[发明专利]一种基于激光测量技术的车轴尺寸动态检测系统

权利要求书

1.一种基于激光测量技术的车轴尺寸动态检测系统，该检测系统用于对货车车轴(1)直径进行检测；其特征在于，该检测系统包括激光测距仪(2)、激光信号处理单元(3)、工控机设备(4)和车轮传感器(5)；

激光测距仪(2)竖直设置在铁轨下相邻的两个枕木之间；

车轮传感器(5)设置在铁轨的侧壁上以获取货车的过车信息并发出磁钢信号，同时保证货车优先通过车轮传感器后，再通过激光测距仪(2)；

所述工控机设备(4)包括控制工控机(4-1)和数据采集工控机(4-2)；

控制工控机(4-1)用于接收车轮传感器(5)发出的磁钢信号，并在其接收到磁钢信号后发出控制信号；

激光测距仪(2)用于接收控制工控机(4-1)发出的控制信号，并在其收到控制信号后开始工作，以在货车的待检测车轴(1)经过激光测距仪(2)时，实时获取激光测距仪与待检测车轴(1)的垂直距离，同时将该垂直距离信息以激光信号的形式发出；

激光信号处理单元(3)用于接收激光测距仪(2)发出的激光信号，并通过该激光信号得出待检测车轴(1)的直径信息，同时将该直径信息发出；

数据采集工控机(4-2)用于接收控制工控机(4-1)发出的控制信号，并在其收到控制信号后采集货车的车辆信息，同时对该车辆信息以及激光信号处理单元(3)发出的直径信息进行对应并存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光测量技术的车轴尺寸动态检测系统，其特征在于，激光测距仪(2)包括激光发生器(2-1)、线性准直物镜(2-2)、圆柱形物镜(2-3)、组合物镜(2-4)和RS-COMS(2-5)；

激光发生器(2-1)用于发射激光，其发射的激光依次经过线性准直物镜(2-2)和圆柱形物镜(2-3)后照射在待检测车轴(1)上，并在待检测车轴(1)上发生反射，其反射光经过组合物镜(2-4)后，被RS-COMS(2-5)接收，RS-COMS(2-5)根据反射光的位置得出检测车轴(1)至激光发生器(2-1)的距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光测量技术的车轴尺寸动态检测系统，其特征在于，该检测系统还包括网络单元(6)；

所述网络单元(6)用于将存储于数据采集工控机(4-2)的直径信息以及对应该直径的车辆信息通过网络发送至铁路局。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光测量技术的车轴尺寸动态检测系统，其特征在于，激光信号处理单元(3)通过以下算法得出待检测车轴(1)的直径信息；

算法步骤一、建立直角坐标系，以时间为横坐标，以距离为纵坐标，以激光测距仪(2)实时获取的其与待检测车轴(1)的垂直距离形成检测车轴截面图，并将该检测车轴截面图放置于第一象限内；

算法步骤二、选取检测车轴截面图的最低点A，读取其坐标为：(t2，s2)；

算法步骤三，在检测车轴截面图上任取一点，该点区别于检测车轴截面图的最低点，读取其坐标为：(t1，s1)；

算法步骤四、将最低点和任取的一点连接并做其垂直平分线，最低点和任取的一点连接线与其垂直平分线的交点为B；

算法步骤五、通过公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)获取待检测车轴的直径；

∠β＝∠α 公式(1)

∠α＝arctan(s1-s2)/(t2-t1) 公式(2)

AB＝1/2·(t2-t1)cosα 公式(3)

AQ＝2PA＝2AB·sinβ＝(t2-t1)cosα·sinβ 公式(4)

其中，β角为：以圆心P为顶点，以圆心P与A点的连线为一条边，以圆心P与B点的连线为另一条边的角；α角为过A点的弦切角，AQ为获取待检测车轴的直径，PA为获取待检测车轴的半径。