一种基于激光测速仪的滚轮直径检测装置的制作方法

1.本实用新型属于滚轮检测领域，具体涉及一种基于激光测速仪的滚轮直径检测装置。


背景技术：

2.随着出租车的普及，以及人们生活水平的不断提高，人们搭载出租车的频率也逐渐增加，而在出租车内大多都是通过计价器内计算的公里数来以及每个公里的单价来决定整体的价格，但计价器在长时间实用后，其显示的公里数容易产生误差，因此，需要对计价器进行定期的计量检定，从而对计价器的误差进行修正。
3.目前，针对出租车计价器的检定主要通过滚轮式检定装置配合车辆车轮来进行。通常情况下，上述滚轮式检定装置包括一对滚轮，即主滚轮和副滚轮，利用汽车车轮在两两滚轮之间的转动，通过对主动轮旋转圈数以及周长的计算，从而计算汽车行驶的距离，最后与计价器上的公里数进行对比，以此达到判断计价器是否存在误差。
4.但是，主滚轮在长时间使用后，其表面容易产生磨损、变形等现象，导致主滚轮的半径发生变化，进而直接影响上述检测结果的准确性。因此，在滚轮式检定装置的使用过程中，需要定期对主滚轮或者副滚轮的直径进行测量，保证两者的直径满足标准检测的需要。在现有的检测过程中，应用较多的方式为人工检测，即人工采用卷尺缠绕主滚轮一圈的方式来测量其周长，或者通过卡尺对主滚轮的直径进行测量。上述方式虽然能一定程度上实现主滚轮直径的测量，但是其测量精度较差，对测量人员的作业水平要求较高，存在较大的测量误差，无法准确完成主滚轮的直径检测过程，导致出租车的计价器标定难度增大，标定成本增加。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，能实现对主滚轮的直径准确的测量，减少测量误差小，提高测量效率。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，包括线速度测量机构、角速度测量机构和靶标；
7.所述线速度测量机构包括正对待测滚轮设置的激光测速仪，用于在所述待测滚轮转动时向其外周发射激光测量光束，并以此测量待测滚轮外周面相应点位的切向线速度；
8.所述角速度测量机构设置在所述待测滚轮的一侧，用于识别设置于所述待测滚轮外周或者端面上的靶标，并根据相邻两次识别过程所经历的时间得到所述待测滚轮的角速度。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述待测滚轮的轴线水平设置，并对应所述线速度测量机构设置有安装支架；
10.所述安装支架跨设在待测滚轮的两侧。
11.作为本实用新型的进一步改进，其中，所述安装支架的底部活动设置；
12.和/或
13.所述安装支架上设置有升降机构，使得所述线速度测量机构可在该安装支架的带动下往复升降。
14.作为本实用新型的进一步改进，在所述安装支架上设置有xy轴移动机构；
15.所述线速度测量机构设置在该xy轴移动机构上，并可在该xy轴移动机构的带动下进行xy轴平面上的水平位移。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述角速度测量机构安装于三脚架上，所述三脚架放置在待测滚轮旁的地面上，用于支撑角速度测量机构并使其与靶标对准。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述线速度测量机构还包括激光测距仪，用于测定所述线速度测量机构与所述待测滚轮外周表面的距离。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述角速度测量机构包括计时器和彼此对应设置的激光发射器、激光接收器；
19.所述激光发射器用于向所述靶标发出激光束，且所述激光接收器用于接收由所述靶标反射后的激光束；
20.所述计时器与所述激光接收器电连接，用于计量所述激光接收器检测出两次激光束所经历的时间。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述待测滚轮为用于检定汽车车轮直径的标准轮，其水平设置在地面凹坑中，且该待测滚轮的顶部突出于地面。
22.作为本实用新型的进一步改进，所述靶标固定设置或者可拆卸设置在所述待测滚轮上。
23.作为本实用新型的进一步改进，所述待测滚轮的表面或者端面上开设有容置槽，所述靶标容置于所述容置槽中；
24.或者所述靶标为磁吸单元，其可磁吸贴附在所述待测滚轮的表面或者端面上。
25.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
26.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
27.(1)本实用新型的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，其通过角速度测量机构和线速度测量机构针对待测滚轮的组合设置，使得待测滚轮在转动时，线速度测量机构能够对待测滚轮外周面上的切向线速度进行检测，角速度测量机构则能够配合靶标检测出该待测滚轮的角速度，从而完成待测滚轮外周直径的检测，代替了传统通过人工检测的方式，使得其检测结果更加准确，降低了检测中产生的误差，并有效提高了检测效率。
28.(2)本实用新型的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，其通过针对线速度测量机构设置的安装支架，配合安装支架上设置的xy轴移动机构，使得线速度测量机构能够在xy轴移动机构的带动下进行xy轴平面上的水平移动，从而调节线速度测量机构的位置，不仅能够便于线速度测量机构在待测滚轮上方的定位，还能够通过调整线速度测量机构的位置对待测辊筒外周面上的不同位置进行检测，而且通过可竖向升降的安装支架还能够调节线速度测量机构与待测滚轮顶部之间的距离，以此使得装置能够适用于的不同直径大小的滚轮，其适用范围更广。
29.(3)本实用新型的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，其通过靶标在待测滚轮上的不同的设置形式，使得工作人员能够根据使用需求选择不同靶标的设置方式，可将其直接固定或可拆装的设置在待测滚轮上，以满足不同的使用需求。
30.(4)本实用新型的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，其通过角速度测量机构和线速度测量机构对待测滚轮的角速度和线速度进行检测，并通过检测结果计算出该待测滚轮的直径，代替了传统人工测量的方式，不仅有效提高了检测效率，还提升了滚轮直径检测的精度，降低了滚轮直径测量的误差，具有较好的实用价值和应用前景。
附图说明
31.图1是本实用新型实施例中基于激光测速仪的滚轮直径检测装置的正视剖面图；
32.图2是本实用新型实施例中基于激光测速仪的滚轮直径检测装置的侧视剖面图；
33.图3是本实用新型实施例中基于激光测速仪的滚轮直径检测装置的主视图；
34.图4是本实用新型实施例中滚轮直径检测装置的一种靶标装配图；
35.图5是本实用新型实施例中滚轮直径检测装置的吸附式靶标的剖视图；
36.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
37.1、地面；2、安装支架；3、xy轴移动机构；31、x轴移动组件；32、y轴移动组件；4、线速度测量机构；5、角速度测量机构；51、激光接收器；52、激光发射器；6、三脚架；7、驱动轴；8、待测滚轮；81、螺纹槽；82、磁性外环；9、靶标；91、螺杆；92、磁条。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.实施例：
44.请参阅图1、图2和图3，本实用新型优选实施例中的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，该检测装置中设置有线速度测量机构4、角速度测量机构5和设置在待测滚轮8上的靶标9，线速度测量机构4正对待测滚轮8设置，以用于对待测滚轮8外周面切角方向上的线速度进行测量，角速度测量机构5用于识别待测滚轮8上的靶标9，并根据相邻两次识别过程所经历的时间来测量待测滚轮8的角速度，从而结合待测滚轮8的角速度和线速度推算出该待测滚轮8测定位置的直径大小。
45.在一个具体的应用场景中，待测滚轮8为用于测定轮胎直径的标准轮，该待测滚轮8的轴线呈水平设置，且该待测滚轮8内设置有驱动轴7，以用于与外部传动机构连接并带动待测滚轮8转动，待测滚轮8设置在地面1底部开设的凹坑中且待测滚轮8的顶部部分突出地面1设置，此时线速度测量机构4设置在待测滚轮8的上方，其正对待测滚轮8的顶部，而角速度测量机构5直接摆放在地面1上。
46.以下，结合上述应用场景下的待测滚轮8的直径检测过程进行优选实施例中技术方案的介绍。
47.在优选实施例中，线速度测量机构4安装于横跨待测滚轮8的安装支架2上，以其实现线速度测量机构4在待测滚轮8上方的设置。
48.更详细地，在上述优选实施例中，安装支架2的底部活动设置，例如，在安装支架2的底部设置万向轮，从而带动安装支架2运动。同时，安装支架2还可在上述基础上设置为可沿竖向进行升降的支架，其升降结构可优选设置成如图1中所示的套筒式升降结构，通过安装支架2的竖向升降调节，可以改变线速度测量机构4的竖向高度，使得线速度测量机构4不仅可以与待测滚轮8不同部位对正，还能有效适用于不同直径大小的滚轮，使得设备的适用范围更广。
49.进一步地，在如图1和图2中所示的优选实施例中，安装支架2上还设置有xy轴移动机构3，相应地，线速度测量机构4设置在xy轴移动机构3的底部。通过xy轴移动机构3的大洞，可以对应调整线速度测量机构4在待测滚轮8上方的位置，以此实现线速度测量机构4对待测滚轮8表面不同位置的对正，从而完整待测滚轮8轴向不同区域直径的测量，保证测量结果的准确性。需要说明的是，xy轴移动机构3由x轴移动组件31和y轴移动组件32组成，两者的具体设置均可通过现有技术快速实现，故在此不做赘述。
50.进一步地，优选实施例中的线速度测量机构4包括激光测速仪，以其对应检测待测滚轮8顶部的切向线速度。同时，在一个具体的优选实施例中，线速度测量机构4中还设置有激光测距仪，用于检测激光测速仪与待测滚轮8之间的距离，从而快速实现待测滚轮8测速位置的确定，保证线速度测量机构4检测位置的准确性。在实际使用时，上述激光测速仪和激光测距仪均可采用现有技术中的成熟技术，故在此不做赘述。
51.如图1和图2中所示，优选实施例中的角速度测量机构5通过三脚架6支撑在待测滚
轮8一侧的地面1上，其设置位置可以灵活调节，确保角速度测量机构5实际使用时可以与靶标9快速对准。
52.具体而言，优选实施例中的角速度测量机构5包括激光发射器52、激光接收器51和计时器，激光发射器52能够对待测滚轮8的表面发出入射光，入射光由设置在待测滚轮8表面的靶标9反射，最后通过激光接收器51接收，以此识别靶标9的位置。通过两次检测靶标9的位置，结合两次检测经历的时间，便可准确获取待测滚轮8的转动角速度。
53.进一步地，在如图1和图2中所示的优选实施例中，靶标9固定设置在待测滚轮8的表面，角速度测量机构5设置在其一侧。
54.在一个具体的实施例中，靶标9通过塑封的方式固定到待测滚轮8的外周表面。当然，可以理解，在实际安装的过程中，靶标9的安装方式包括但是不限于上述通过塑封的方式，还可以通过其他的固定方式安装到待测滚轮8的外周表面，例如焊接、粘贴等方式，只要能够保证靶标9能够稳定的固定到待测滚轮8的外周表面即可。
55.进一步地，在如图4和图5所示的优选实施例中，靶标9还可以通过可拆装的方式固定到待测滚轮8的端面或外周表面，以用于在不使用时将靶标9从待测滚轮8上取下，从而延长靶标9的使用寿命，同时也便于后续靶标9损坏后对其进行更换。
56.在一个具体的实施例中，对应靶标9设置有螺杆91，靶标9设置在螺杆91的端部上，相应的，待测滚轮8侧端面的螺纹槽81，如图4所示，螺纹槽81与螺杆91之间采用螺纹连接的方式连接在一起，以此通过螺纹连接的方式对靶标9进行安装，以便于后续对靶标9的更换，同时还能够保证靶标9在安装后的稳固性，防止靶标9在待测滚轮8转动时掉落。
57.在另一个具体的实施例中，对应靶标9设置有磁条92，相应的，待测滚轮8的表面设置有磁性外环82，如图5所示，使得靶标9能够磁吸的方式固定到磁性外环82上，从而对靶标9进行快速的安装，同时也便于后续的更换。
58.不难看出，当待测滚轮8每旋转一圈时，靶标9则对入射光进行一次反射，使得激光接收器51收到一次脉冲信号。在此基础上，通过测量时间t内经历的脉冲次数n，并推算出相邻两次接收到脉冲信号的时间差值，并在此基础上通过下列公式完成对待测滚轮8角速度的计算。
59.在优选实施例中，t为从接收到第一个脉冲信号上升沿时刻t1到接收到第n个脉冲信号上升沿时刻t2的时间间隔。此时，待测滚轮8表面t时刻的角速度为：
[0060][0061]
式中，ω
τ
为主滚轮在τ时刻的瞬时角速度，ν为旋转角度测量单元接收到的脉冲个数。
[0062]
同时，待测滚轮8表面在t时的刻的瞬间线速度v
t
为；
[0063][0064]
式中，f
dt
为滚轮在t时刻的表面运动产生的激光频率，λ为ldv的光源波长，θ为两束入射光之间的夹角。则在t
1-t2时刻内，滚轮转过的长度为：
[0065][0066]
由公式v＝ω
·
r可得：
[0067]v·
t＝ω
·
t
·rꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0068]
结合公式(1)、公式(2)、公式(3)、公式(4)可知，滚轮的直径d为：
[0069][0070]
式中，r为待测滚轮8的半径。
[0071]
通过待测滚轮8转动过程中线速度、角速度的对应测量，结合上述公式的计算，可以得到待测滚轮8轴向某一位置处的直径。同时，通过待测滚轮8轴向不同位置处上述参数的对应测量，再结合上述公式中的对应计算，便可以得到待测滚轮8轴向不同位置处的直径，从而得到待测滚轮8的整体尺寸，进而准确判断待测滚轮8各位置是否存在磨损、变形。
[0072]
本实用新型中的基于激光测速仪的滚轮直径检测装置，其通过角速度测量机构和线速度测量机构对待测滚轮的测量结果进行计算，从而推算出待测滚轮的直径大小，代替了传统人工测量的方式，其整体测量精度高，误差小且适用范围广，仅需移动装置位置即可对不同直径大小以及不同位置处的待测滚轮进行测量，具有较好的实用价值和应用前景。
[0073]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。