一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法
阅读说明：本技术 一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法 (Device, system and method for measuring inner side distance of wheel ) 是由 吴耿才 徐昌源 刘斌 冯其波 朱晓东 秦军 潘文峰 郑杰锋 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法,包括支架,所述支架包括底板,所述底板上设有激光传感器和相机,所述激光传感器向车轮内侧扫射激光,所述相机的照射范围覆盖所述激光传感器的扫射范围,若干所述车轮内侧距测量装置间隔放置在两条平行的第一铁轨和第二铁轨的中间,还包括设于所述左车轮外侧的第三激光传感器和设于右车轮外侧的第四激光传感器,通过在铁轨的内侧和外侧分别设置激光传感器和相机,将获取的车轮的内侧面和外侧面的数据融合到一个坐标系里进行换算得出车轮内侧距距离,提高测量的准确率。(The invention discloses a wheel inner side distance measuring device, a wheel inner side distance measuring system and a wheel inner side distance measuring method, wherein the wheel inner side distance measuring device comprises a support, the support comprises a bottom plate, a laser sensor and a camera are arranged on the bottom plate, the laser sensor scans laser towards the inner side of a wheel, the irradiation range of the camera covers the scanning range of the laser sensor, a plurality of wheel inner side distance measuring devices are arranged between two parallel first rails and two parallel second rails at intervals, the wheel inner side distance measuring device further comprises a third laser sensor arranged on the outer side of a left wheel and a fourth laser sensor arranged on the outer side of a right wheel, the laser sensor and the camera are respectively arranged on the inner side and the outer side of the rails, the obtained data of the inner side surface and the outer side surface of the wheel are fused into a coordinate system to be converted to obtain the wheel inner side distance, and the measuring accuracy is improved.)
技术领域
本发明涉及车轮内侧面测量技术领域，尤其涉及一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法。
背景技术
目前轨道列车的车轮内侧距是通过直接测量左右车轮的外侧面之间的距离然后减去车轮的厚度得到的。按照国标和行业惯例，轮缘厚度的测量基准是车轮的内侧面。目前没有设置专用的传感器测量车轮内侧面位置，而是以外侧面为基准，向内侧偏移135mm作为轮缘厚度的测量基准。部分车轮厚度相对于135mm的标准值，可能有较大偏差，进而导致使用这种方法测量出来的内侧距和轮缘尺寸数据偏差较大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法，提高测量准确率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种车轮内侧距测量装置，包括支架，所述支架包括底板，所述底板上设有激光传感器和相机，所述激光传感器向车轮内侧扫射激光，所述相机的照射范围覆盖所述激光传感器的扫射范围，所述激光传感器和所述相机获取的数据上传至控制器进行测距。
进一步的，所述激光传感器和所述相机分别设于所述底板沿长度方向的两端部。
进一步的，所述激光传感器包括第一激光传感器和第二激光传感器，所述第一激光传感器和所述第二激光传感器分别设于所述底板同一端部的两个角位上，所述第一激光传感器和所述第二激光传感器分别向外扫射激光。
进一步的，所述相机包括第一相机和第二相机，所述第一相机和所述第二相机分别设于所述底板同一端部的两个角位上，所述第一相机的拍摄范围覆盖所述第一激光传感器的辐射范围；所述第二相机的拍摄范围覆盖所述第二激光传感器的辐射范围。
进一步的，所述底板的底部设有支撑脚，所述底板上套设一外壳，所述外壳的侧面设有分别和所述第一激光传感器、第二激光传感器、所述第一相机、所述第二相机一一相对应的玻璃窗口。
一种车轮内侧距测量系统，包括所述的车轮内侧距测量装置，若干所述车轮内侧距测量装置间隔放置在两条平行的第一铁轨和第二铁轨的中间，所述车轮内侧距测量装置的顶面低于所述第一铁轨和所述第二铁轨；所述第一铁轨供左车轮行驶，所述第二铁轨供右车轮行驶；
还包括设于所述左车轮外侧的第三激光传感器和设于右车轮外侧的第四激光传感器，所述第三激光传感器朝斜上方发射激光扫射所述左车轮的外侧面，所述第四激光传感器朝斜上方发射激光扫射所述右车轮的外侧面；
还包括所述控制器，所述控制器用于根据所述车轮内侧距测量和所述第三激光传感器以及所述第四激光传感器测量的数据进行测距。
进一步的，所述车轮内侧距测量装置中的所述第一激光传感器朝斜上方发射激光扫射在所述左车轮的内侧面，所述第二激光传感器朝斜上方发射激光扫射在所述右车轮的内侧面。
一种测量车轮内侧距的方法，使用所述的车轮内侧距测量系统，包括以下步骤：
当列车轮对驶过时激发所述车轮内侧距测量系统工作，用两个通过连接杆连接在一起的平面板来替代所述左车轮和所述右车轮，所述连接杆的长度为L，所述平面板的厚度为T；
所述第一激光传感器和所述第三激光传感器分别扫射一所述平面板的里外两个平面；所述第二激光传感器和所述第四激光传感器分别扫射另一个所述平面板的里外两个平面；
获取所述第一激光传感器、所述第二激光传感器、所述第三激光传感器和所述第四激光传感器的数据并校准到一个统一的坐标系中，所述第一激光传感器的原始数据坐标系为第一坐标系，所述第二激光传感器的原始数据坐标系为第二坐标系，所述第三激光传感器的原始数据坐标系为第三坐标系，所述第四激光传感器的原始数据坐标系为第四坐标系；
以左侧轨外的所述第三激光传感器和左侧轨内的所述第一激光传感器对同一个所述平面板的两面进行测量，得到左右两个平面的坐标值分别是x1和x2，得到第一坐标系的原点与第三坐标系的原点之间的距离采用以下公式计算：
Dl＝x1+x2+T；
当扫描车轮时，左侧轨外的所述第三激光传感器得到的一点的X轴坐标为xo,将该点的X轴坐标转到左侧轨内的所述第一激光传感器的坐标系的计算方法为xi＝Dl-xo；
将获取的第三激光传感器的原始坐标系数据和所述第一激光传感器的坐标系数据进行融合得到车轮内侧距。
进一步的，所述将左侧轨外的所述第三激光传感器得到的点的X轴坐标转到左侧轨内的所述第一激光传感器的坐标系后，将获取的第三激光传感器的原始坐标系数据和所述第一激光传感器的坐标系数据进行融合。
进一步的，测量车轮内侧距时，将右侧轨内的所述第二激光传感器扫描所述平面板时得到的X轴坐标为x3,左侧轨内的所述第一激光传感器扫面车轮内侧面时得到的X轴坐标定义为xl,右侧轨内的所述第二激光传感器扫描车轮内侧面时得到的X轴坐标为xr，则采用以下公式计算车轮内侧距：
车轮内侧距＝(xl-x1)+(xr+x3)+L。
本发明的有益效果：本发明实施例提供一种车轮内侧距测量装置、系统及测量方法，包括支架，所述支架包括底板和设于所述底板四个角位的支撑脚，所述底板上设有激光传感器和相机，所述激光传感器向车轮内侧扫射激光，所述相机的照射范围覆盖所述激光传感器的扫射范围，若干所述车轮内侧距测量装置间隔放置在两条平行的第一铁轨和第二铁轨的中间，还包括设于所述左车轮外侧的第三激光传感器和设于右车轮外侧的第四激光传感器，通过在铁轨的内侧和外侧分别设置激光传感器和相机，将获取的车轮的内侧面和外侧面的数据融合到一个坐标系里进行换算得出车轮内侧距距离，提高测量的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车轮内侧距测量装置的爆炸图；
图2为本发明实施例提供的一种车轮内侧距测量装置的整体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种车轮内侧距测量系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种测量车轮内侧距的方法的步骤流程图；
图5为本发明实施例提供的一种测量车轮内侧距的方法的校准图。
图中：100、车轮内侧距测量装置；1、支架；10、底板；11、支撑脚；12、外壳；13、连接杆；14、平面板；120、玻璃窗口；2、激光传感器；20、第一激光传感器；21、第二激光传感器；3、相机；30、第一相机；31、第二相机；4、第一铁轨；5、第二铁轨；6、左车轮；7、右车轮；8、第三激光传感器；9、第四激光传感器。
具体实施方式
本发明实施例提供一种车轮内侧距测量装置、系统和测量方法，提高测量准确率。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种车轮内侧距测量装置的爆炸图；图2为本发明实施例提供的一种车轮内侧距测量装置的整体结构示意图。
实施例一：
如图1和图2所示，一种车轮内侧距测量装置100，包括支架1，所述支架1包括底板10，所述底板10上设有激光传感器2和相机3，所述激光传感器2向车轮内侧扫射激光，所述相机3的照射范围覆盖所述激光传感器2的扫射范围，所述激光传感器2和所述相机3获取的数据上传至控制器进行测距。
具体的，如图1所示，设计一种车轮内侧距测量装置100，包括支架1，所述支架1包括底板10，所述底板10上设有激光传感器2和相机3，所述激光传感器2向车轮内侧扫射激光，所述相机3的照射范围覆盖所述激光传感器2的扫射范围，通过激光传感器2对车轮内侧进行激光扫射，通过相机3获取相应的数据，结合车轮外侧的激光传感器进行数据融合计算得出车轮内侧距的数据。
进一步的，所述激光传感器2和所述相机3分别设于所述底板10沿长度方向的两端部。
具体的，如图1所示，激光传感器2和相机3分别设于底板10的两端部，分别设在两端部的四个角位，并且激光传感器2向外扫射，而相机3向内拍照，将激光传感器2的扫射范围拍摄下来，单个激光传感器一次可以扫描的范围的水平宽度为50厘米。
进一步的，所述激光传感器2包括第一激光传感器20和第二激光传感器21，所述第一激光传感器20和所述第二激光传感器21分别设于所述底板10同一端部的两个角位上，所述第一激光传感器20和所述第二激光传感器21分别向外扫射激光。
具体的，如图1所示，激光传感器2为两个，分别为一激光传感器20和第二激光传感器21，所述第一激光传感器20和所述第二激光传感器21分别设于所述底板10同一端部的两个角位上，所述第一激光传感器20和所述第二激光传感器21分别向外扫射激光，每个激光传感器一次可以扫描的范围的水平宽度为50厘米。
进一步的，所述相机3包括第一相机30和第二相机31，所述第一相机30和所述第二相机31分别设于所述底板10同一端部的两个角位上，所述第一相机30的拍摄范围覆盖所述第一激光传感器20的辐射范围；所述第二相机31的拍摄范围覆盖所述第二激光传感器21的辐射范围。
具体的，第一相机30对应拍照第一激光传感器20的扫射范围，第二相机31对应拍照第二激光传感器21的扫射范围，并将数据上传后台系统。
进一步的，所述底板10的底部设有支撑脚11，所述底板10上套设一外壳12，所述外壳12的侧面设有分别和所述第一激光传感器20、第二激光传感器21、所述第一相机30、所述第二相机31一一相对应的玻璃窗口120。
具体的，所述底板10上套设一外壳12，所述外壳12的侧面设有分别和所述第一激光传感器20、第二激光传感器21、所述第一相机30、所述第二相机31一一相对应的玻璃窗口120，第一激光传感器20和第二激光传感器21通过玻璃窗口120扫射激光。
综上所述，本发明实施例提供一种车轮内侧距测量装置，包括支架，所述支架包括底板和设于所述底板四个角位的支撑脚，所述底板上设有激光传感器和相机，所述激光传感器向车轮内侧扫射激光，所述相机的照射范围覆盖所述激光传感器的扫射范围。通过在铁轨的内侧设置激光传感器对车轮的内侧进行扫描，获取车轮内侧的数据，有利于提高计算车轮内侧距的准确率。
实施例二：
如图3所示，一种车轮内侧距测量系统，包括若干个所述的车轮内侧距测量装置100，若干所述车轮内侧距测量装置100间隔放置在两条平行的第一铁轨4和第二铁轨5的中间，所述车轮内侧距测量装置100的顶面低于所述铁轨；所述第一铁轨4供左车轮6行驶，所述第二铁轨5供右车轮7行驶；
在具体的实施例中，可以在两条平行的铁轨中间设置若干组车轮内侧距测量装置100，车轮内侧距测量装置100可以间隔设置，比如可以放四组，对同一个车轮进行多次扫射获得多组数据，提高测量的准确度。
还包括设于所述左车轮6外侧的第三激光传感器8和设于右车轮7外侧的第四激光传感器9，所述第三激光传感器8朝斜上方发射激光扫射所述左车轮6的外侧面，所述第四激光传感器9朝斜上方发射激光扫射所述右车轮7的外侧面。
还包括所述控制器，所述控制器用于根据所述车轮内侧距测量100和所述第三激光传感器8以及所述第四激光传感器9测量的数据进行测距。
进一步的，所述车轮内侧距测量装置100中的所述第一激光传感器20朝斜上方发射激光扫射在所述左车轮6的内侧面，所述第二激光传感器21朝斜上方发射激光扫射在所述右车轮7的内侧面。
具体的，通过轨道外侧也设置第三激光传感器8和第四激光传感器9，并结合车轮内侧距测量装置100，可以获得车轮内外侧面的数据，并融合到一个坐标系里进行计算，得到车轮内侧距。
综上所述，本发明实施例提供一种车轮内侧距测量系统，包括若干个所述的车轮内侧距测量装置，若干所述车轮内侧距测量装置间隔放置在两条平行的第一铁轨和第二铁轨的中间，所述车轮内侧距测量装置的顶面低于所述第一铁轨和所述第二铁轨；所述第一铁轨供左车轮行驶，所述第二铁轨供右车轮行驶；还包括设于所述左车轮外侧的第三激光传感器和设于右车轮外侧的第四激光传感器，所述第三激光传感器朝斜上方发射激光扫射所述左车轮的外侧面，所述第四激光传感器朝斜上方发射激光扫射所述右车轮的外侧面。通过在铁轨的内外侧设置激光传感器对车轮的内外侧进行扫描，获取车轮内外侧的数据，并融合到一个坐标系中进行计算，有利于提高计算车轮内侧距的准确率。
实施例三：
如图4和图5所示，一种测量车轮内侧距的方法，使用所述的车轮内侧距测量系统，包括以下步骤：
步骤101：当列车轮对驶过时激发所述车轮内侧距测量系统工作，用两个通过连接杆13连接在一起的平面板14来替代所述左车轮6和所述右车轮7，所述连接杆13的长度为L，所述平面板14的厚度为T；
步骤102：所述第一激光传感器20和所述第三激光传感器8分别扫射一所述平面板14的里外两个平面；所述第二激光传感器21和所述第四激光传感器9分别扫射另一个所述平面板14的里外两个平面；
步骤103：获取所述第一激光传感器20、所述第二激光传感器21、所述第三激光传感器8和所述第四激光传感器9的数据并校准到一个统一的坐标系中，所述第一激光传感器20的原始数据坐标系为第一坐标系，所述第二激光传感器21的原始数据坐标系为第二坐标系，所述第三激光传感器8的原始数据坐标系为第三坐标系，所述第四激光传感器9的原始数据坐标系为第四坐标系；
步骤104：以左侧轨外的所述第三激光传感器8和左侧轨内的所述第一激光传感器20对同一个所述平面板14的两面进行测量，得到左右两个平面的坐标值分别是x1和x2，得到第一坐标系的原点与第三坐标系的原点之间的距离采用以下公式计算：
Dl＝x1+x2+T；
步骤105：当扫描车轮时，左侧轨外的所述第三激光传感器8得到的一点的X轴坐标为xo,将该点的X轴坐标转到左侧轨内的所述第一激光传感器20的坐标系的计算方法为xi＝Dl-xo，
步骤106：将获取的第三激光传感器8的原始坐标系数据和所述第一激光传感器20的坐标系数据进行融合得到车轮内侧距。
所述将左侧轨外的所述第三激光传感器8得到的点的X轴坐标转到左侧轨内的所述第一激光传感器20的坐标系后，将获取的第三激光传感器8的原始坐标系数据和所述第一激光传感器20的坐标系数据进行融合。
进一步的，测量车轮内侧距时，将右侧轨内的所述第二激光传感器21扫描所述平面板14时得到的X轴坐标为x3,左侧轨内的所述第一激光传感器20扫面车轮内侧面时得到的X轴坐标定义为xl,右侧轨内的所述第二激光传感器21扫描车轮内侧面时得到的X轴坐标为xr，则采用以下公式计算车轮内侧距：
车轮内侧距＝(xl-x1)+(xr-x3)+L。
综上所述，本发明实施例提供一测量方法，通过在铁轨的内侧和外侧分别设置激光传感器和相机，将获取的车轮的内侧面和外侧面的数据融合到一个坐标系里进行换算得出车轮内侧距距离，提高测量的准确率。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。