[发明专利]一种动车车轮外径和内径的测量检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种动车车轮外径和内径在线检测系统，其特征在于，机械系统由基座、定位支架、车轮或制动盘垂直检测平台、车轮或制动盘水平检测平台、车轮或制动盘精基准支撑装置、车轮或制动盘粗基准支撑装置、车轮或制动盘输送平台、车轮或制动盘旋转驱动装置组成；

(1)所述基座上安装定位支架、车轮或制动盘输送平台，车轮或制动盘输送平台上安装车轮或制动盘粗基准支撑装置、车轮或制动盘精基准支撑装置、车轮或制动盘旋转驱动装置安装于车轮或制动盘输送平台之下、定位支架上安装车轮或制动盘水平检测平台、车轮或制动盘垂直检测平台；

(2)所述垂直检测平台包含Z轴支撑架、U形板2，垂直直线导轨滑台、“背靠背”激光位移传感器、标定板组成；U形板安装在Z轴支撑架上，垂直直线导轨滑台安装在U形板上，“背靠背”激光位移传感器与垂直直线导轨滑台联结，实现内径检测；标定板固定在Z轴支撑架上，负责对测量内径的标定，确定测量系统的静态特性指标，消除系统误差；

(3)所述水平检测平台包含激光位移传感器A、B、Z轴支撑架、月牙形板、传感器定位板、单轴导块、线性导轨、水平检测平台伺服电机、丝杠副组成；月牙形板对称安装在Z轴支撑架两侧，传感器定位板安装在月牙形板末端，激光位移传感器A、B通过单轴导块安装在传感器定位板上；水平检测平台伺服电机安装在Z轴支撑架后方，通过丝杠副驱动Z轴上的线性导轨，使激光位移传感器A、B水平移动，负责动车车轮外径检测；

(4)所述精基准支撑装置包含定位臂、定位支架、定心轴、直线轴承和气缸组成；定位臂依靠轴连接在定位支架上，构成定位臂组件；气缸安装在定心轴下20～40mm处且固定在气缸垫上，负责给予定心轴一定力；在直线轴承上安装定心轴，控制定位臂组件的上升或下降，负责被测车轮或制动盘精基准的定位；完成车轮或制动盘精基准定位后，定位臂依靠自重，自行落下，保证定位臂不会对测量区域干涉；

(5)所述粗基准支撑装置包含①组仿形块、②组仿形块和回转部件组成；①组仿形块和②组仿形块旋转阵列分布在回转部件上，①组仿形块负责动车车轮的粗基准定位，而②组仿形块负责动车车轮的粗基准定位；

(6)所述输送平台包含移动支架、输送平台伺服电机、丝杠副、滑轨、滑块组成；滑轨安装在基座Ⅰ上，负责平台运动导向和支撑；滑块安装在滑轨上；滑块与移动支架结合，丝杠副安装在支架上并连接移动支架，负责平台的运动传动；输送平台伺服电机安装在丝杠端部；

(7)所述旋转驱动装置包含旋转驱动装置减速电机、回转底板、轴套、轴承套、直线轴承和链轮旋转机构组成；旋转驱动装置减速电机安装电机支撑座上，电机支撑座依靠连接装置安装在轴套上；直线轴承和链轮旋转机构相连，通过电机旋转，带动链轮旋转机构，经直线轴承带动回转底板，使被测动车车轮或制动盘进行旋转运动，负责实现车轮或制动盘多点检测。

2.根据权利要求1的动车车轮外径和内径在线检测系统，其特征在于，车轮水平检测平台和垂直检测平台上分别安装一条绝对式光栅尺。

3.根据权利要求1的动车车轮外径和内径在线检测系统，其特征在于，在线检测系统采用PMAC伺服电机控制与光栅位移反馈系统构成闭环控制系统，用于精确控制激光位移传感器的测量位置，该控制系统共分为四部分，PMAC伺服电机控制，光栅位移反馈控制，PLC控制以及测量数据采集系统；工控机发出指令给PMAC运动控制卡，PMAC运动控制卡发出信号给伺服驱动器，再由伺服驱动器控制车轮或制动盘水平检测平台和垂直检测平台，两者移动距离由绝对式光栅尺测得并反馈给PMAC运动控制卡，再由控制卡计算出补偿量实现移动平台的精确位置控制；保证系统的高重复定位精度；PLC控制系统控制车轮或制动盘水平输送平台的气缸、车轮或制动盘旋转驱动装置的伺服电机、气缸及车轮或制动盘水平检测平台的伺服电机、旋转驱动装置减速电机；测量数据采集系统通过数据采集卡采集4只激光位移传感器的数据，即左/右月牙板末端传感器、“背靠背”的激光位移传感器组。

4.根据权利要求1的动车车轮外径和内径在线检测系统，其特征在于，具体检测过程如下：

(1)车轮或制动盘通过天车吊放到设备的粗定位支承装置上；

(2)车轮输送平台上的电动机驱动滚珠丝杠带动平台上的车轮或制动盘移动到指定位置；

(3)指定位置下方的气缸，推动定心轴向上运动，在定心轴的作用下定位臂张开，实现对车轮或制动盘的精确定位；

(4)定位臂依靠自重落下，不干涉测量范围；

(5)车轮或制动盘正上方的垂直直线导轨滑台产生向下的运动，带动激光位移传感器C、D下降到a测量位置；

(6)水平检测平台伺服电机驱动检测平台，实现Z轴支撑架的水平移动，并带动安装在该支撑架上的激光位移传感器A、B和C、D一起运动，以20mm为一移动单位；

(7)运用2中上述的工作原理，获得所需的测量值，如测量数值偏差过大，则进行警报；

(8)完成一次检测之后，激光位移传感器回到初始位置；

(9)车轮旋转装置驱动车轮或制动盘旋转一定角度，车轮或制动盘正上方的垂直直线导轨滑台产生向下的运动，带动激光位移传感器C、D再次下降到a测量位置；重复上述检测过程，实现多点测量；

(10)完成a位置的检测后，“背靠背”的激光位移传感器继续下降，到达b测量位置，根据a位置的测量过程，完成b位置的检测；之后，再进行c位置的检测；

(11)再完成三个位置的检测之后，车轮输送平台电机驱动滚珠丝杠使其滑块上的车轮或制动盘回到初始位置。