[发明专利]一种单轮自平衡轨道超声检测设备

说明书

本发明公开了一种单轮自平衡轨道超声检测设备，包括轮架、探轮、控制器、通讯模块、控制终端、方向惯性轮组、两个激光传感装置、两个避障模块和能够驱动探轮行走的第一驱动装置，以及能够驱动方向惯性轮组转动的第二驱动装置；轮架上设有可转动的轮轴，探轮安装在轮轴上；轮轴与第一驱动装置的动力输出端传动连接；两个激光传感装置用于实时检测轨道钢轨轮廓并获取探轮下方的钢轨信息，两个避障模块用于检测探轮在行走方向的一定范围内是否遇到障碍物，方向惯性轮组用于控制探轮在行走方向上的平衡姿态。本发明具有自我平衡控制能力，能自主行走，占用空间小，大大减轻整体重量，搬运方便，提高检测可靠性与检测效率。

技术领域

本发明涉及超声无损检测技术领域，特别涉及一种单轮自平衡轨道超声检测设备。

背景技术

为了确保机车的安全运行，铁路系统需要经常对钢轨进行探伤检测，以探测钢轨的轨头和轨腰范围内(包括接头附近)的疲劳缺陷和焊接缺陷，以及轨底锈蚀和月牙掉块、轨头压溃等损伤情况，以便及时采取补救措施，防患于未然。

现有的钢轨超声波探伤车一般包括车架、前桥、后桥、两个主动轨行轮和两个从动轨行轮，前桥可拆卸安装在车架的前端，两个主动轨行轮分别设置在前桥的两端，后桥可拆卸安装在车架的后端，两个从动轨行轮分别设置在后桥的两端。然而，这种双轮结构的钢轨超声波探伤车的车身过长，十分占用空间，整体重量过于笨重，搬运相当不方便，存在着检测可靠性不够高、检测效率低下的缺陷，为检测带来诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种单轮自平衡轨道超声检测设备，这种单轮自平衡轨道超声检测设备具有自我平衡控制能力，能够自主行走，占用空间小，大大减轻整体重量，搬运方便，提高检测可靠性与检测效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种单轮自平衡轨道超声检测设备，其特征在于：包括轮架、探轮、控制器、通讯模块、控制终端、方向惯性轮组、两个激光传感装置、两个避障模块和能够驱动探轮行走的第一驱动装置，以及能够驱动方向惯性轮组转动的第二驱动装置；轮架上设有可转动的轮轴，探轮安装在轮轴上；控制器、通讯模块、方向惯性轮组、第一驱动装置、第二驱动装置、两个激光传感装置、两个避障模块均安装在轮架上；轮轴与第一驱动装置的动力输出端传动连接；方向惯性轮组与第二驱动装置的动力输出端传动连接并处于探轮的上方；两个激光传感装置分别处于探轮的前侧与后侧，两个避障模块分别处于探轮的前侧与后侧；两个激光传感装置的信号输出端、两个避障模块的信号输出端、探轮的信号输出端、方向惯性轮组的信号输出端分别与控制器相应的信号输入端电连接，第一驱动装置的信号输入端、第二驱动装置的信号输入端与控制器相应的信号输出端电连接；控制器通过通讯模块与后台的控制终端无线连接；两个激光传感装置用于实时检测轨道钢轨轮廓并获取探轮下方的钢轨信息，两个避障模块用于检测探轮在行走方向的一定范围内是否遇到障碍物，方向惯性轮组用于控制探轮在行走方向上的平衡姿态。

上述前、后的定义为：沿探轮的行走方向，探轮向前行走的一侧为前，另一侧为后。

通常，上述第一驱动装置与第二驱动装置为驱动电机。

上述探轮先通过两个激光传感装置实时检测轨道钢轨轮廓，获取探轮下方的钢轨信息，进行信号采集并处理成姿态信号；然后控制器将接收到的姿态信号反馈给第二驱动装置，通过第二驱动装置形成垂直与轮轴平面内的反力矩来驱动方向惯性轮组，以此来控制探轮在行走方向上的平衡姿态；再由控制器将采集到的控制指令通过通讯模块发送给后台的控制终端，控制终端获取探轮的运行轨迹后，自动安装运行轨迹；接着，利用探轮前后侧的两个避障模块实时检测行进方向一定范围内的障碍物情况，再由控制终端通过通讯模块对控制器发送运动指令，控制器接收指令后向第一驱动装置输出控制信号，第一驱动装置驱动探轮按照运行轨迹转动，实现探轮进行前进后退运动；最后，探轮通过行走覆盖了轨道钢轨的检测区域，控制器采集到探轮的检测信号，通过通讯模块将检测到的数据传输到后台的控制终端，实现超声检测功能。