基于激光位移传感器的轮缘尺寸测量方法研究

针对城轨列车轮缘磨耗日益严重,人工测量轮缘尺寸工作量大精度低等问题,采用2D激光位移传感器设计了一种在线非接触式轮缘尺寸测量方法。通过在轨道内、外两侧安装激光位移传感器进行了车辆踏面数据采集;然后采用数据分段、数据预处理、坐标变换、数据融合等算法进行了数据处理,获取了车轮轮廓线,并根据踏面几何关系计算了轮缘尺寸值。轮对试验和过车试验结果表明,所提出测量方法的偏差为±0.2 mm,测量一致性优于人工测量,测量系统工作稳定可靠,能够满足城轨车轮轮缘测量的实际要求。     

城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制

针对城轨车辆轮对测量费时费力的问题,基于激光轮廓扫描传感器技术,开发了一种城轨车辆轮对尺寸在线测量系统。系统采用将激光轮廓扫描仪和激光位移传感器布置在钢轨的内外两侧。将轮廓扫描仪发射的激光线投射到车轮踏面上,实时测量经过测量区域内的车轮踏面外轮廓,并对测量结果进行插值运算、数据平滑运算等算法处理,获得车辆轮对的轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径等主要参数。通过对测量结果数据分析,该系统可以完成运行中地铁车辆轮对参数的自动测量。     

基于计算机视觉的轮对轮缘磨耗动态测量方法的研究

应用计算机视觉技术动态测量轮对轮缘磨耗的尺寸,研究了电荷耦合器件(CCD)隔行扫描造成的运动模糊的消除、图像平滑、图像二值化、中心线提取、标定等技术,发现中值滤波平滑处理图像的精度高,最大类间方差法分割图像效果好,变窗"跟踪虫"轮廓跟踪法提取光带的中心线完整。现场检测结果和人工测量进行比较,结果表明:测量系统可以快速准确地实现轮对轮缘磨耗动态测量,检测误差不超过0.3 mm,满足车辆段现场动态检测的要求。     

轮对综合参数光电自动检测系统

车辆轮对尺寸参数和踏面缺陷的检测是保障车辆运行安全的重要措施。介绍了一种基于光电检测技术的轮对综合参数自动检测系统。该系统运用精密激光位移传感及数字图像处理方法，并结合精密运动控制，实现了轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径、轮对内侧距、轮辋厚度、轮辋宽度等主要尺寸参数，以及踏面擦伤和剥离等表面缺陷的非接触自动检测。该系统的尺寸参数测量精度为0．2mm，擦伤深度测量精度为0．1mm，剥离长度测量精度为1．0mm。现场实验结果表明，系统的检测精度和重复性可满足车辆段修现场使用要求。     

基于高斯过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化

根据广州地铁车辆轮对的磨耗数据,分析轮对磨耗和镟修的特点.针对踏面直径和轮缘厚度两个形面参数,基于高斯过程建立轮对磨耗的数据模型.根据地铁车辆轮对镟修要求,提出一种轮对镟修的控制限策略.在轮对磨耗模型的基础上,给出该镟修策略的蒙特卡罗仿真模型.然后利用蒙特卡罗仿真方法,以轮对期望使用寿命和期望镟修次数为指标,对不同的轮对镟修策略进行分析,从而实现轮对镟修策略的优化.结果表明:轮对轮缘厚度较大或较小时,轮缘磨损均较严重,而踏面直径的磨损速率和轮缘厚度不具有相关性;当轮缘厚度减少到27～28.5 mm时,通过镟修将轮缘厚度恢复到30 mm,这样的镟修策略能较好地延长轮对期望使用寿命,达到约13.2～15.3年.     

基于物理模型的计算机视觉轮对踏面擦伤检测方法

研究一种基于计算机视觉的轮对踏面擦伤检测方法.用线结构光扫描轮对踏面,在踏面上产生相应的变形光条纹,利用电荷耦合器件(Charge coupled device,CCD)摄像机采集光条纹图像,经过图像处理后获得踏面截面轮廓,检测轮对踏面擦伤.根据光条纹的特点,提出基于物理模型的提取光条纹中心线方法,应用能量优化法,求解光条纹中心线所对应的最小能量曲线,用B样条曲线拟合光条纹中心线使其具有亚像素级定位精度,同时大大减少数据存储量.试验结果表明该方法可有效地抑制噪声、光条纹断线及分枝的影响,使光条纹中心线具有单一连通性.轮对旋转一周,通过摄像机模型计算轮对踏面的三维曲面模型,实现了轮对踏面擦伤的非接触精确检测.     

车轮踏面不圆度快速测量装置创新设计

为实现现场快速测量车轮踏面不圆度情况,创新设计了 一种便携式车轮踏面不圆度快速测量装置,由机械装置、测量装置、数据采集与处理等3部分构成;设计中利用三点定位及导向轮反向设计实现了测量过程中的精准定位,选用的高精度千分表及旋转编码器脉冲触发实现测量数据的实时采集与存储.测试结果表明:测量精度达1μm,耗时1 min/车轮...     

点云频域配准的双目双线结构光列车轮对检测

针对单线结构光测量因范围有限以及遮挡等原因而无法检测整个车轮的轮缘及踏面的问题,提出了一种列车轮对双目双线结构光检测方法。该方法采用两组双线结构光传感器进行测量和数据采集。在两传感器产生的点云进行配准的过程中使用截面点云数据还原点云矩阵,然后对其进行傅里叶变换,在计算旋转角度时先进行极坐标转换,最后求取两矩阵的互功率谱,从而得到点云的旋转和平移矩阵。在此过程中考虑到点云噪声的存在,将辛格函数近似代替无噪声的互功率谱傅里叶反变换,从而确定在频域配准时噪声对配准参数的确定并无影响。接着采用相对值比较的算法和主成分分析拟合基准平面,对轮对直径方向进行标定。利用标定值对扫描数据进行处理,得出包括车轮直径、车轮滚动圆径向跳动等对尺寸参数。实验表明:点云频域配准的双目双线轮对检测技术对车轮直径的测量尺寸误差≤±0.05mm,车轮端跳的测量误差≤±0.06mm,车轮径跳的测量误差≤0.04mm。与标准轮对检测数据相比可知,该系统满足轮对检测精度的要求。     

轮对踏面擦伤检测新技术

提出一种基于结构光视觉传感的轮对踏面擦伤检测新方法。通过结构光扫描轮对踏面,产生相应的变形光,利用视觉传感及图像处理等技术提取结构光变形曲线,获取轮对踏面几何信息,实现轮对踏面擦伤的在线非接触测量。     

车轮踏面擦伤动态定量测量新方法

车轮踏面擦伤是危及列车运行安全的主要原因之一。如何准确测量其大小是高速和重载列车发展中必须首先要解决的关键测量问题。提出一种新的车轮擦伤动态测量方法，不仅能实现对踏面擦伤和磨损的定量测量，同时能克服已有技术测量不能定量、测量结果受外界很多因素影响的缺点。测量系统主要由平行四边形机构、传感器、数据采集与处理等部分组成。现场试验表明：当列车速度低于１５　ｋｍ·ｈ－１，系统的测量误差小于０．２　ｍｍ。     

连杆攻丝工艺及工装

柴油机连杆的螺孔要求为:连杆螺孔中心线对大头剖分面垂直度允差小于0.15/100(mm),简称螺孔垂直度;连杆螺孔中心线对定位孔的同轴度允差小于0.1mm,简称螺孔同轴度,见图1。为保证连杆螺孔垂直度、同轴度位置精度,在攻丝时以大头剖分面和两个φ16mm定位孔为定位基准,作到设计、测量、定位基准统一。     

基于平行四边形机构的车轮几何参数自动测量方法的研究

提出了一种新的车轮几何参数的自动测量原理。利用平行四边形机构的平动特性,在测量框架上部安装多套平行四边形机构和相对应的激光位移传感器,实现车轮在车间内行走时,对其踏面任意点直径、轮缘厚度、踏面磨耗及擦伤、轮辋宽等几何参数的自动测量。采用通过式测量方式,改变了已有旋转测量方式需要测量平台和轮对支撑与旋转机构的局面。介绍了主要参数的测量原理和测量系统误差的自动修正方法,给出了测量系统现场试验结果。     

基于激光位移传感器的车轮踏面磨损检测技术研究

通过对车轮踏面轮廓特征和激光三角测量法的分析,确定了采用直射式激光位移传感器进行踏面测量的优化方案。针对踏面轮廓曲线斜率变化大,传感器测量光束入射角随测点位置不同而变化,从而引起测量误差的问题,对入射角与位移测量误差的关系进行实验研究,给出了位移测量误差随入射角的变化规律,为传感器倾斜安装提供了理论依据。在此基础上,设计制作了踏面检测装置,并对实际车轮踏面进行检测,测量结果与三维激光扫描仪的测量结果相对比,吻合较好,验证了检测装置的可行性和有效性,为实现产品化奠定了基础。     

基于EMAT技术的轮对踏面探伤仪

简述电磁超声换能器(EMAT)的结构组成及产生表面波的机理,分析了基于电磁超声表面波的车轮踏面缺陷检测原理.设计了基于电磁超声表面波的轮对踏面探伤仪,该探伤仪采用DSP+CPLD结构,构成数据处理、逻辑控制核心单元,信号由功率合成单元进行功率放大并与EMAT探头做输出匹配,提高输出功率;DSP系统完成超声波信号的数据处理及缺陷分析功能.最后对人工缺陷轮对和自然缺陷轮对进行试验,结果表明:检测过程无需耦合剂、无需沿踏面扫查,即可快速实现对轮对踏面表面及近表面10 mm范围内的车轮径向裂纹和大尺寸踏面剥离缺陷进行检测.     

一种自动检测轮对参数的新装置

介绍了一种可自动测量铁路车辆轮对参数并实现计算机自动化管理的新装置，对其结构和工作原理作了详细的分析，该系统对轮对外形尺寸，轮对踏面擦伤，剥离以及车轴，轮对和标志板的标记等二十多个参数实现动态在线测量并按车统-51C轮对卡片输出，同时建立了计算机管理效率库，大大提高了工作效率和检测精度，解决了目前轮对测量手段落后，测量误差大，劳动强度高等问题。     

车轮踏面检测自定心装置的设计与研究

车轮踏面参数是车轮的关键参数之一,针对踏面参数检测系统中车轮的定位问题,设计了一种用于车轮自动生产线上的踏面参数检测自定心装置。在保证车轮与自定心装置旋转相对静止的前提下,利用ADAMS软件仿真得出自定心装置的启动角加速度临界值,缩短检测节拍,提高其检测效率。建立车轮踏面半径拟圆偏心测量误差模型,利用最小二乘拟圆算法对测量数据进行处理,并对车轮踏面测量点进行模拟测量分析。结果表明,利用自定心装置可改善车轮轴线倾斜和偏心的定位误差,提高检测的准确性。     

基于激光传感器的轮对尺寸测量方法

针对城市轨道车辆车轮会随着使用时间的增长而不断磨损,给列车的运行和乘客带来安全隐患等问题,提出了一种基于激光传感器的轮对尺寸在线检测方法及装置。通过安装在轨道两侧的激光位移传感器采集车轮踏面数据,然后通过数据预处理、坐标变换和数据融合等算法,获取车轮踏面轮廓线,得到轮缘高和轮缘厚,再根据激光对射传感器获得车轮通过时输出的时间序列,结合轮缘高计算出车轮直径。实验表明该系统具有准确、稳定等优点,满足现场测量要求。     

飞机用滑轮的摆动间隙、轴承强度检测装置及检测方法

装置通过上接头定位面与安装面的2°偏斜,钢丝绳在轮槽上缠绕180°施加极限载荷后,在加载点测取滑轮定位面和滑轮凸缘间的最小间隙不小于0.13 mm,则滑轮合格;滑轮轴承有任何形式的破坏或转动不灵活均视为滑轮破坏;去掉个别零件可检测出轮缘、槽底同轴度.     

基于机器视觉的火车车轮在轨测量

在机器视觉测量系统中,满足动态测量要求和分析影响测量精度的因素是实现在线测量的重要环节。本文利用合肥工业大学研制的一套车轮轮缘踏面检测系统,通过试验模拟车轮在铁轨上的实际运行情况,建立车轮位移和被测轮缘踏面参数之间的数学模型,分析火车不同速度对这些参数测量精度的影响,为现场测量提供理论依据。     

高速列车轮轨匹配关系改进研究

针对某型动车组运营过程中出现的转向架蛇行失稳报警和车体低频晃动等问题,结合S1002CN型车轮踏面与实测钢轨打磨前和打磨后轨面的轮轨接触特征,将车轮踏面接触区分为踏面喉根圆接触区、常工作区和踏面端部接触区三部分,并对其外形进行改进设计(称为LMB_10型车轮踏面)。改进的LMB_10型车轮踏面保持工作区的轮轨接触关系,减小轮缘厚度并平缓轮缘根部,降低了由于高等效锥度带来的转向架蛇行失稳报警风险;同时增大踏面端部斜率,降低了由于低等效锥度带来的车体低频晃动风险。仿真分析和线路试验结果表明,改进的LMB_10型车轮踏面与标准CH60型轨面匹配的等效锥度降低至0.105,增大了轮轨间隙,与打磨前后轨面匹配适应性增强,改善了车辆的蛇行运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能。在线路运营考核中,改进的LMB_10型车轮踏面镟轮周期最长达39万公里,在整个运行过程中始终具有良好的动力学性能。