[发明专利]一种车载轮对测量传感器及测量方法

权利要求书

1.一种车载轮对测量传感器，其特征在于，所述传感器安装在车轮内侧的转向架上，其包括相机、激光器和控制器；相机和激光器均位于车轮的斜上方，激光器用于向车轮表面投射激光条、相机用于采集激光条图像，二者均受控于控制器；

所述控制器包括激光器控制模块、采集模块、踏面缺陷检测模块、踏面信息存储模块和通讯模块；

所述通讯模块分别和采集模块、激光器控制模块、踏面信息存储模块连接，所述踏面缺陷检测模块分别和采集模块、踏面信息存储模块连接；

所述通讯模块能够与上位机相互通讯，当列车启动时，分别向所述激光器控制模块和采集模块发出启动信号；当列车停止时，分别向所述激光器控制模块和采集模块发出关闭信号；

所述激光器控制模块用于控制激光器向车轮表面持续投射激光条；

所述采集模块控制相机按照预设的帧率持续采集激光条图像，并将图像依次传输到踏面缺陷检测模块；

所述踏面缺陷检测模块获取每条激光条上的点云信息，在激光条的踏面区域中查找坐标值超出正常坐标区间的点标记为缺陷点，并将缺陷点坐标传输到踏面信息存储模块中保存；

所述踏面信息存储模块统计坐标连续的缺陷点的数量，当数量超出阈值A时，向通讯模块发出报警信号，所述通讯模块向上位机发送报警信号，提示工作人员车轮踏面存在异常。

2.如权利要求1所述车载轮对测量传感器，其特征在于：所述控制器还包括轮缘尺寸测量模块和轮缘信息存储模块；

所述轮缘尺寸测量模块分别和采集模块、轮缘信息存储模块连接；

所述轮缘信息存储模块连接到通讯模块；

所述采集模块按照预设的时间间隔定时或者实时将相机采集到的激光条图像依次传输到轮缘尺寸测量模块；

所述轮缘尺寸测量模块分别获取每条激光条上的点云信息、利用点云信息计算轮缘几何尺寸；所述轮缘几何尺寸包括轮缘高度、轮缘厚度、轮缘垂直磨耗、QR值中的一个或多个；

将轮缘几何尺寸传输到轮缘信息存储模块中保存，所述轮缘信息存储模块判断轮缘几何尺寸是否均处于各自对应的预设区间，若是，则轮缘正常，若否，则轮缘异常、向通讯模块发出报警信号，所述通讯模块向上位机发送报警信号，提示工作人员车轮轮缘存在异常。

3.如权利要求2所述的车载轮对测量传感器，其特征在于：预设的时间间隔取值为1分钟～10小时；

所述轮缘的高度值，计算方式为：

计算激光条上轮缘区域内的各点与基准点之间的垂直距离，将垂直距离最大值记为轮缘高度值；

所述将轮缘区域为分界点左侧的区域；所述分界点为：基准点左侧、与基准点相距30～50mm的像素点；

所述基准点为：轮缘内侧面至踏面70mm处的像素点，所述轮缘内侧面为利用激光条上靠近图像左侧边缘的30～80个像素点拟合得出的平面；

所述垂直距离为垂直方向上的坐标差值，所述垂直方向为：与激光条所在踏面的切平面相垂直的方向；

所述轮缘的厚度值，计算方式为：

过基准点作一条垂直于轮缘内侧面的直线，将直线向上平移10mm或12mm、与激光条相交，记右侧交点为点A，将两交点之间的水平距离记为轮缘厚度值；

所述水平距离为沿列车轮轴方向上的距离；

所述轮缘的磨耗值，计算方式为：

过基准点作一条垂直于轮缘内侧面的直线，将直线向上平移15mm、与激光条相交，将两点之间的水平距离记为对照值；

将轮缘厚度值与对照值之间的差值记为轮缘磨耗值；

QR值计算方式为：将轮缘高度值所对应的点记为最高点，将最高点下降2mm得到点B，过点B作垂直于轮缘内侧面的直线，该直线与激光条相交，记右侧交点为点C，将点A与点C之间的水平距离记为QR值。

4.如权利要求1所述的车载轮对测量传感器，其特征在于：所述踏面缺陷检测模块获取每条激光条上的点云信息，在激光条的踏面区域中查找坐标值超出正常坐标区间的点标记为缺陷点，方式为：

将每条激光条上的点云转换至激光平面坐标系，依次求取每条激光条的踏面区域内相邻两点之间的切线斜率，若斜率绝对值高于阈值B，则标记此两点为缺陷点；

阈值B取值0.4～06；

所述踏面区域为分界点右侧的区域；所述分界点为基准点左侧、与基准点相距30～50mm的像素点。