一种激光位移传感器用多自由度调节基座的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆轮对尺寸检测技术领域，具体而言，涉及一种激光位移传感器用多自由度调节基座。


背景技术：

2.随着轨道交通的发展和列车的不断提速，其安全问题也不断突出。轮对作为承载列车的重要部件，其在轨道交通车辆在高速运行中需要承受来自车体和钢轨的复杂作用力，而且轨道线路经常被雨水，油污甚至化学制剂腐蚀；长期如此不可避免的会产生踏面磨损甚至擦伤，剥落。在轨道交通车辆的日常运营中，频繁的加减速，制动等都会使轮对磨损的速度加快。轮对磨损严重不仅会产生轮轨噪声，降低乘客的舒适性，甚至影响列车的性能和运行的安全性，对乘客的生命安全产生严重的威胁。因此实现轨道交通车辆轮对几何参数的快速，智能，准确检测尤为重要。
3.为了适应动态在线智能化检测，目前，行业内普遍使用2d激光位移传感器作为终端数据采集设备。2d激光位移传感器通常采用激光三角法来实现物体位移检测，其工作原理：激光发射器通过光学系统将可见激光束射向车轮踏面，经被测目标反射的激光通过接收端的光学系统，作用于内部的cmos感光器件上，感光器件可以根据不同的距离和角度判断该反射点。信号处理器根据该反射角及激光点到感光器件之间的距离，即可测出传感器与车轮踏面之间的距离。2d激光位移传感器利用线激光，实现对被测目标的线性扫描，获取被测物的外形轮廓各点的位移。轮对几何尺寸对车辆的安全运营有重要的影响，对轮对几何参数检测的精度要求极高。一般的2d激光位移传感器的精度完全可以满足，但是受限于道床土建环境的复杂影响，对激光位移传感器的安装提出了较高的精度要求。因此，实现2d激光位移传感器的多自由度安装具有重要意义。
4.zongyi xing在online detection system for wheel-set size of rail vehicle based on 2d laser displacement sensors中采用激光位移传感器测量轮对踏面廓形数据，但是每个传感器安装基座的自由度为0，只能依靠整套检测设备底部的螺栓实现调节，过程不仅复杂，且在使用多个激光位移传感器的情况下没有实现解耦，存在一定的局限性。


技术实现要素：

5.本实用新型在于提供一种激光位移传感器用多自由度调节基座，其能够缓解上述问题。
6.为了缓解上述的问题，本实用新型采取的技术方案如下：
7.本实用新型提供了一种激光位移传感器用多自由度调节基座，包括由下至上依次布置的预埋底板、调平底板、横向调节底板、纵向调节底板和中间件；所述调平底板和预埋底板通过第一调节结构连接，能实现所述调平底板绕xoy坐标系的y轴转动，绕xoy坐标系的x轴转动，绕xoy坐标系的z轴转动，和沿xoy坐标系的z轴平动，所述xoy坐标系的原点位于所
述调平底板的中心；所述横向调节底板和调平底板通过第二调节结构连接，能实现所述横向调节底板沿所述y轴平动；所述纵向调节底板包括平面和斜面，所述纵向调节底板的平面和横向调节底板通过第三调节结构连接，能实现所述纵向调节底板沿所述x轴平动；所述中间件包括平面和斜面，其斜面用于固定激光位移传感器，其平面通过固定结构固定连接于所述纵向调节底板的斜面；所述中间件的斜面倾斜于所述纵向调节底板的斜面，且与所述纵向调节底板的斜面倾斜方向平行；所述中间件的平面平行于所述纵向调节底板的斜面；所述纵向调节底板的平面、所述横向调节底板以及所述调平底板平行。
8.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一调节结构包括第一锁紧螺钉，调平螺钉，设置于所述预埋底板的第一锁紧螺纹孔，设置于所述调平底板的第一腰型孔，以及设置于所述调平底板的调平螺纹孔；所述调平螺钉一一对应的螺纹连接于调平螺纹孔，且下端支撑于所述预埋底板；所述第一腰型孔为沉头孔，且与所述第一锁紧螺纹孔一一对应；所述第一锁紧螺钉一一对应的沉头安装于所述第一腰型孔，且下端一一对应的螺纹连接于所述第一锁紧螺纹孔，所述第一锁紧螺钉和第一腰型孔之间具有水平方向的调节间隙；所述调平底板为各直角部均设置一所述第一腰型孔的矩形板，所述第一腰型孔的长径倾斜于所述调平底板的直角边，沿每一直角边长度方向均依次设置至少两个所述调平螺纹孔；所述调平底板的相邻两直角边分别沿所述y轴和x轴布置。
9.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二调节结构包括第二锁紧螺钉，设置于所述横向调节底板的第二腰型孔，和设置于所述调平底板的第二锁紧螺纹孔；所述第二腰型孔的长径方向与所述y轴平行；对于每一所述第二腰型孔，其下方均沿y轴方向设置有一排所述第二锁紧螺纹孔；所述第二锁紧螺钉安装于所述第二腰型孔，且下端螺纹连接于对应的所述第二锁紧螺纹孔。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第三调节结构包括第三锁紧螺钉，设置于所述纵向调节底板的平面的第三腰型孔，设置于所述横向调节底板的第三锁紧螺纹孔，所述第三腰型孔和第三锁紧螺纹孔一一对应；所述第三锁紧螺钉安装于所述第三腰型孔，且下端螺纹连接于对应的所述第三锁紧螺纹孔。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述固定结构包括第四锁紧螺钉，设置于所述中间件的平面的第一光孔，和设置于所述纵向调节底板的斜面的第四锁紧螺纹孔，所述第一光孔和第四锁紧螺纹孔一一对应；所述第四锁紧螺钉连接于所述第一光孔和螺纹孔。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.基座的自由度调节主要通过调平底板，横向调节底板和纵向调节底板的自由度调节实现，通过三块底板可以实现传感器在空间上的六个自由度，调节方便，为纯机械设计，可靠性好。相比较于现有技术，本专利能够适应更加复杂的道床土建环境，更加便于传感器的安装和后期维护，提高了安装精度和检测的精度。
14.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是实施例所述多自由度调节基座的应用分解结构示意图；
17.图2是实施例所述预埋底板的结构示意图；
18.图3是实施例所述调平底板的结构示意图；
19.图4是实施例所述横向调节底板的结构示意图；
20.图5是实施例所述纵向调节底板的结构示意图；
21.图6是实施例所述中间件的结构示意图；
22.图7是实施例所述多自由度调节基座的应用装配结构示意图；
23.图中：1-预埋底板，11-第一锁紧螺纹孔，2-调平底板，20-第一腰型孔，21-调平螺纹孔，22-第二锁紧螺纹孔，23-调平螺钉，24-第一锁紧螺钉，3-横向调节底板，30-第二腰型孔，31-第三锁紧螺纹孔，32-第二锁紧螺钉，4-纵向调节底板，40-第三腰型孔，41-第四锁紧螺纹孔，42-第三锁紧螺钉，5-中间件，50-第一光孔，51-第二光孔，52-第四锁紧螺钉，6-激光位移传感器，60-第五锁紧螺钉。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
27.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.实施例
29.请参照图1～7，本实施例公开了一种多自由度调节基座，用于安装激光位移传感器6。
30.多自由度调节基座由下至上包括预埋底板1，调平底板2，横向调节底板3，纵向调节底板4和中间件5。
31.在使用时，预埋底板1提前预埋于轨道道床，预埋底板1设置有第一锁紧螺纹孔11。
32.如图2所示为调平底板2示意图，调平底板2设置有第一腰型孔20、调平螺纹孔21和第二锁紧螺纹孔22。
33.在本实施例中，第一腰型孔20、调平螺纹孔21均有四个，对称设置于调平底板2上。
34.每一调平螺纹孔21装配一下端支撑在预埋底板1表面的调平螺钉23，用于调节调平底板2相对于预埋底板1的姿态。
35.图7所示的xoy坐标系的原点位于调平底板2的中心，z轴与调平底板2的中轴线重合，该姿态调节包括沿着图7所示的z轴平移，绕图7所示的z轴转动，绕图7所示x轴的转动，以及绕图7所示y轴转动。
36.z轴平移调节：将四个调平螺钉23相对于调平底板2沿z轴移动轴向移动相同距离，在该调节过程中，第一锁紧螺钉24需与之配合，需要进行不阻碍调平底板2移动的操作，完成调节后再完全锁紧。
37.绕z轴转动调节：松开第一锁紧螺钉24，使第一锁紧螺钉24的头部不压紧于第一腰型孔20的沉头部，由于第一锁紧螺钉24和第一腰型孔20之间具有水平方向的调节间隙(包括第一锁紧螺钉24头部与第一腰型孔20沉头段侧壁之间的调节间隙，和第一锁紧螺钉24杆部与第一腰型孔20的螺钉杆部贯穿段侧壁之间的调节间隙)，因此，此时便可直接绕z轴转动调平底板2，之后再锁紧第一锁紧螺钉24即可。
38.绕x轴的转动调节：由于第一锁紧螺钉24和第一腰型孔20之间具有水平方向的调节间隙，因此能实现绕x轴的转动调节，该调节角度较小，一般为几度，具体是将靠左的一对调平螺钉23相对于调平底板2沿z轴移动相同距离，同时靠右的一对调平螺钉23相对于调平底板2保持不动，或者将靠右的一对调平螺钉23相对于调平底板2沿z轴移动轴向移动相同距离，同时靠左的一对调平螺钉23相对于调平底板2保持不动。
39.绕y轴的转动调节：由于第一锁紧螺钉24和第一腰型孔20之间具有水平方向的调节间隙，因此能实现绕x轴的转动调节，该调节角度较小，一般为几度，具体是将靠前的一对调平螺钉23相对于调平底板2沿z轴移动轴向移动相同距离，同时靠后的一对调平螺钉23相对于调平底板2保持不动，或者将靠后的一对调平螺钉23相对于调平底板2沿z轴移动轴向移动相同距离，同时靠前的一对调平螺钉23相对于调平底板2保持不动。
40.在绕x轴的转动调节和绕z轴转动调节中，均需第一锁紧螺钉24配合，第一锁紧螺钉24需要进行不阻碍调平底板2移动的操作，完成调节后再完全锁紧。
41.在本实施例中，第一腰型孔20为沉头孔，每一第一腰型孔20装配一第一锁紧螺钉24，第一锁紧螺钉24的头部沉于第一腰型孔20中，第一腰型孔20的长径相对于任意相邻的一对调平螺纹孔21的中心连线倾斜。
42.为了进一步使得调节调平底板2姿态的时候，第一锁紧螺钉24不会阻碍调平底板2的姿态调节，图3所示的第一腰型孔20的俯视结构，设计为具有微小的弯曲弧度，且弯弧内侧朝向调平底板的中心位，这样在绕z轴转动调节过程中，第一锁紧螺钉24在第一腰型孔20中可相对的沿着弯曲轨迹移动，结合第一锁紧螺钉24和第一腰型孔20之间具有水平方向的调节间隙，调节过程所受到的阻碍更少。
43.在通过调平螺钉23完成调平底板2的姿态调节后，就通过第一锁紧螺钉24将调平底板2完全固定于预埋底板1，即第一锁紧螺钉24下端旋紧于预埋底板1上的第一锁紧螺纹
孔11。
44.如图4所示为横向调节底板3的示意图，横向调节底板3设置有第二腰型孔30和第三锁紧螺纹孔31。
45.在本实施例中，每一第二腰型孔30装配一第二锁紧螺钉32，第二锁紧螺钉32的头部卡于横向调节底板3顶面。第二腰型孔30的长径与y轴平行。调平底板2上的第二锁紧螺纹孔22位于第二腰型孔30下方，且沿y轴设置有一排。
46.通过将横向调节底板3沿着y轴横向移动，使第二锁紧螺钉32的下端对应旋入下方对应位置的第二锁紧螺纹孔22，继而实现调平底板2沿y轴平移调节。第二腰型孔30的长条形结构设计，能确保第二锁紧螺纹孔22精确移动至对应位置的第二锁紧螺纹孔22。
47.如图5所示为纵向调节底板4的示意图，纵向调节底板4具有平面和斜面，在平面设置有第三腰型孔40，在斜面设置有第四锁紧螺纹孔41。
48.在本实施例中，每一第三腰型孔40装配一第三锁紧螺钉42，第三锁紧螺钉42的头部卡于纵向调节底板4顶面。第三腰型孔40的长径与x轴平行。第三锁紧螺钉42的下端一一对应的螺纹连接于第三锁紧螺纹孔。
49.可向上旋起第三锁紧螺钉42，然后直接将纵向调节底板4沿着x轴水平移动，此时，第三锁紧螺钉42在第三腰型孔40内相对长径移动。
50.如图6所示为中间件5示意图，中间件5具有平面和斜面，在其平面设置有第一光孔50，在其斜面设置有第二光孔51。
51.第一光孔50与纵向调节底板4上的第四锁紧螺纹孔41通过第四锁紧螺钉52连接，激光位移传感器6通过第五锁紧螺钉60连接固定于中间件5的第二光孔51。
52.此时便实现了利用本实施例所述的多自由度调节基座安装激光位移传感器6，通过自身结构的调节便可实现激光位移传感器6的姿态位置调节。
53.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。