新型高精度激光轮对检测装置的传感器原理及应用
导语：本文介绍了一套光机电一体化火车轮对自动检测系统，采用了高精度激光位移测量、高速同步采样等多项新技术。该系统不仅能够迅速检测出轮对的外形参数，而且能够解决目前最为关键的踏面参数检测问题。
摘要：本文提出了一种新型高精度激光轮对检测装置，该装置基于传感器原理和应用论文，通过采用ＣＣＤ摄像头、大量程高精度激光位移传感器以及高速同步采样、数字滤波和曲线拟合等先进技术实现了包括控制总成和机械总成在内的光机电一体化的火车轮对检测及诊断系统。该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、测量精度高等优点，对于铁路货车轮对和滚动轴承组装及检修规则有重要意义。
关键词：自动检测 激光位移测量 同步采样 数字滤波 货车轮对
测量系统简述
本系统是能全自动测量铁路车辆輪對幾何參數並實現計算機自動化管理的裝置。測定系統採用了大容量、高分辨率CCD攝影頭與大量範圍高準確性激動傳感器，以及高速同步採樣技術，以確保測定結果之準確性。此外，本系統還配備了伺服電機來控制檢測頭之運動，並且通過數據處理算法（如數字濾波與曲線擬合）來提高測定結果之準確性。
系統工作原理簡介
2.1 隨動執行機構
螺旋滾珠軸承與直線滑動導軌組成的機械傳遞系統安裝在伺服電機上，而激勵傳感器安裝在滑座上。在電腦指令下，伺服電機將帶動滑座沿著直線導軌移動，使得探傷頭可以從不同角度掃描被測件表面。
2.2 測定控制電路
通過微處理單元（MCU）的輸出端口驅動執行部分，使車輪到達預設位置，此時啟動伺服電機開始掃描進行調查。當被調查物件尺寸發生變化時，探傷頭與探傷點距離也會隨之改變，其輸出的信號則會隨之改變，這些信號經過A/D轉換後送入微處理單元，此為車輪徑向資料。而同時，由於伺服電機提供的一定的反馈脈衝數，每隔20個計數脈衝（對應0.1毫米），通過A/D轉換器對探傷點距離進行採樣，這樣就實現了同步採樣。
系統檢測與管理軟體
3.1 軟體系統簡述
軟體主要負責接收從硬件設備傳送過來的資料，並將其解析為有關車輛輪對幾何參數信息。此外，它還能夠產生圖像，用於顯示車輛輪對狀態，并且能夠自動打印這些信息到紙張卡片上供未來使用者查看。
3.2 軟體模組及其功能
監控模塊是該軟體核心部份，其主要包括主界面顯示模塊、資訊處理模塊以及通訊子程序等。
主界面顯示模塊負責顯示各種相關資訊，如車輛狀態、檢查進程中所需操作以及其他相關警告或提示。
資訊處理模塊負責分析並儲存所有必要資訊，並根據需要生成報告。
通訊子程序則負責維持硬件設備間有效通信，以便即時更新其狀態并相互協作運作。
4 結論：
總結而言，本研究提出了一個集成了高度智能化和自動化特性的火車輪對檢測系統。本系統具有優異性能，可滿足現代鐵路運輸中的快速檢測需求。此外，因其設計靈活，可以輕易地整合進現有的交通管理平台中，因此具有一定的發展潛力。
