خلاصه اختراع

به منظور تعيين خرابي هاي بوجود آمده در چرخ قطار،مي بايست به صورت دوره اي، چرخ مورد بازرسي قرار گيرد. همچنين بسيار اهميت دارد كه در طول مدت بهره برداري، تاريخچه اي از سايش آن تهيه و نگهداري شود. بنابراين وجود يك سيستم اندازه گيري دقيق در فرايند نظارت و بازرسي بسيار مفيد واقع مي شود. در اين اختراع، روش غيرتماسي جديدي براي اندازه گيري پارامترهاي هندسي چرخ قطار بر پايه بينايي ماشين ارائه مي گردد.استخراج دقيق پروفيل چرخ قطار با استفاده از دو باريكه ي ليزري موازي و بر اساس روش مثلث بندي صورت مي گيرد. اين الگوريتم براي اولين باردر اندازه گيري سه بعدي پروفيل مورد استفاده واقع شده است.اندازه گيري به صورت آزادانه و در هر موقعيتي از فضا از روي تصاوير دو بعدي انجام مي شود. اين روش بر خلاف روش هاي ديگر نيازي به نصب هيچ گونه نگهدارنده اي بر روي چرخ قطار ندارد. سامانه اي بر پايه ي اين الگوريتم ساخته شده است. كاليبراسيون چنين سيستمي شام لاستخراج دو سري از پارامترهاست.يكي پارامترهاي مربوط به صفحات ليزري و ديگري پارامترهاي مربوط به دوربين مي باشد. ابتدا كاليبراسيون دوربين بر اساس روش فتوگرامتريك و با استفاده از الگوريتمي با سرعت بالا براي حل معادلات پيچيده در مدل كاليبراسيون صورت مي گيرد. سپس پارامترهاي صفحات ليزري با انطباق صفحه اي بر نقاط ليزر، تعيين مي شوند. به منظور كاهش خطا در كاليبراسيون، قيد توازي دو صفحه ليزري اضافه مي گردد. در اينجا،كاليبراسيون تنها با استفاده از يك صفحه ي تخت انجام مي شود. اين صفحه مي تواند به طور آزادانه در هر موقعيتي از فضا قرار گيرد. در نتيجه نياز به قطعات مكانيكي دقيق كاهش مي يابد.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

به منظور تعیین خرابی های بوجود آمده در چرخ قطار،می بایست به صورت دوره ای، چرخ مورد بازرسی قرار گیرد. همچنین بسیار اهمیت دارد که در طول مدت بهره برداری، تاریخچه ای از سایش آن تهیه و نگهداری شود. بنابراین وجود یک سیستم اندازه گیری دقیق در فرایند نظارت و بازرسی بسیار مفید واقع می شود.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

چرخ قطار و برهم کنش آن با ريل، نقش اساسي در ميزان خطرات ناشي از عدم پايداري جانبي قطار به عهده دارد بنابراين لازم است تا پارامترهاي مختلف مربوط به چرخ، به طور مداوم و با دقت بالا اندازه گيري شوند. مهمترين اين پارامترها، مقطع عرضي چرخ قطار است که براي اندازه گيري آن نياز به تکنيکهاي اندازه گيري سه بعدي مي باشد. بنابراين اندازه گيري مقطع چرخ، مقايسه آن با حالت بهينه و تعويض چرخ معيوب، مشکلات ناشي از نرخ سايش بالا، عدم پايداري (خروج از خط) و اثرات خستگي ريل را کاهش مي دهد. اين مشکلات در صورت وجود منجر به افزايش هزينه و عدم اطمينان در ناوگان مي شود. نکته مهم در تماس چرخ و ريل، شکل مقطع چرخ مي باشد، که بايد آنرا به صورت مداوم و با دقت بالا اندازه گيري نمود. براي اين کار نياز به يک اسکنر سه بعدي است. دستگاهی بر پایه لیزر موازی دوبل ساخته شده است که شامل دو دوربین و چهار عدد لیزر می باشد. دوربین ها وظیفه تصویربرداری از دو باریکه لیزری تابیده شده بر روی چرخ را انجام می دهند. از کالیبراسیون دستگاه به منظور تبدیل مختصات پیکسلی در یک عکس به مختصات فیزیکی استفاده می گردد. طول فلنج و پروفیل چرخ قطار، اندازه گیری و مقایسه می شوند. نتایج حاصل از دستگاه ساخته شده نشان می دهد که سیستم اندازه گیری با استفاده از پرتوی لیزری دوبل و بر پایه بینایی ماشین، اندازه گیری پارامترهای هندسی چرخ قطار را در هر موقعیت فضایی سنسور نسبت به چرخ،با دقت بالا انجام می دهد. این سیستم نیاز به هیچ نوع راهنمایی که بر روی چرخ قطار نصب شود، ندارد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

کارايي ناوگان ريلي مي تواند به طور قابل ملاحظه اي با رابطه ميان شکل چرخ و شکل ريل تحت تاثير قرار بگيرد. خواص سينماتيکي چرخ و سطح تماس ريل، مانند شعاع چرخش و زواياي حمله، بر اثر حرکات عرضی چرخ قطار تغيير مي کند. ماهيت عملکرد آن بستگي به قيود هندسي ميان چرخ و ريل و مکان عرضي چرخ قطار دارد که بر اساس مقطع عرضي چرخ و ريل تعيين مي شود. با مطالعه ويژگي هاي هندسي تماس چرخ و ريل، اين امکان وجود دارد که در مورد رفتار ديناميکي چرخ قطار و خواص ديناميکي مانند پايداري ناوگان نظر داد. شکل مقطع هاي چرخ و ريل، علاوه بر خواص سينماتيکي و ديناميکي چرخ قطار، خواص فيزيکي مانند تنش هاي ناشي از تماس چرخ و ريل، خزش و سايش را تعيين مي کنند. بنابر اين اندازه گيري مقطع چرخ، مقايسه آن با حالت بهينه و تعويض چرخ معيوب، مشکلات ناشي از نرخ سايش بالا، عدم پايداري (خروج از خط) و اثرات خستگي ريل را کاهش مي دهد. اين مشکلات در صورت وجود، منجر به افزايش هزينه و عدم اطمينان در ناوگان مي شود. نکته مهم در تماس چرخ و ريل، شکل مقطع چرخ مي باشد که بايد آنرا به صورت مداوم و با دقت بالا اندازه گيري نمود.