[发明专利]一种列车转向架平行度测量装置及方法

权利要求书

1.一种列车转向架平行度测量装置，其特征在于，包括：龙门框架Ⅰ、龙门运动子系统Ⅱ和扫描测量子系统Ⅲ；

所述龙门框架Ⅰ包括相互平行的两组构件，每组构件均包括：系统底板、龙门立柱、龙门筋板和龙门纵梁；

所述系统底板的数量与所述龙门立柱相同，所述系统底板固定安装于地基上，所述龙门立柱通过螺栓安装于所述系统底板上；所述龙门筋板底部安装于所述龙门立柱顶端；所述龙门纵梁位于相邻的多个所述龙门立柱顶端，所述龙门纵梁与所述龙门筋板侧面固定连接；

所述龙门运动子系统Ⅱ安装于两组所述构件的所述龙门纵梁上；

所述扫描测量子系统Ⅲ安装于所述龙门运动子系统Ⅱ上；

所述龙门运动子系统Ⅱ包括：导轨滑块、龙门横梁、水平移动台、垂直移动台、第一连接板和光栅尺定位模块；

两组所述导轨滑块分别安装于所述龙门框架的两个龙门纵梁上；

两组所述龙门横梁采用对称式分布安装，分别位于所述扫描测量子系统Ⅲ两侧，所述龙门横梁通过所述导轨滑块在所述龙门纵梁上纵向移动；

其中：

两组水平移动台对称同方向安装于每个龙门横梁内部；

两组垂直移动台分别通过对应的所述第一连接板安装在对应的所述水平移动台上；

每个所述水平移动台的一侧分别对应安装有光栅尺定位模块；

每个所述垂直移动台的一侧分别对应安装有光栅尺定位模块；

所述扫描测量子系统Ⅲ由四组部件构成，每一组部件包括：第二连接板、伺服驱动平台、传感器连接板和测量传感器；

每一个所述垂直移动台下端安装有所述第二连接板；

所述伺服驱动平台安装在所述第二连接板上；

所述传感器连接板安装在所述伺服驱动平台上，所述测量传感器安装在所述传感器连接板上。

2.一种列车转向架平行度测量方法，使用如权利要求1所述的列车转向架平行度测量装置，其特征在于，包括：

步骤1，将待检测列车转向架输送至检测工位，并在检测位置停止；

步骤2，根据列车转向架的类型，龙门运动子系统控制两组龙门横梁到达预设轴距位置；

步骤3，两组龙门横梁分别到达预设轴距位置后，每个横梁上的两组水平移动台及两组垂直移动台分别移动到列车转向架直径检测位置及待检测列车转向架轮对上方位置；

步骤4，扫描测量子系统开始扫描，获取列车转向架轮对的三维数据信息，进行三维重构；

步骤5，三维重构完成后，通过运算完成列车转向架平行度测量。

3.如权利要求2所述的一种列车转向架平行度测量方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1，将列车转向架轮对的三维重建简化为空间圆迭代；所述空间圆迭代通过空间球与空间平面相交从而获取空间圆并进行循环运算，实现列车转向架轮对重构；

步骤4.2，将空间球方程：(x-a)²+(y-b)²+(z-c)²＝R²，展开，并矩阵化得到：

将空间平面方程：A'x+B'y+C'z+1＝0，展开，并矩阵化得到：

步骤4.3，将上述两个矩阵联立，得到空间圆的圆心坐标(O_a,O_b,O_c)和空间圆半径r₀；

步骤4.4，重复执行步骤4.2和4.3，以车轮内侧面为起始，直至迭代至车轮外侧面停止循环；实现列车转向架轮对单个车轮的重构。

4.如权利要求3所述的一种列车转向架平行度测量方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5.1，在点云数据构成的第一坐标系中，采用列车转向架前轮所在轴线作为基准轴线，列车转向架后轮轴线空间圆心点作为被测数据点；

步骤5.2，通过坐标转换，构建第二坐标系x'o'y'，将所述基准轴线作为第二坐标系的Z轴，与其相互垂直的直线作为X轴与Y轴；从而使被测数据点产生在第二坐标轴系中对应的点P'(x_i,y_i,z_i)；

步骤5.3，将点P'(x_i,y_i,z_i)向第二坐标系x'o'y'平面上投影，得到投影点P'(x_i,y_i,0)，

在平面内求包容所有投影点的最小圆；最小圆为列车转向架的平行度。