[发明专利]轮对自动测量装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种测量轮对外形尺寸的自动化测量装置，能够在生产、维修时用于测量多 种轨道式车辆所使用的轮对的外形尺寸。

背景技术

轮对是轨道式车辆的重要部件，直接影响车辆的安全运行。轮对的外形尺寸是轮对的一 种重要技术指标，在轮对生产过程中和使用维修时都必须对其进行测量，以确认轮对的技术 指标合格，保证使用可靠。随着铁路列车运行速度不断提高，对轮对的外形尺寸的精度要求 也在提高。随着轮对制造业全球化的发展，轮对生产厂家需要为世界各国生产不同规格的轮 对产品。因此，轮对测量装置必须向高效自动化、高精度、适应多种规格轮对测量要求的方 向发展。

现有的轮对测量装置采用下列三类技术：1、采用接触式测量，用人工或自动机械的方式 进行，测量精度和测量效率低，可靠性差(如CN2745057Y公告的轮对自动测量机)；2、采用 光学成像、涡流测距、超声测距方式进行自动测量，测量精度、测量效率和工作可靠性都比 接触式有一定提高(如CN2463262Y公告的一种轮对自动检测装置)；3、采用激光测距技术， 测量精度、测量效率和工作可靠性都有较大提高，是目前最先进的轮对测量技术(如 CN2678987Y公告的铁路客车和货车的轮对自动检测装置)。

采用激光测距技术测量轮对外形尺寸目前存在如下有待解决的问题：1、由于激光测距精 度与激光测距传感器与被测对象表面的距离、激光测距传感器测量线与被测对象表面所成的 角度紧密相关，而轮对外形凹凸变化显著，轮对踏面为复杂曲面，造成激光测距传感器与轮 对表面的距离、激光测距传感器测量线与被测对象表面所成的角度变化很大，轮对测量时激 光测距传感器的测量精度显著下降，难以满足轮对高精度测量的要求，成为轮对测量精度提 高的技术障碍。目前国内外的轮对测量装置都采用多个量程的激光测距传感器，放置在多个 测量位置，测量线的角度固定不变，这样可以在一定程度上降低激光测距传感器与轮对表面 的距离、激光测距传感器测量线与被测轮对表面角度这两个因素对测量精度的影响，但也增 加了激光测距传感器的数量，使设备成本上升，而且传感器位置无法适应不同规格轮对的测 量要求，轮对踏面这些复杂曲面的测量精度仍然无法保证(如CN2529800Y公告的一种自动测 量车轮踏面直径与轮缘厚度的装置)；也有人提出了采用大量程激光测距传感器结合水平运动 机构的技术方案，以减少激光测距传感器的数量，适应不同规格轮对的测量要求，但由于相 同的测量精度条件下量程大的激光测距传感器价格会成倍上升，而且这种方式无法保持激光 测距传感器的测量线与轮对表面接近垂直，只能依靠激光测距传感器的激光束区分轮对的内 外侧面，轴向测量精度不能达到要求，实际上无法实现(如CN2715134Y公告的轮对自动测量 装置)。2、现有轮对自动测量装置均采用非实时数字测控技术，在进行测距传感器运动控制、 位置测量和距离测量时产生不可预料的时间同步误差，从而导致很大的尺寸测量误差，只能 采用运动、停止、测距这样反复循环的间歇测量方式，极大地限制了自动测量装置运行效率 的提高，是未能解决的技术难点。3、由于轮对表面加工痕迹会造成激光测量时的噪声误差， 由于轮与轴的装配存在误差会导致两轮不平行和轮与轴不垂直，用通常的平滑滤波方式不能 消除其对外形尺寸测量的影响，测量结果的一致性差，是未能解决的技术难点。4、由于轮对 测量时激光传感器要相对于轮对运动，轮对也要绕轮轴旋转，激光传感器与轮对的相对运动 精度、轮对轴向的定位精度对测量精度影响很大，是未能解决的技术难点。5、现有的轮对测 量装置都无轨距变换功能，只能用于一种轨距的轮对测量，无法对其它轨距规格的轮对进行 测量，存在明显的功能缺陷。

发明内容

本发明针对轮对测量装置存在的技术障碍、技术难点和功能缺陷，提出了一种轮对自动 测量装置，该装置能够对多种规格的轮对外形尺寸自动进行高效、高精度的测量。