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专利号: 2018110994276
申请人: 华东交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钢轨磨损检测装置,其特征在于:包括图像采集装置、第一伸缩电机、行走装置、伺服电机、超声波测距仪、左磨损检测仪、右磨损检测仪、横杆,所述行走装置用于载着所述横杆移动,使得所述左磨损检测仪和所述右磨损检测仪对钢轨进行沿线检测,所述图像采集装置和所述伺服电机安装在所述行走装置的顶部,所述图像采集装置用于引导所述行走装置前进,同时引导所述横杆将所述左磨损检测仪、右磨损检测仪伸到钢轨上进行检测,所述伺服电机用于旋转所述横杆的方向,所述第一伸缩电机的底端固定在所述伺服电机的旋转轴上,所述第一伸缩电机的伸缩杆与所述横杆连接,控制所述横杆的升降,在钢轨一侧的所述行走装置表面安装多个所述超声波测距仪,用于引导所述行走装置始终与钢轨保持一定的距离,所述左磨损检测仪和所述右磨损检测仪安装在所述横杆上,所述左磨损检测仪用于检测同一轨道的左侧钢轨的磨损程度,所述右磨损检测仪用于检测同一轨道的右侧钢轨的磨损程度,所述横杆还可以用于轨距的检测。

2.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述超声波测距仪在所述行走装置表面形成相控阵超声波,将每个所述超声波测距仪检测到数据传输至所述控制器进行分析处理,去除数据偏差大的,对接近的数据进行整合,整合好的数据即为所述行走装置到钢轨的距离有效值,所述行走装置就以这个距离值沿着轨道运行。

3.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述图像采集装置包括高清夜视摄像头、底座、第一步进电机、防水塑料盒,所述第一步进电机安装在所述防水塑料盒中,所述底座安装在所述防水塑料盒顶部,且与所述第一步进电机的旋转轴连接,所述高清夜视摄像头安装在所述底座上,所述第一步进电机带动着所述底座转动,进而带动着所述高清夜视摄像头转动,需要引导所述行走装置前进时,所述第一步进电机将所述高清夜视摄像头的镜头调至平行轨道方向,需要引导所述横杆检测轨距以及所述横杆上的所述左磨损检测仪和所述右磨损检测仪检测钢轨磨损时,所述第一步进电机将所述高清夜视摄像头的镜头调至垂直轨道方向,并将采集到的所述图像进行图像增强处理、小波去噪处理、边缘提取和图像分割处理,将背景和目标区分开来,使所述行走装置能沿着轨道方向前进、所述横杆上的所述左磨损检测仪和所述右磨损检测仪能卡在钢轨上检测。

4.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述行走装置包括金属铝盒、导向轮、张紧装置、支重轮、履带板、托链轮、履带架、驱动轮、旋转电机、GPS模块、GPRS模块、控制器,由所述金属铝盒、导向轮、张紧装置、支重轮、履带板、托链轮、履带架、驱动轮、旋转电机组成履带车,由所述旋转电机带动着所述驱动轮转动,所述驱动轮带动着所述履带板移动,使得所述金属铝盒跟着移动,所述导向轮和所述张紧装置用于调整所述行走装置运行的方向,所述支重轮用于将所述金属铝盒上的力传递到地面,所述托链轮用于辅助所述驱动轮带动所述履带板转动,所述履带架用于连接所述导向轮、张紧装置、支重轮、托链轮、履带架、驱动轮,所述GPS模块、GPRS模块、控制器安装在所述金属铝盒内部,所述GPS模块用于定位,确定所述行走装置所在位置,所述GPRS模块用于将所述GPS模块定位的信息发送给调度中心,当所述左磨损检测仪或所述右磨损检测仪检测到该处钢轨磨损和轨距超出预设值时,主动向调度中心反馈该信息,提醒相关部门前往修整,当列车进入所述行走装置所在的闭塞区间时,向所述GPRS模块发送该信息,此时所述横杆带着所述左磨损检测仪和所述右磨损检测仪旋转至轨道外侧,避免所述横杆影响列车运行,所述控制器用于控制所述图像采集装置引导所述行走装置前进,同时引导所述横杆将所述左磨损检测仪、右磨损检测仪伸到钢轨上进行检测,接收并处理所述超声波测距仪采集到的数据信息,控制所述行走装置沿着轨道方向前行,处理所述左磨损检测仪、右磨损检测仪检测到的数据信息,控制所述横杆的转动。

5.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述横杆包括方形铝管、滑槽、第一支架、第一挡板、第一激光测距仪、第一齿条、第二步进电机、齿轮组、第二齿条、反光板、第二支架、第三支架、第二伸缩电机,在所述方形铝管中开出所述滑槽,便于所述第一挡板、反光板、左磨损检测仪、右磨损检测仪在所述方形铝管上移动,所述第一支架、第二伸缩电机安装在所述方形铝管左边,所述第二伸缩电机的伸缩杆与所述第一支架连接,所述第一支架与所述左磨损检测仪连接,所述第二伸缩电机带动着所述第一支架移动,辅助所述方形铝管将所述左磨损检测仪、右磨损检测仪卡在钢轨上,所述第一挡板、第二步进电机、反光板安装在所述方形铝管顶部,所述第一挡板设有所述第一激光测距仪,所述第一激光测距仪发出的激光被所述反光板反射回来既可完成轨距的测量,所述第一挡板与所述左磨损检测仪之间采用所述第二支架连接,所述反光板与所述右磨损检测仪之间采用所述第三支架连接,所述第一齿条、齿轮组、第二齿条安装在所述方形铝管内部,所述齿轮组固定住所述第二步进电机的旋转轴上,所述第一齿条连接在所述第二支架与所述齿轮组之间,所述第二齿条连接在所述第三支架与齿轮组之间,由所述第二步进电机转动,为所述第一齿条、第二齿条传动,使得所述第二支架、第三支架跟着移动,进而带着所述第一挡板、反光板、左磨损检测仪、右磨损检测仪移动。

6.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述左磨损检测仪包括第二挡板、第三挡板、第四挡板,所述第二挡板固定在所述第一支架上,由所述第二伸缩电机带动所述第一支架移动,进而带动所述第二挡板移动,所述第三挡板固定在所述第四挡板上端,所述第二支架移动带动着所述第一挡板、第三挡板、第四挡板移动,所述第三挡板的宽度即为标准钢轨的轨头宽度,长度大于正常波浪磨耗的波磨轨耗谷长度,当所述第二挡板与钢轨的轨头外侧挤紧且所述第三挡板与所述第二挡板挤紧时,所述第四挡板与钢轨的轨头之间的距离即为钢轨的侧面磨耗程度,所述第三挡板与轨头顶部的波磨轨耗谷之间的距离即为钢轨的波浪磨耗程度。

7.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述第四挡板上设有第一激光发射器、第二激光测距仪,所述第二挡板上设有所述第一激光接收器、第一压力传感器,由所述第四挡板上的多个所述第一激光发射器向轨头发射激光束,所述第二挡板上的多个所述第一激光接收器通过接收所述第一激光发射器发出的激光束的数量来确定波浪磨耗的程度,在所述第二挡板上安装多个所述第二激光测距仪,用于检测所述第二挡板到轨头之间的距离,以此来确定钢轨的侧面磨耗程度,所述第一压力传感器用于检测所述第二挡板与钢轨之间的压力,当所述第二挡板与所述钢轨之间的压力达到预设值时,所述第二伸缩电机停止工作,使所述第二挡板能与钢轨的轨头外侧贴近。

8.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述将左磨损检测仪、右磨损检测仪伸到钢轨上进行检测的方案为:所述控制器控制所述第一伸缩电机将所述横杆升起,然后控制所述第一步进电机将所述高清夜视摄像头旋转到垂直轨道方向,接着控制所述伺服电机将所述横杆旋转至垂直于轨道,所述第二伸缩电机拉动所述第一支架左移,使所述左磨损检测仪的所述第二挡板远离所述第三挡板,控制所述第二步进电机带动所述第一直齿轮转动,所述第一直齿轮为所述第四直齿轮传动,所述第四直齿轮为所述第二直齿轮传动,所述第三直齿轮为所述第二齿条传动,进而带动所述第三支架移动,所述第五直齿轮为所述第一齿条传动,进而带动所述第二支架移动,使所述第二支架、第三支架往所述方形铝管中间收拢,调节所述行走装置的所述旋转电机,移动所述金属铝盒的位置,使所述右磨损检测仪的所述第七挡板处于钢轨外侧,接着所述第一伸缩电机收缩,使得所述横杆降落在轨道上,再调节所述行走装置的所述旋转电机,移动所述金属铝盒的位置,使所述右磨损检测仪的所述第七挡板紧贴轨道右侧钢轨轨头的外侧,当所述第二压力传感器检测到所述第七挡板与钢轨轨头之间的压力达到预设值时,所述第二伸缩电机推动所述第一支架向右移动,使所述左磨损检测仪的所述第二挡板贴近轨道左侧钢轨轨头的外侧,当所述第一压力传感器检测到所述第二挡板与钢轨轨头之间的压力达到预设值时,所述第二伸缩电机停止工作,接着所述第二步进电机带动所述第一直齿轮转动,所述第一直齿轮为所述第四直齿轮传动,所述第四直齿轮为所述第二直齿轮传动,所述第三直齿轮为所述第二齿条传动,进而带动所述第三支架移动,所述第五直齿轮为所述第一齿条传动,进而带动所述第二支架移动,使所述第二支架、第三支架往所述方形铝管两边扩张,使所述左磨损检测仪的所述第三挡板与所述第二挡板贴近,所述第六挡板与所述第七挡板贴近。

9.根据权利要求1所述的钢轨磨损检测装置,其特征在于:所述检测轨距的方案为:当所述第三挡板与所述第二挡板贴近、所述第六挡板与所述第七挡板贴近时,所述第一挡板到所述反光板之间的距离就为轨距,在所述控制器中预设标准轨距的允许差值,所述第一激光测距仪发射的激光被反光板反射回来后,既可知道所述第一挡板到所述反光板之间的距离,将该距离值与标准轨距相比,当这个值与标准轨距之间的差值超出预设值时,所述GPRS模块即向调度中心发送该处的地理位置即存在的问题。