基于激光测距的车轮踏面外形测量仪的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要目前中国的铁路事业正在高速发展，高速机车成为了客运的主流，大量的高速铁路和地铁也正在建设中。在机车速度提升的同时对于机车的运行安全也越来越受到重视。作为机车关键部件的车轮在机车运行安全中担任着重要的作用，因此，对于车轮的监测也是每个国家铁路部门十分重视的一项检测任务。目前全球针对车轮测量的仪器种类众多，主要测量的参数有：轮对尺寸、踏面外形、踏面缺陷及内部探伤。本文主要研究并设计一台用于测量车轮踏面外形的便携式测量仪器，采用的激光测距传感器及DSP．TMS320F2812芯片组成的测量系统，完成对轮对尺寸数据的采集、运算、

2、传输和显示功能。本文通过大量的前期调研，针对激光测距传感器特点和车轮踏面形状，制定了设计方案。仪器由固定在仪器平台上的激光器，反射激光的反射镜，和连接反射镜转轴的光电编码器组成。通过算法，DSP芯片将激光测距信息和光电编码器测角信息转换为目标点的直角坐标系下的坐标。反射镜的转动可以令仪器获得踏面截面上所有的点的坐标，从而组成踏面曲线，计算出车轮踏面外形尺寸。文章对仪器的理论精度进行了分析，并且设计了仪器的外形，研究了最佳安装位置。同时完成了软件编程，器件选型，电路图绘制等工作，基本完成了仪器的开发工作。并且在实验平台上，使用开发板对设计方案进行了验证，同时对测

3、量结果做了分析。数据结果表明该仪器可以完成车轮外形的测量，并且获得相应的踏面曲线，具有一定的借鉴价值和应用前景。关键词：车轮踏面；DSP．TMS320F2812；激光测距传感器；光电编码器西南交通大学硕士研究生学位论文第ff页AbstractRailwayindustryisinahighspeeddevelopmentinChina．Thehighspeedlocomotiveshavebeenthemainforceinpassengertransportation，andplentyofrailwayandsubwayisunderbuilding．Al

4、ongwiththespeedimprovement，thesafetyoflocomotiveoperationhasconcentratedmoreandmorefocus．Asoneoft．heessentialpartsoflocomotive，theconditionofwheelshasabiginfluenceonthesafety,andtherefore，almosteverycountry’Sgovernmentpayslotsofattentiontothetaskofmonitoringwheels．Rightnow,therearev

5、ariouskindsofdeviceswhichareusedformonitoringwheels．Inthispaper,themainpurposeistodesignandanalyzeanewportablemeasuringdevice，whichisusedformeasuringwheelprofile，andbasedonlaserdistancemeasuringsensorandDSP—TMS320F2812controlchip．Ithasrealizedtheessentialfunctions，includingdatacolle

6、cting，calculatingdata，transmittingdata，anddisplaying．Basedontheabundantpre-researching，andaccordingtothefeaturesoflasersensorandwheelthreadshape，thispaperproposesareasonabledesignproposal．Thedeviceconsistsofalasersensor,whichisfixedonthedevice，amirror,whichreflectsthelaserlight，anda

7、photoelectricencoder,whichistiedtotheaxisofthemirror．Throughthecalculatingalgorithm，theDSPchipwilltransformtheinformation，collectingfromlasersensorandencoder,tothecoordinatesunderrectangularcoordinatesystem．Bypivotingthemirror,thedevicecanreceiveallthecoordinateofpointsonthethreadsu

8、rface，andthendrawth