一种测量车轮外形尺寸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机车车辆轮对自动检测技术领域，特别涉及一种测量车轮外形尺寸的方法。
【背景技术】
[0002]轮对是机车行走的关键部件，轮对外形关键尺寸直接关系到行车安全。因此如何有效快速的对轮对尺寸进行精确测量，检测轮对的磨损消耗、判定是否需要更换轮对，对保证铁路运输安全具有重要意义。
[0003]目前，对轮对外形尺寸进行检测的方法主要有接触测量法、图像测量方法。其中，图像测量法因其为非接触性检测得到广泛应用。
[0004]现有的非接触轮对检测方法采用线激光照射轮对，通过相机抓取光线在轮对上的光截线，实现轮对外形几何尺寸的测量，其测量原理如下:两个线光源从两侧分别照射车轮、并由相机获得两个光截线的坐标位置，结合车轮踏面和钢轨的接触线计算车轮的轴心线位置，继而再根据光截线和轴心线确定车轮外形尺寸。但是机车行驶过程中，钢轨会发生变形、车轮也会沿着钢轨做蛇形运动，造成实际接触线的位置不断变化，而计算时将接触线的坐标位置固定，因此给测量带来系统误差。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中采用两个光截线配合车轮踏面和钢轨的接触线计算车轮的外形尺寸引入系统误差的问题，本发明提供一种新的车轮外形尺寸测量方法。
[0006]本发明提供一种车轮外形尺寸测量方法，包括以下步骤:
[0007]采用至少三个线光源照射车轮；
[0008]拍摄每个所述线光源在车轮上形成的光截线；
[0009]以至少三条沿车轮宽度方向完整的所述光截线计算所述车轮的轴心线；
[0010]根据所述轴心线和所述光截线确定车轮的外形尺寸参数。
[0011 ]可选的，计算所述车轮的轴心线具体为:
[0012]获取每条所述光截线与车轮的轮缘顶点相交的轮缘顶点坐标，由所述轮缘顶点坐标确定轮缘顶点平面；
[0013]以平行于所述轮缘顶点平面的截面切割车轮、得到每个所述截面与各个所述光截线的第一交点；
[0014]根据每个所述截面上的各个所述第一交点的坐标计算每个所述截面中所述第一交点所在圆周的圆心、根据所述轮缘顶点坐标计算所述轮缘顶点所在圆周的圆心；
[0015]根据每个所述截面上的各个所述第一交点所在圆周的圆心和所述轮缘顶点所在圆周的圆心确定所述轴心线。
[0016]可选的，根据每个所述截面上的各个所述第一交点所在圆周的圆心和所述轮缘顶点所在圆周的圆心和确定所述车轮的轴心线具体为:
[0017]任意连接轮缘顶点所在圆周的圆心、同一所述截面上的所述第一交点所在圆周的圆心得到连接线，获得所有所述连接线与所述轮缘顶点平面的第二交点；
[0018]以过重合度最高的所述第二交点、垂直于所述轮缘顶点平面的垂线为所述轴心线。
[0019]可选的，按照设定步距移动获得平行所述轮缘顶点平面的所述截面。
[°02°] 可选的，所述设定步距为0.1mm。
[0021]可选的，根据所述轴心线和所述光截线确定车轮的外形尺寸具体为:计算所述光截线的所述第二交点与所述轴心线距离、绘制车轮的外形尺寸剖面图；
[0022]根据所述外形尺寸剖面图得到所述外形尺寸参数。
[0023]可选的，平均每个所述光截线上的所述第二交点与所述轴心线的距离，绘制所述外形尺寸剖面图。
[0024]可选的，根据车轮的可能尺寸范围排除所述线光源照射到粘附在车轮上的杂物形成的所述光截线。
[0025]本发明提供的车轮外形尺寸测量方法，利用至少3个线光源照射车轮、获得至少3条沿车轮宽度方向完整的光截线，利用这些完整的光截线计算车轮的轴心线，并利用轴心线和光截线确定车轮的外形尺寸。由于采用至少三个线光源照射车轮，且采用至少三个完整的光截线计算车轮的轴心线，其中每个光截线均位于车轮上且相对车轮的位置关系确定，因此不会如现有技术采用两个光截线、车轮与铁轨接触的第三条线计算车轮的轴心线时引入铁轨变形和车轮沿铁轨做蛇形运动产生的系统误差，提高车轮轴心线计算的可靠性，进而提高车轮外形尺寸测量的准确性。
[0026]在本发明一【具体实施方式】中，利用轮缘顶点所在平面作为基准平面，采用平行于轮缘顶点平面的截面和光截线相交得到第一交点，并利用每个截面上的第一交点确定相应的圆心坐标，由第一交点对应的圆心坐标和轮缘顶点对应的圆心坐标进行车轮轴心线的计算，使得车轮的轴心线计算更为准确。同时，这样的计算方法可排除现有技术中计算原理对线光源和车轮的相交角度要求，降低设备的调试难度和维护工作量。
[0027]在本发明一【具体实施方式】中，任意连接轮缘顶点所在圆周的圆心、同一所述截面上的第一交点所在圆周的圆心得到连接线，获得所有连接线与轮缘顶点平面的第二交点；以过重合度最高的第二交点、垂直于轮缘顶点平面的垂线为所述轴心线。这样的方法，能够排除车轮上异物导致的某一光截线出现杂点的问题，减少对最终车轮外形集合尺寸的影响，提高测试的准确性。
【附图说明】
[0028]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0029]图1为本发明【具体实施方式】一中线光源照射车轮示意图；
[0030]图2为拍摄图1中的线光源在车轮上形成光截线示意图；
[0031 ]图3为本发明【具体实施方式】二中线光源照射车轮示意图；
[0032]图4为拍摄图3中的线光源在车轮上形成光截线示意图；
[0033]图5为本发明车轮外形尺寸测量方法示意图；
[0034]图6为根据光截线计算车轮轴心线的方法示意图；
[0035]图7为根据光截线与轴心线的距离绘制车轮的外形尺寸剖面图。
【具体实施方式】
[0036]图1为本发明【具体实施方式】一中线光源照射车轮示意图，图2为拍摄图1中的线光源在车轮上形成光截线示意图，图3为本发明【具体实施方式】二中线光源照射车轮示意图，图4为拍摄图3中的线光源在车轮上形成光截线示意图，图5为本发明车轮外形尺寸测量方法示意图，图6为根据光截线计算车轮轴心线的方法示意图，图7为根据光截线与轴心线的距离绘制车轮的外形尺寸剖面图。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]本发明提供的一种车轮外形尺寸测量方法，如图5，其包括以下步骤:
[0038]SlOl:采用至少三个线光源照射车轮，
[0039]S102:拍摄每个线光源在车轮上形成的光截线，
[0040]S103:以至少三条沿车轮宽度方向完整的光截线计算车轮的轴心线，
[0041 ] S104:根据轴心线和光截线确定车轮的外形尺寸参数。
[0042]由于采用至少三个线光源照射车轮，且采用至少三个光截线计算车轮的轴心线，其中每个光截线均位于车轮上且相对车轮的位置关系确定，不会如现有技术采用两个光截线、车轮与铁轨接触的第三条线计算车轮的轴心线时引入铁轨变形和车轮沿铁轨做蛇形运动产生的系统误差，提高车轮轴心线计算的准确性。
[0043]如图1，图1为本发明【具体实施方式】一中线光源照射车轮示意图，在这一【具体实施方式】中具有3个线光源照射车轮，且3个线光源照射在车轮上的光截线为完整的光截线并被图像采集装置完整采集，得到如图2所示的光截线示意图。
[0044]具体的，如图6，在本发明中，根据至少三条完整的光截线计算车轮的轴心线的步骤可如下:
[0045]S1031:获取每条光截线与车轮的轮缘顶点相交的轮缘顶点坐标，由轮缘顶点坐标确定轮缘顶点平面；
[0046]机车行驶过程中，由于车轴上两个车轮的轮缘限制，其不会脱离铁轨，而两个轮缘的轮缘顶点不会与铁轨发生接触而磨损，因此轮缘顶点相对确定，且轮缘顶点在车轮加工时是位于垂直于车轮轴心线的平面上，因此可以以轮缘顶点所在的平面作为后续计算轴心线的基准。
[0047]而由于拍摄光截线的图像采集设备位于铁轨下侧(防止对机车正常运行造成影响)，因此相应的图像采集设备拍摄光截线中的最高点为轮缘顶点，可非常容易的确定轮缘顶点的坐标。
[0048]如图2，为方便起见，将轮缘顶点平面标记为I，在具有3个光截线的情况下，各个光截线与轮缘顶点的第一交点分