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创新性!激光传感器用于测量轨道转向架车轮的横向位置


  来源: MEMS 时间:2020-03-31 编辑:清风
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英国公司SET Limited在一项开创性的铁路牵引技术项目中,使用Micro-Epsilon的激光三角测量传感器测量轨道转向架轮相对于轨道头的横向位置。

ActiWheel是一种创新的牵引系统,它利用人工智能引导火车沿着铁轨行驶,从而实现更快,更平稳,更经济的铁路行驶。该解决方案可能会大大改变铁路车辆在铁路上行驶的方式。正如SET Limited的总监Martin Whitley解释的那样:“可以控制这种革命性的车轮电动机,在一侧或另一侧产生更多的驱动力,以使轮对沿轨道的中心线向下移动。在过去的200年中,传统的铁路车辆只有实心的轴和轮锥提供了这种能力,从而驱动了一些折衷方案出现。我们要做的是将这项技术实现为未来铁路乘用车的首选技术。”

在ActiWheel解决方案中,电动机集成在车轮中,这意味着在这两者之间没有传动装置,每个车轮和车轴都没有的轴承之外没有运动部件。另外,由于没有摩擦制动系统,因此将大大减少所需的维护量。

SET Limited的技术总监Neil Cooney表示:“铁路基础设施面临的最大问题之一是滚动接触疲劳(RCF),这是由于车轮与铁路之间的接触能量所致。滚动接触疲劳的情况总是很严峻,并且总是至少在一个微尺度上超过了车轮的屈服应力。”

“主动偏转车轮以及主动转矩控制功能,可以在轨道的最佳位置管理接触斑块,实际上消除了RCF。这是因为理想的"接近径向"转向可将接触片中的能量降低到不发生RCF且磨损很小的程度。”

ActiWheel是一个非常高的可靠性,非常耐用的系统,Cooney希望他的轮子的使用寿命比传统装置长四到十倍。几乎没有磨损,这意味着导轨没有损坏,车轮也没有损坏。该解决方案也是轻量级的,这意味着加速和减速火车要容易得多,并且为乘客提供了额外的承载能力。

在过去的九个月中,ActiWheel已完成了技术演示项目的进度。以前的伦敦地下火车只有一个车厢,八个车轮上均装有ActiWheel系统。Cooney说,该项目是成功的,结果证明磨损和RCF几乎可以忽略不计。该项目已经引起了业界的极大关注,SET Ltd致力于开发网络导轨系统。

对于该项目,每个ActiWheel系统都包含一个optoNCDT1420激光三角测量传感器。“ ActiWheel系统的关键部分是了解车轮相对于导轨的横向位置。这样我们就可以控制车轮,避免法兰与导轨头接触。”库尼解释道。“我们实际上是在使用传感器来确认我们的复杂控制器是否在正常工作。”

具有集成控制器的optoNCDT1420激光三角测量传感器专为高精度,高速,动态位移,距离和位置测量应用而设计。测量速率可调节至4kHz。一系列不同的输出信号使传感器可以轻松集成到工厂或机器控制系统中。除了模拟电压和电流输出外,数字RS422接口还提供了与传感器的距离信息。所有optoNCDT1420传感器均使用Web界面进行操作,以快速设置和配置传感器。optoNCDT1420的其他功能包括视频信号显示,信号峰值选择和可自由调节的信号平均,从而可以优化测量任务。感兴趣区域(ROI)功能可滤除背景信号噪声。


SET工程师构建了一个特殊的框架,该框架位于火车的轮轴下方。optoNCDT1420传感器安装在距导轨头400mm的位置,正好在法兰半径之前,直接指向导轨头。来自传感器的测量数据通过4~20mA输出到ActiWheel控制系统。

“我们最初向Micro-Epsilon寻求合适的传感器,而给我们展示了optoNCDT1420传感器的应用工程师印象深刻。该传感器在灵活性,分辨率和耐用性方面满足了我们所有的技术要求。我们测量的精度低至0.1mm,横向移动最大可达到20mm,” Cooney说。

“在演示器项目和我们测试ActiWheel系统的其他项目中,传感器的表现都非常好。即使在有灰尘,污垢和湿气的火车下面的恶劣环境中,它们也很可靠。无论是寒冷,潮湿,下雨天还是晴天,它们都能可靠地运行。在演示项目中,经过数千英里的测试,我们甚至不必清洁传感器。”

“如果我们需要将传感器用于其他应用,我们可以自行校准它们并相应地优化其性能。过滤功能给我们留下了深刻的印象,该功能可以过滤掉轨道头上的灰尘,灰尘,油脂和弯曲金属碎片产生的噪音,这意味着我们可以信赖测量数据。”


关键词:激光传感器 测量 测试    浏览量:387

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