[发明专利]一种车载轮对测量传感器及测量方法

说明书

本发明提供一种车载轮对测量传感器，传感器安装在车轮内侧，包括相机、激光器和控制器；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；相机采集激光条图像；踏面缺陷检测模块获取点云信息，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；踏面信息存储模块统计缺陷点的数量，在异常时，发出提示；还包括和采集模块、轮缘信息存储模块连接的轮缘尺寸测量模块；轮缘尺寸测量模块获取点云信息、利用点云信息计算轮缘几何尺寸；监控轮缘状态；本发明方案传感器采用车载的方式可动态实时监控轮对踏面、轮缘情况，及时发现轮对异常，安全性高。

技术领域

本发明涉及轨道交通自动化检测领域，具体涉及一种车载轮对测量传感器及测量方法。

背景技术

近年来，随着我国铁路的快速发展，铁路线路不断增加，列车速度逐步提升，运载量越来越大，车辆呈爆发式的增长，其中，车轮几何尺寸参数超限以及踏面表面缺陷是铁路车辆使用过程中的重要故障。目前主流检测方式为人工检测或将检测传感器设置在轨道旁边实现自动检测，其中人工检测效率低下，误检率高，工作强度大；轨旁自动检测需要列车专门经过检测传感器才能完成检测，目前的车轮检测方案为：在列车停车场附近或者车站附近设置检测棚、将检测传感器安装在轨道一侧，这种检测方式具有以下问题：

一、列车在运行过程中仅检测一两次，检测实时性差，不能够第一时间发现问题，存在安全隐患；

二、现有的检测传感器采集轮对表面图像，仅仅依靠二维图像分析缺陷，当踏面上存在污垢等附着物时，此方法也会将其误认为是踏面缺陷，而实际上轨交行业检修规范中，缺陷为超过一定阈值(通常是1cm)的凹坑、划痕等；

三、为了拍摄整个车轮圆周，需要设置多个检测传感器，每个传感器仅采集车轮的局部区域，多个检测传感器再将检测区域作拼接处理，才能获得整个圆周状况；拼接过程无可避免会产生精度损失。

发明内容

传统的轨道交通检测已经不能满足列车安全运营的需要，为了解决上述技术问题，本文提出了一种车载列车轮对测量传感器，将传感器安装在转向架、车轮斜上方，采用车载的方式可动态实时监控轮对表面情况，及时发现轮对异常，安全性高。

技术方案如下：

一种车载轮对测量传感器，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。

进一步，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；