[发明专利]基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，测量装置包括轮缘踏面测量模块(1)、ARM嵌入式主控模块(2)、交互模块(3)、数据存储模块(4)、USB通信模块(5)以及电源模块(6)，其中轮缘踏面测量模块(1)通过两个定位柱设置于车轮上，所述轮缘踏面测量模块(1)、交互模块(3)、数据存储模块(4)、USB通信模块(5)分别与ARM嵌入式主控模块(2)相连接，电源模块(6)为各模块供电；所述轮缘踏面测量模块(1)包括步进电机驱动器、带直线步进电机的直线导轨、激光位移传感器和光电开关，其中带直线步进电机的直线导轨平行于车轮的轴线，步进电机驱动器的控制输入端与ARM嵌入式主控模块(2)连接，步进电机驱动器的驱动输出端与直线步进电机相连，激光位移传感器通过滑块设置于带进直线步进电机的直线导轨上，光电开关设置于车轮外侧且距离车轮内端面距离为d，d>135mm，激光位移传感器与ARM嵌入式主控模块(2)相连；

以光电开关的光束所在直线与直线导轨的交点为原点，激光位移传感器前进方向为x轴正方向，激光线方向为y轴正方向建立二维直角坐标系；系统初始化时，激光位移传感器处于初始位置；测量时，ARM嵌入式主控模块(2)通过步进电机驱动器控制直线步进电机正转，直线步进电机带动激光位移传感器沿着直线导轨以速度v匀速运动，光电开关检测到激光位移传感器到达原点时，光电开关发送信号给ARM嵌入式主控模块(2)，ARM嵌入式主控模块(2)发出控制信号使激光位移传感器开始检测车轮的轮缘踏面坐标点，并将检测数据传送至ARM嵌入式主控模块(2)，当激光位移传感器运动到车轮内端面时，激光位移传感器停止检测，直线步进电机减速直至停止转动，然后直线步进电机反转并带动激光位移传感器回到初始位置；ARM嵌入式主控模块(2)根据激光位移传感器采集的数据处理得到轮缘踏面曲线，进而确定车轮参数。

2.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，所述ARM嵌入式主控模块(2)采用意法半导体公司生产的STM32F103C8T6型单片机，该模块包含外部8M晶振电路、复位电路、SWD程序调试电路、启动方式选择电路，并且该ARM嵌入式主控模块(2)能对其它各模块进行控制，并对采集的坐标点进行曲线拟合。

3.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，所述交互模块(3)包括XPT2046芯片和BL32007芯片，其中XPT2046芯片和ARM嵌入式主控模块(2)的5个I/O口连接通信，BL32007芯片与ARM嵌入式主控模块(2)的FSMC功能的I/O口连接，该交互模块(3)采用5V供电。

4.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，所述数据存储模块(4)采用MicroSD卡，MicroSD卡通过SPI协议与ARM嵌入式主控模块(2)进行通信，并且完成测量结果车轮参数数据的存储。

5.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，所述USB通信模块(5)通过ARM嵌入式主控模块(2)中STM32F103系列芯片的USB控制器实现USB2.0全速物理接口传输，上位机通过USB通信模块(5)的USB通讯接口电路读取MicroSD卡中的车轮参数数据。

6.根据权利要求1所述的基于激光位移传感器的城轨车轮参数测量装置，其特征在于，所述电源模块(6)采用锂电池组供电。