一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测的设备和方法

技术领域：

本发明涉及高度测量技术领域，具体为一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测的设备和方法。

背景技术：

受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓在实际使用中，在不同的使用情况下需要达到不同的特定高度。因此在电力牵引机的维修检测过程中，对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度的检测就显得尤为重要。

目前受电弓升弓时，需要测量分别为0.0m-1.6m，0.0m-3.2m,1.6m-3.2m 时滑板框架两侧所能达到高度，检测滑板框架到达指定高度时是否可以水平平行，从而判断接触网是否紧密结合并顺利从接触网取得电能；

但是目前市场上的检测受电弓升弓高度的技术仍然存在一定的缺陷，例如，监测站检测受电弓升弓高度还局限于手动使用垂直测量杆进行检测滑板框架的支架到达设定的高度时滑板框架的两侧高度，并且进行手动测量数据并记于纸质文本上，这种方法较为笨重，存在安全隐患，检测方法落后，精度差，准确性低，存储数据不方便等问题。这种测量方法是无法满足高精度的检测要求，同时由于这种测量装置又容易受到角度的变化而影响受电弓升弓垂直高度的准确性。

发明内容：

本发明所要解决的问题是：现阶段电力牵引机车或动车维护检测中，由于需要对受电弓两端升弓高度进行测量，检测滑板框架的支架到达设定高度时滑板框架的俩侧垂直高度和水平度是否达到所需要求，而现有检测方式和仪器一方面无法满足高精度的检测要求，另一方面无法判定所测高度是否会受到角度的影响而影响受电弓升弓垂直高度数据的准确性。

为了实现上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测的设备，包括由垂直高度检测模块外壳体、激光测距传感器、三维角度传感器、1号MCU和信号传输线组成的1号垂直高度检测模块和2号垂直高度模块、1号旋转万向节接头、2号旋转万向节接头、垂直高度检测设备外壳体、电源开关、电量显示、电源模块、2号MCU、蓝牙模块。

所述由垂直高度检测模块外壳体、激光测距传感器、三维角度传感器、1号 MCU和信号传输线组成了1号垂直高度检测模块和2号垂直高度检测模块；所述的垂直高度检测设备外壳体内置有电源模块、2号MCU和蓝牙模块，所述的垂直高度检测设备外壳体正面位置装有电源开关和电量显示，所述的垂直高度检测设备外壳体顶面平行装有1号旋转万向节接头和2号旋转万向节接头，1号旋转万向节接头和2号旋转万向节接头上面分别装有1号垂直高度检测模块和2号垂直高度模块。所述激光测距传感器、三维角度传感器和1号MCU是电性连接；所述 1号垂直高度检测模块、2号垂直高度模块、电源开关、电量显示、电源模块、2号MCU和蓝牙模块也是电性连接；所述1号垂直高度检测模块和1号旋转万向节接头、2号垂直高度模块和2号旋转万向节接头是机械连接。

优选的，所述垂直高度检测模块是由垂直高度检测模块外壳体、激光测距传感器、三维角度传感器、1号MCU和信号传输线五个部分组成。

优选的，所述所述的垂直高度检测设备的外壳体顶面平行装有1号旋转万向节接头和2号旋转万向节接头。

优选的，所述2号MCU上电性连接有蓝牙模块，可将数据进行无线传输到后台数据库。

一种对受电弓滑板框架升弓后两端水平度及垂直高度检测的方法，主要包含四个步骤。

步骤一，在受电弓滑板框架升弓作业后，将设备放置于电力牵引机车或动车的车顶、受电弓的下方，使其保持水平，并使垂直高度检测设备与受电弓垂直。打开电源，将移动APP端与外壳体的蓝牙模块进行连接。在保证蓝牙模块与移动 APP端连接正常的情况下，使用移动APP端发送命令打开激光测距传感器的激光，利用安装在2号旋转万向节接头转动2号垂直高度检测模块，使得激光打在所需测量位置，作为第一测量点A，如图11所示，激光发射点为O，激光落点为A，此时通过激光测距传感器测量，距离数据为L1,展示在三维空间中激光测距传感器测得的距离数据为OA，如图10所示。

通过三维角度传感器测量，垂直高度检测模块到初始位置的角度分别为，激光与初始位置X的夹角为α，激光与初始位置Y的夹角为β，激光与初始位置Z 的夹角为γ＝γ1，将OA投影到XY的二维坐标系中得点A`。

1号MCU则通过公式：L2＝L1*sinγ1＝OA*sinγ1，得到2号垂直高度检测模块所在位置到受电弓A点的垂直高度为L2。

步骤二，在受电弓滑板框架升弓作业后，利用安装在1号旋转万向节接头转动1号垂直高度检测模块，使得激光打在所需测量位置，作为第二测量点B，此时通过激光测距传感器测量，距离数据为L3,通过三维角度传感器测量，激光与初始位置Z的夹角为γ2，1号MCU则通过公式：L4＝L3*sinγ2，得到1号垂直高度检测模块所在位置到受电弓B点的垂直高度为L4。

步骤三，1号垂直高度检测模块与2号垂直高度检测模块，将处理完的垂直高度数据，角度数据和距离数据传输给设备盒内的2号MCU。设备盒内的2号MCU 对L2和L4进行比较，若L2＝L4，则判定受电弓滑板框架升弓后受电弓滑板框架是水平的；若L2与L4不相等，则判定受电弓滑板框架升弓后受电弓滑板框架是不平行的，电弓滑板框架升弓后垂直方向高度数据较大的一方为偏高。

步骤四，设备内的2号MCU将通过与其连接的蓝牙模块将垂直方向高度数据，距离数据，角度数据，传输致所述移动APP端进行保存，现场操作人员可通过所述移动APP端进行查看结果，选择上传数据并进行保存留档。

优选的，所述步骤一和步骤二中，1号MCU通过激光测距传感器、三维角度传感器所测得的数据，从而配合计算公式得出的受电弓升弓后的垂直高度。

优选的，所述步骤三中，2号MCU通过比较1号垂直高度检测模块和2号垂直高度检测模块所传过来的计算后数据，得出水平度的结果。

优选的，所述步骤四中，2号MCU将通过与其连接的蓝牙模块，将所有数据传输致所述移动APP端进行保存留档。

本发明所带来的有益效果是：

本发明提出的一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测的设备和方法，通过角度传感器和激光传感器对受电弓滑板框架两端升弓的垂直高度及水平度进行检测，能够快速检测出受电弓滑板框架两端升弓后的垂直高度及水平度。通过电子设备的检测，消除传统工具测量的误差，可以精确测量并轻松判断受电弓滑板框架两端和测量设备的垂直高度，减少了作业人员的设备携带的数量和减轻了携带设备的重量，同时本发明的设备和方法还可以与其他设备相结合使用。

附图说明

图1为本发明垂直高度检测模块的俯视结构示意图；

图2为本发明垂直高度检测模块的侧视结构示意图；

图3为本发明垂直高度检测模块的后视结构示意图；

图4为本发明垂直高度检测模块组成框图；

图5为本发明垂直高度检测模块电路图；

图6为本发明垂直高度检测设备正视结构示意图；

图7为本发明垂直高度检测设备内部结构示意图；

图8为本发明垂直高度检测设备组成框图；

图9为本发明垂直高度检测设备电路图；

图10为本发明垂直高度检测模块所用原理的理论解析图；

图11为本发明所提供的一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测方法的原理示意图；

图中部件名称对应的标号如下：垂直高度检测模块外壳体—1；激光测距传感器—2；三维角度传感器—3；1号MCU—4；信号传输—5；1号垂直高度检测模块—6；2号垂直高度模块—7；1号旋转万向节接头—8；2号旋转万向节接头—9；垂直高度检测设备外壳体—10；电源开关—11；电量显示—12；电源模块—13；2号MCU—14；蓝牙模块—15。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

请参阅图1-11所示，本发明提供一种实施例。一种对受电弓滑板框架升弓后两端垂直高度及水平度检测的设备，包括由垂直高度检测模块外壳体—1、激光测距传感器—2、三维角度传感器—3、1号MCU—4和信号传输线—5组成的1 号垂直高度检测模块—6和2号垂直高度模块—7、1号旋转万向节接头—8、2 号旋转万向节接头—9、垂直高度检测设备外壳体—10、电源开关—11、电量显示—12、电源模块—13、2号MCU—14、蓝牙模块—15。

所述由垂直高度检测模块外壳体—1、激光测距传感器—2、三维角度传感器—3、1号MCU—4和信号传输线—5组成了1号垂直高度检测模块—6和2号垂直高度检测模块—7；所述的垂直高度检测设备外壳体—10内置有电源模块—13、 2号MCU—14和蓝牙模块—15，所述的垂直高度检测设备外壳体—10正面位置装有电源开关—11和电量显示—12，所述的垂直高度检测设备外壳体—10顶面平行装有1号旋转万向节接头—8和2号旋转万向节接头—9，1号旋转万向节接头—8和2号旋转万向节接头—9上面分别装有1号垂直高度检测模块—6和2号垂直高度模块—7。所述激光测距传感器—2、三维角度传感器—3和1号MCU—4是电性连接；所述1号垂直高度检测模块—6、2号垂直高度模块—7、电源开关—11、电量显示—12、电源模块—13、2号MCU—14和蓝牙模块—15也是电性连接；所述1号垂直高度检测模块—6和1号旋转万向节接头—8、2号垂直高度模块—7和2号旋转万向节接头—9是机械连接。

一种对受电弓滑板框架升弓后两端水平度及垂直高度检测的方法，主要包含四个步骤。

步骤一，在受电弓滑板框架升弓作业后，将设备放置于电力牵引机车或动车的车顶、受电弓的下方，使其保持水平，并使垂直高度检测设备与受电弓垂直。打开电源，将移动APP端与外壳体的蓝牙模块—15进行连接。在保证蓝牙模块—15与移动APP端连接正常的情况下，使用移动APP端发送命令打开激光测距传感器—2的激光，利用安装在2号旋转万向节接头—9转动2号垂直高度检测模块—7，使得激光打在所需测量位置，作为第一测量点A，如图11所示，激光发射点为O，激光落点为A，此时通过激光测距传感器—2测量，距离数据为L1, 展示在三维空间中激光测距传感器测得的距离数据为OA，如图10所示。

通过三维角度传感器测量，垂直高度检测模块到初始位置的角度分别为，激光与初始位置X的夹角为α，激光与初始位置Y的夹角为β，激光与初始位置Z 的夹角为γ＝γ1，将OA投影到XY的二维坐标系中得点A`。

1号MCU—4则通过公式：L2＝L1*sinγ1＝OA*sinγ1，得到2号垂直高度检测模块—7所在位置到受电弓A点的垂直高度为L2。

步骤二，在受电弓滑板框架升弓作业后，利用安装在1号旋转万向节接头— 8转动1号垂直高度检测模块—6，使得激光打在所需测量位置，作为第二测量点B，此时通过激光测距传感器—2测量，距离数据为L3,通过三维角度传感器—3测量，激光与初始位置Z的夹角为γ2，1号MCU则通过公式：L4＝L3*sinγ2，得到1号垂直高度检测模块—6所在位置到受电弓B点的垂直高度为L4。

步骤三，1号垂直高度检测模块—6与2号垂直高度检测模块—7，将处理完的垂直高度数据，角度数据和距离数据传输给设备盒内的2号MCU—14。设备盒内的2号MCU—14对L2和L4进行比较，若L2＝L4，则判定受电弓滑板框架升弓后受电弓滑板框架是水平的；若L2与L4不相等，则判定受电弓滑板框架升弓后受电弓滑板框架是不平行的，电弓滑板框架升弓后垂直方向高度数据较大的一方为偏高。

步骤四，设备内的2号MCU—14将通过与其连接的蓝牙模块—15将垂直方向高度数据，距离数据，角度数据，传输致所述移动APP端进行保存，现场操作人员可通过所述移动APP端进行查看结果，选择上传数据并进行保存留档。

发明的方法或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的, 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见, 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。