[0001] 本发明涉及一种转向架检修装置及方法，具体涉及一种转向架交验系统及交验方法。

[0002] 在铁路货车检修工作中，经常涉及到转向架组装完成后进行交验的工作，目前交验工作全部以人工检查方式进行作业。

[0003] 转向架交验检测包括在地下作业坑道进行转向架底部各项检查；地面以轨道分两侧对转向架两侧进行各项检测，中间跨轨道和坑道；转向架上方检查需要人员攀爬到转向架上方进行上方各具体位置进行各项检查。可以看出，人工进行转向架全方位检测存在较大的空间限制，实际作业采用多人进行各个方位进行多方位检查，或者采用较低的效率一步步检查，对整个生产造成了较大的限制，且安全隐患极大。

[0004] ，转向架交验工作的检查工位位于出厂交付前最后一道工序，交验工作的检查内容包括(1)螺栓松动、(2)螺栓缺失、(3)部件形变、(4)漏油、(5)异物、(6)油漆剥落、(7)裂纹、(8)温度贴纸等内容，仅螺栓检测内容至少200多项点(不同型号转向架项点不同)。

[0005] 交验方式为人工推送转向架到检查工位，人工采用目视检查方式，检查过程采用纸质记录。

[0006] 综上，目前转向架交验工作存在以下问题：

[0007] (1)交验工作均采用人工目视检查，重复性作业较多，容易造成作业人员视觉疲劳，过程不可控因素较多，检查结果不可控。

[0008] (2)工作人员交验信息需纸质填写，检查过程没有图像记录难以追溯，缺乏信息化手段；

[0009] (3)作业区域内转向架流转的方式均为人工推送，转向架自重比较大，部分检测项点需要边推送边检查，劳动强度较大，在产线任务量大时，人工送料还存在一定的安全隐患。

[0010] (4)作业效率低，受限于转向架需要全方位检查，空间限制较多，导致人员无法进行高效率生产；

[0011] (5)安全隐患较大，因为采用人工检查，人工需要对转向架各个方位的项目进行目视检查，跌落、磕碰、绊倒等情况较易发生，导致不必要的工伤事故。

[0012] 因此，急需一套能够节省劳动力、可电子追溯交验历史的转向架交验装置或系统的出现。

[0062] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

[0063] 参照图1和图2所示，本实施例的转向架交验系统包括控制机构、上方视觉采集机构、第一协作机器人2、桁架机械手4、工字导轨9、限位机构10、升降推送机构11、第七轴机器人12、第二协作机器人13、下方视觉采集机构、检测开关16以及土建设施15；控制机构分别与上方视觉采集机构、第一协作机器人2、桁架机械手4、限位机构10、升降推送机构11、第七轴机器人12、第二协作机器人13、下方视觉采集机构、检测开关16通信连接。

[0064] 其中，土建设施15的地面上设置工字导轨9。

[0065] 工字导轨9的末端设有阻挡机构8，用于阻挡转向架3，阻挡机构8通过阻挡气缸81推动一个斜撑板88升起阻挡在转向架3的轮对前方，限制转向架3前进。

[0066] 如图9和图10所示，是阻挡机构8的示意图。阻挡气缸81固定在固定支座86，固定支座86安装在水泥固定架89上，水泥固定架89安装在钢筋混凝土基础上。阻挡气缸81运动带动摆臂83运动，而摆臂83固定在第一转轴82上，因此第一转轴82随着阻挡气缸81伸缩实现旋转。因为凸轮84固定在第一转轴82上且凸轮84位于斜撑板88的一端下方，凸轮84随着第一转轴82的旋转从而凸轮84带动斜撑板88的一端实现升降(斜撑板88的另一端通过第二转轴85固定在固定支座86上)。

[0067] 工字导轨9上且位于检测位以及等待位(上料位)上设有成对设置的限位机构10，限位机构10对转向架3的轮对进行限位固定。

[0068] 如图3所示，固定板104竖立设置，固定板104锁紧固定在工字导轨9内侧，从而将整个限位机构10锁紧固定在工字导轨9的内侧(因为轮对的轮缘在工字导轨9的内侧，本实施例的限位机构10用来对轮缘限位)。

[0069] 图7为本实施例的限位机构10的示意图。支撑座105和固定板104固定连接，以支撑座105为基座，支撑座105上设置上述斜撑102、橡胶楔103、滚珠导轨106、第一气缸107、第一橡胶楔固定板108、连接件109、固定轴1010、第二橡胶楔固定板1011。支撑座105上对称设置有两个斜撑102，斜撑102以固定轴1010为中心实现30°左右角度转动，固定轴1010固定在支撑座105上。斜撑102的下表面设置为弧形结构，便于与橡胶楔103之间的接触滑动。

[0070] 针对单个斜撑102而言，在支撑座105的长度方向，也即斜撑102的设置方向，设置有滚珠导轨106，滚珠导轨106上配套设置有滑块，滑块上固定有橡胶楔固定板，橡胶楔固定板的侧面固定连接橡胶楔103，橡胶楔103可移动地安装在斜撑102下方；橡胶楔固定板的上面还连接着连接件109，连接件109与第一气缸107的伸缩端连接，第一气缸107的固定端固定在支撑座105上，第一气缸107伸缩运动，通过连接件109带动橡胶楔固定板水平移动，从而带动橡胶楔103在斜撑102下方平移，斜撑102的非固定端发生一定角度的升降。两个第一气缸7可相互独立运动，满足两斜撑102分开升降或同步升降的灵活作业功能。如图8以及如图3所示，在使用时支撑座105上设置防护罩1012，防护罩1012位于固定板104的相对面，且防护罩1012不可遮挡斜撑102。防护罩1012是起到安全防护作用，避免人员不小心碰到作业中的第一气缸107以及传动机构(如橡胶楔固定板、连接件109、滚珠导轨106)而造成事故。

[0071] 如图3所示，在限位机构10外侧且位于土建设施15上设置有一组检测开关16，更具体的是，该组检测开关16位于限位机构10的中心线上；另一组检测开关16也设置在土建设施15上且与第一组检测开关16的距离为转向架3前后轮对的距离，即两组检测开关16分别对应转向架3的前后轮对，共同检测转向架3是否到位。当转向架3的轮对到限位机构10的中心线位置时，触发该组检测开关16；当另一组检测开关16未检测到转向架3的轮对时，说明转向架3还没有到位，当两组检测开关16均检测到转向架3的轮对，说明转向架3已经到位。

[0072] 在土建设施15上且在检测位的外侧设置有护栏机构7，对检测位进行保护，防止无关人员进入。

[0073] 其中，在转向架3的下侧，由于考虑到转向架3上下料有移载需求，而转向架重量约10吨左右，且需要一定精度的位置控制进行移动，同时协作机器人安装视觉模块进行拍照的空间要求比较高，不允许其他机构占用太多拍照空间，本实施例中优选采用第七轴机器人12搭配协作机器人的方式，实现转向架3下侧跨度大的检测范围。同时兼顾第七轴机器人
12上安装升降推送机构11实现转向架3在工字导轨9上进行拖动实现精确上下料，满足一套机构两用的方式，节省成本的同时节省作业空间。

[0074] 具体的：

[0075] 土建设施15的地下放置有第七轴机器人12，第七轴机器人12沿工字导轨9长度方向设置。

[0076] 第七轴机器人12上安装第二协作机器人13(本实施例的第二协作机器人13采用的UR10系列机器人，品牌有优傲(UR)、大族机器人、KUKA机器人，FANUC(发那科机器人)，安川机器人，遨博机器人，节卡机器人等)，第二协作机器人13的末端安装下方视觉采集机构，即第二视觉模块14。

[0077] 此外，第七轴机器人12上还设有升降推送机构11，升降推送机构11的位置可调。升降推送机构11升起两个升降挡臂111可以抱住转向架3的轮轴。

[0078] 参照图4所示，本实施例的升降推送机构11包括基础框架116以及设置在基础框架116上的垂直导轨112、第一伺服减速电机113、第二伺服减速电机114、上防护盖板115、下防护盖板117、两套相对设置的升降挡臂111。

[0079] 其中，基础框架116内竖立设置两对垂直导轨112，每个升降挡臂111通过一对垂直导轨112在基础框架116内上下移动。具体的，在第一伺服减速电机113或第二伺服减速电机114驱动下，升降挡臂111在基础框架116内的垂直导轨112上进行上下移动。第一伺服减速电机113、第二伺服减速电机114通过齿轮齿条传动，确保升降挡臂111精确升降，满足不同型号转向架A的高度变化。优选的，左右两套升降挡臂111可独立地上下移动，可满足设备双面夹抱式限位，也可以单面阻挡限位。当需要把来料(转向架3)送到指定位置时，采用双面夹抱方式进行精准定位；当需要把转向架3送出去时，单面阻挡限位可以保证推送限位和快速分离的需求。

[0080] 如图5所示，升降挡臂111包括滚轮118、齿条119、对中框架1110、限位滑块1111、气缸1112、水平导轨1113，滑块1114、阻挡件1115、变位件1116、销轴1117和挡圈1118；

[0081] 其中，滚轮118通过销轴1117和挡圈1118安装阻挡件1115的顶端内侧，用于对转向架3轮轴直接接触夹持。阻挡件1115设为块状结构，竖立固定在滑块1114上，滑块1114连接水平导轨1113，水平导轨1113固定在对中框架1110上。气缸1112安装对中框架1110侧面，气缸1112的杆端连接在滑块1114上，通过气缸1112杆端的伸缩带动滑块1114在水平导轨1113上水平移动。气缸1112通过电磁阀控制；优选的，两套升降挡臂111上的气缸1112均通过各自电磁阀独立控制，即两个气缸1112独立伸缩；在本实施例中，两个气缸1112独立伸缩但同步控制伸缩。此外，限位滑块1111设在对中框架1110内，气缸1112的杆端通过限位滑块1111限位，保证气缸1112的杆端和滑块1114保持连接同时具有兼容两者位置偏差的功能。每个对中框架1110侧面装有齿条119，每个齿条119与第一伺服减速电机113或第二伺服减速电机114的齿轮相配合，齿轮和齿条119形成齿轮齿条传动，带动对中框架1110乃至升降挡臂111在垂直导轨112上上下移动。变位件1116设为一个V型结构，其转角位置是销轴117、两个外端安装的是滚轮118，V型结构的设计可以让两个滚轮118自动适应轮轴，确保两个滚轮
118同时压实在轮轴表面从而均匀受力。

[0082] 第七轴机器人12上的升降推送机构11能拖动转向架3从上料位(等待位)移动到检测位，限位机构10对转向架3的轮对进行限位，第二视觉模块14对转向架3下方位置进行拍照，兼顾拍照转向架3的下面、下左侧、下右侧、下前侧、下后侧。

[0083] 其中，考虑到转向架3的尺寸偏大，而相机较轻，优选采用体型较小、动作可以更灵活拍照、交互较为友好的协作机器人，因此本实施例中转向架3上部检测采用协作机器人搭配桁架机械手4的方式，桁架机械手4携带协作机器人可以实现跨度较大的检测范围拍照。

[0084] 具体的：

[0085] 土建设施15上面悬空固定有桁架机械手4，桁架机械手4包括立柱、主梁、机械手Z轴、机械手Y轴、机械手X轴，立柱竖立固定在土建设施15上，立柱上垂直设置主梁，主梁的长度方向与工字导轨9相互垂直，主梁长度方向上设置机械手X轴，在机械手X轴上垂直设置机械手Y轴，机械手Y轴上竖立设置机械手Z轴，机械手Z轴的末端连接第一协作机器人2(本实施例的第一协作机器人2采用的UR10系列机器人，品牌有优傲(UR)、大族机器人、KUKA机器人，FANUC(发那科机器人)，安川机器人，遨博机器人，节卡机器人等)，使得第一协作机器人2可在X、Y、Z轴三个方向发生直线移动。

[0086] 第一协作机器人2的末端连接上方视觉采集机构，即第一视觉模块1，第一视觉模块1对转向架3上方个位置进行拍照，兼顾拍照转向架3的上面、上左侧、上右侧、上前侧、上后侧的拍照。

[0087] 关于第一视觉模块1和第二视觉模块14，基于现有技术中用户目视检查的缺陷，本实施例中优先采用3D视觉(品牌如基恩士、立创、凤凰光学、华睿科技、博视像元等)。

[0088] 进行代替人工目视作业，通过对采集拍照到的图像进行计算，实现人工检测的目的。同时预先通过录入大量的样本数据，实现不同转向架型号匹配不同的检测。

[0089] 利用本实施例的转向架交验系统对转向架3进行交验的方法，其过程如下：

[0090] (1)人工推送转向架3来到设备轨道前方，第一对限位机构(图1右侧的限位机构10)单边限位挡升起，前阻挡(图1右侧的阻挡机构8)和前防护栏(图1右侧的护栏机构7)下降。

[0091] 人工推送转向架到等待位(或者前端是其他自动化设备，具备自动推送转向架的功能)，第一对限位机构10挡停转向架，同时该限位机构10另一边限位挡升起，对转向架3的前轮限位；

[0092] (2)第七轴机器人12拖动升降推送机构11到转向架3下方，升降推送机构11的升降挡臂111升起，卡住转向架3转轴，第一个限位机构10两边限位挡都下降，第七轴机器人12通过升降推送机构11拖动转向架3精确移动至检测位；前阻挡和前防护栏升起，设备在第二个转向架3来料前进入防护状态；

[0093] (3)第二对限位机构10(图1中左侧限位机构10)单边限位挡升起，第七轴机器人12拖动转向架3移动到该限位机构10上方，限位机构10另一个限位挡升起，形成V字形对转向架3前轮进行限位、定位。

[0094] (此时，升降推送机构11的升降挡臂111缩回；第一个限位机构10单边限位挡升起，进入等待进料状态)；

[0095] (4)桁架机械手4携带第一协作机器人2和第一视觉模块1移动到转向架3上部需要拍照的地方进行照片采集；第七轴机器人12携带第二协作机器人13和第二视觉模块14移动到转向架3下部需要拍照的地方；完成后各自回到初始等待位置；

[0096] (5)将上述步骤(4)检测数据传输到后台进行数据分析，会把相关的处理结果反馈到显示屏上，由操作人员进行确认；完成一个转向架3检测工作后，进行人工干预，没有问题按下确认按钮进行下一个转向架3检测。

[0097] (6)第七轴机器人12携带升降推送机构11移动到完成拍照的转向架3下方，升降推送机构11的单边后侧升降挡臂111升起；后阻挡(图1左侧的阻挡机构8)和后防护栏(图1左侧的护栏机构7)下降，第七轴机器人12通过升降推送机构11的单边后侧升降挡臂111推动完成拍照的转向架3向后移动(以一定加速度往后推动转向架3，给转向架3一个初速度离开，自动移动到后边的工位；速度可以根据需要进行设定)；

[0098] (7)重复上述步骤(1)将第二个转向架3限位：人工推送转向架3来到设备轨道前方，前阻挡和前防护栏下降，人工推送第二个转向架3到等待位(或者前端是其他自动化设备，具备自动推送转向架的功能)，第一对限位机构10挡停转向架3，同时该限位机构10另一边限位挡升起，对第二个转向架3前轮限位；

[0099] (8)升降推送机构11的升降挡臂111下降，移动到等待位的转向架3(步骤(5))的下方，重复之前的送料，拍照工作流程，完成后边所有转向架3采集工作。以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。