦；第二階段為筆記本電腦把接收到的二維信號用座標在CRT上顯示出來，再算出輪緣寬度B，凸面高度H、QR，通過標尺可讀出形狀上任意一點的X、Y座標。
全文摘要
本發明涉及一種地鐵車輪踏面形狀檢測儀,它由測量頭、位移傳感器、傳動裝置、測量頭自動升降裝置、定位裝置及電腦控制系統組成,其特點是采用精密傳動裝置和光柵位移傳感器,設置了測頭自動升降裝置,采用了單片機和筆記本電腦的測量控制、數據采樣、過程顯示和誤差分析等功能的系統,能動態顯示踏面形狀、輪緣寬度、凸面高度,Q
文檔編號G01B11/24GK1256397SQ9812207
公開日2000年6月14日 申請日期1998年12月7日 優先權日1998年12月7日
發明者宣新年, 孫憲政, 周俊龍, 李煜芳, 王裕萍 申請人:上海凱力博電器儀表成套有限公司, 上海地鐵總公司車輛廠