CN101765768B - 呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的自动无损控制方法和设备 - Google Patents

呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的自动无损控制方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种车轴控制设备，包括：i)控制台(BC)，用于接纳管形车轴(AE)，该管形车轴(AE)具有呈现已知且可变内和外半径剖面的壁(PA)；ii)至少一个超声探头(SU)，用于在一个选定的角扇区内分析所述壁(PA)的至少一个选定段，从而采集分析数据；iii)一些控制装置(MC)，用于操纵控制台(BC)，以便将每个探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的根据所述壁(PA)的剖面、必要时还根据所述轴(AE)的尺寸选定的第一位置上，以便所述探头(SU)分别在沿相反的第一和第二纵向或横向取向的至少一个第一和至少一个第二选定角扇区内分析所述壁(PA)的至少一个第一和至少一个第二选定段，从而采集所述轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；iv)一些处理装置(MT)，用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁(PA)内回波指示的位置及横向或纵向取向。

Description

呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的自动无损控制方法和设备
技术领域
本发明涉及车轴，例如在铁路领域使用的车轴，更确切地说，涉及对这类轴的无损控制(检测)。
背景技术
专业人士知道，某些车轴，尤其是重载车轴，需要在制造和维护的各阶段进行无损控制，以保证符合国际标准。现有的无损控制方法很适合实心(体)车轴。这些方法主要依赖声学分析，借助于超声探头；必要时也依赖一种补充分析，例如表面分析或射线照相分析。实心车轴需要符合的标准包括：欧洲：NF EN 13261-2004；全球：ISO5948-1994和ISO 6933-1986；美国(美国铁路协会(AAR))：M 101/90-A；巴西：NBR 7947-1989；日本：JIS E 4502-1-2002。
根据采集到的分析数据，可以估计轴的实心材料中横向或纵向瑕疵和缺陷的位置，从而可以确定该轴是否符合国际标准(制造标准或定期维护标准)。
最近提出了用管形车轴替代实心(体)车轴，这种管形车轴的壁的剖面具有变化的内外径。这些新式管形轴的突出优点在于可以显著降低重量(一般降低30％左右)，因而可以增加载荷，同时减少能耗和污染。但是，这类管形轴的控制存在一定的问题。
事实上，由于半径变化的剖面，区分产生于转角区域的回波与产生于瑕疵或结构缺陷的回波就很困难了。
此外，大量瑕疵和/或缺陷的尺寸小于实心轴中出现的瑕疵和/或缺陷的尺寸，考虑到超声波经过的距离短，检测管形轴中的这些小尺寸瑕疵和/或缺陷就更加困难了。
最后，构成车轴的某些管形轴的部分，例如车轮(紧配合)和制动盘，也可能促使形成额外的瑕疵和/或结构缺陷，甚至扩大某些在以前热锻和加工作业中形成的结构缺陷和/或瑕疵的尺寸。因此，更加有必要控制这些部分和邻近区域，无论是在初次组装还是在维护(拆卸或不拆卸车轴配件)过程中。不过，当车轴上装满配件时，采用现有控制方法对轴的某些部分进行这样的分析很困难，甚至是不可能实现的。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种无损控制方法和无损控制设备，使得可以精确地、至少半自动地控制管形车轴(更一般性地说，空心旋转(管形)产品)的大部分(如果可能的话，控制全部)，并且，如果车轴带配件的话，可以带着配件控制。
为此，本发明提出的管形车轴控制方法包括如下步骤：
a)在控制台上放置管形车轴，所述管形车轴的壁具有已知且可变的内和外半径的剖面；
b)在所述壁的外表面或内表面上根据所述车轴的剖面、必要时还根据所述车轴的尺寸选定的第一位置上放置至少一个超声探头，然后用每个探头在沿第一纵向或横向取向的第一选定角扇区内分析所述壁的第一选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的分析数据；
c)将至少一个探头重新放置到根据所述壁的剖面、必要时还根据车轴的尺寸选定的至少一个第二位置，然后用每个探头在沿与所述第一方向相反的第二方向取向的第二选定角扇区内分析所述壁的第二选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的另外的分析数据；
d)基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁内回波指示的位置及横向或纵向取向。。
在本文中，“回波指示”指由于界面(材料/空气)上、或者瑕疵或(结构)缺陷上的反射而从壁获得的信息。另外，在本文中，“瑕疵”指壁的一部分，该部分引起幅度小于选定阈值的回波，因而不会使轴报废。最后，在本文中，“缺陷”指壁的一部分，该部分引起幅度大于选定阈值的回波，因而会使轴报废。
根据本发明的方法可以以多种变型变化，这些变型的至少某些特征可以相互组合。这些变型尤其包括：
-例如可以第一次实施步骤b)至d)，将每个超声探头放置在所述壁的外表面，以便制成表示所述壁内回波指示的位置和取向的图；然后，第二次实施至少步骤b)和d)，将至少一个超声探头放置在所述壁的内表面根据所述壁的剖面选定的至少一个第三位置上，再用每个探头在沿至少一个选定的纵向或横向取向的第三选定角扇区内分析所述壁的第三选定段，以便采集所述轴相对于探头不同相对角度位置的分析数据，并制成表示所述壁内回波指示的位置和取向的图。；
-例如可以实施步骤b)至d)至少一次，将每个超声探头放置在所述壁的外表面或内表面，以便在沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示壁内回波指示的横向取向和位置的图；然后，可以重新实施步骤b)至d)至少一次，将至少一个超声探头放置在所述壁的外表面或内表面，以便在沿横向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示壁内回波指示的纵向取向和位置的图；
-例如在实施完步骤d)之后，可以考虑步骤e)：在步骤e)中，利用不同于基于超声的另外的分析技术，分析所述壁的至少外表面，以便采集到至少一个探头相对于轴不同相对角度位置的分析数据；在必要时，还可以考虑步骤f)：在步骤f)中，根据这些采集到的分析数据制图，所述图表示壁的表面信息的位置和取向；
例如，所述另外的分析技术可以从漏磁技术和傅科(Foucault)电流技术中选择；
例如可以通过使至少一个探头相对于轴纵向移动和/或通过用至少一个探头电子扫描来分析所述壁的第一、第二、以及必要时第三段中的每一段。
-例如在步骤b)、c)、e)至少之一中，可以采用如下两种方式之一来获得轴相对于每个探头的不同相对角度位置：驱动轴相对于每个探头旋转，或者驱动每个探头相对于所述轴旋转；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤g)：在步骤g)中，将步骤d)中获得的图中的数据与预先用第一标准轴(与被控制轴同型，但无缺陷)获得的第一标准图的数据比较，以便只保留表示第一标准图中不存在的回波指示的数据，从而制成“校正”图；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤h)：在步骤h)中，将步骤d)或g)中获得的图的数据与用第二标准轴(与被控制轴同型，但带有已知缺陷)获得的第二标准图的数据比较，以便只保留表示第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示数据，从而制成缺陷图；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤i)：在步骤i)中，将步骤d)或g)中获得的图的数据的幅度与选定的幅度阈值比较，以便只保留表示如下回波指示的数据：幅度大于所述幅度阈值因而表明有缺陷。并且，制成缺陷图；
Figure GPA00001009720500041
如果检测到大于幅度阈值的幅度，可以在必要时发出警报；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤j)：在屏幕上显示至少一个图；
-例如可以使用能沿可变角度单向发射超声波的探头；
Figure GPA00001009720500042
例如所述角度可以在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间变化；
-例如，作为变型，可以使用相控阵(phased array)类型的探头，该类型的探头能沿一个选定角扇区内的各方向发射超声波；
例如所述角扇区可以介于相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间。
可以注意到，步骤a)至d)应该按此顺序实施，但所列其它步骤e)至j)则不必按此顺序实施。特别指出的是，步骤j)完全可以在步骤d)后实施。
本发明还提出一种用于实施上述方法的车轴控制设备。确切地说，所述设备包括：
-控制台，用于接纳管形车轴，该管形车轴具有呈现已知且可变内和外半径剖面的壁；
-至少一个超声探头，用于在一个选定的角扇区内分析所述壁的至少一个选定段，从而采集分析数据；
-一些控制装置，用于操纵控制台，以便将每个探头放置在所述壁的外表面或内表面的根据所述壁的剖面、必要时还根据所述轴的尺寸选定的第一位置上，以便所述探头分别在沿相反的第一和第二纵向或横向取向的至少一个第一和至少一个第二选定角扇区内分析所述壁的至少一个第一和至少一个第二选定段，从而采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的分析数据；
-一些处理装置，用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁内横向或纵向回波指示的位置及横向或纵向取向。
根据本发明的所述设备可以以多种变型变化，这些变型的至少某些特征可以相互组合。这些变型尤其包括：
-其控制装置可以第一次控制每个探头相对于所述壁的外表面移动，以便探头采集轴相对于它不同相对角度位置的分析数据；然后第二次控制至少一个探头相对于所述壁的内表面移动，以便探头在至少一个第三选定角扇区(沿选定的纵向或横向取向)内分析至少一个第三选定段，从而采集到轴相对于它不同相对角度位置的其它分析数据。在这种情况下，处理装置根据采集到的分析数据制图，所述图表示壁内回波指示的位置和取向；
-其控制装置可以：i)至少第一次控制每个探头相对于所述壁的外表面或内表面的相对移动，以便探头在一个沿纵向取向的角扇区内进行超声分析并采集分析数据，而处理装置则根据所采集到的分析数据制图，所述图表示回波指示的横向取向和位置；ii)然后至少第二次控制每个探头相对于所述壁的外表面或内表面的相对移动，以便探头在一个沿横向取向的角扇区内进行超声分析并采集分析数据，而处理装置则根据所采集到的分析数据制图，所述图表示回波指示的纵向取向和位置；
-根据本发明的所述设备可以包括表面分析装置，所述表面分析装置利用另外的、不同于基于超声波的分析技术至少分析所述壁的外表面，以便采集轴相对于探头不同相对位置的分析数据。在这种情况下，必要时处理装置可以负责根据这些数据(通过所述表面分析装置采集到的)制图，所述图表示壁的表面指示的位置和取向；
Figure GPA00001009720500061
例如，所述表面分析装置可以从漏磁分析装置和傅科电流分析装置中选择；
-根据本发明的所述设备可以包括移动装置，所述移动装置使至少一个探头沿纵向相对于轴移动。在这种情况下，所述设备的控制装置负责控制移动装置，以便移动装置使至少一个探头沿纵向相对于轴相对移动，以便探头分析所述壁的第一、第二、以及必要时第三段的至少一部分；
-作为变型或作为补充，所述设备的控制装置可以用至少一个探头进行电子扫描，以便该探头分析所述壁的第一、第二、以及必要时第三段的至少一部分；
-根据本发明的所述设备的控制台可以驱动所述轴相对于每个探头旋转，以便定义所述轴相对于探头的不同相对角度位置。作为变型，所述控制台可以驱动至少一个探头相对于所述轴旋转，以便定义所述轴相对于所述探头的不同相对角度位置；
-根据本发明的所述设备的处理装置可以将从被控制轴上获得的图的数据与从第一标准轴(与被控制轴同型，但无缺陷)获得的第一标准图的数据比较，以便只保留表示第一标准图中不存在的回波指示的数据，从而制成校正图；
-根据本发明的所述设备的处理装置可以将从被控制轴上获得的图的数据与从第二标准轴(与被控制轴同型，但带有已知缺陷)获得的第二标准图的数据比较，以便只保留表示第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示数据，从而制成缺陷图；
-根据本发明的所述设备的处理装置可以将从被控制轴上获得的图数据的幅度与选定的幅度阈值比较，以便只保留表示如下回波指示的数据：幅度大于所述幅度阈值、表明有缺陷。并且，制成缺陷图；
Figure GPA00001009720500071
根据本发明的所述设备的处理装置可以在检测到大于幅度阈值的幅度的情况下发出警报；
-根据本发明的所述设备可以包括一个屏幕，用于显示其处理装置制成的至少某些图；
-例如，每个探头可以沿可变角度单向发射超声波，例如在相对于纵向或横向大约0°至大约70°的范围内；
-例如，作为变型，每个探头可以是相控阵类型的，可以沿一个选定角扇区内的多个方向发射超声波，例如在相对于纵向或横向大约0°至大约70°的范围内。
附图说明
在审阅下文的详细描述及附图以后，可以了解到本发明的其它特征和优点。附图说明如下：
-图1以纵剖面图示意性地描绘了不带配件的管形车轴的一个实例；
-图2以纵剖面图示意性地描绘了带配件的管形车轴的一个实例的一部分；
-图3示意性地、功能性地描绘了根据本发明的一个控制设备的实施例；
-图4A和4B示意性地描绘了为了纵向分析而在轴壁部分的外表面两个不同选定位置放置探头的两个实例(采用透视图)；
-图5示意性地描绘了为了横向分析而在轴壁部分的外表面一个选定位置放置探头的实例(采用透视图)；
-图6示意性地描绘了为了纵向分析而在轴壁部分的内表面一个选定位置放置探头的实例(采用透视图)；
图7A至7C描绘了一部分壁的多个第一段，这些第一段由三个单向探头覆盖，这三个单向探头沿纵向从右向左移动，图中所示为沿第一纵向取向的发射角，分别为30°、45°、60°；
-图8A至8C描绘了图7A至7C的部分壁的多个第二段，这些第二段仍由原来的三个单向探头覆盖，这三个探头沿纵向从左向右移动，图中所示为沿第二纵向取向的发射角，分别为30°、45°、60°；
-图9A和9B描绘了图7A至7C的部分壁的第一和第二段，这些段由三个相控阵探头覆盖，图中所示为介于30°与70°之间的角扇区，分别沿第一和第二纵向取向；
-图10描绘了一部分壁的一个第三段，该第三段由一个位于内表面的相控阵探头覆盖，图中所示为一个沿纵向取向的、介于30°与70°之间的角扇区；
-图11A和图11B描绘了从同一车轴壁获得的两个图实例。
附图不仅能用于完善本发明，而且必要时有助于其定义。
具体实施方式
本发明的目的是使得至少半自动地、无损地控制管形车轴的大部分(如果可能的话，控制全部)，并且，如果车轴带配件的话，可以带着配件控制。
下文中认为待控制管形轴是货运或客运车箱车轴的一部分。但本发明并不局限于这一应用。事实上，本发明涉及在服役时承受应力(例如疲劳应力)的任何类型的空心旋转(管形)产品，并且所述空心旋转(管形)产品的壁具有内外径半径变化且已知的剖面。
如图1所示，管形(车)轴AE的壁PA通过热锻和加工成形，最终呈现具有变化的外半径R1和内半径R2的剖面。可以注意到，径向厚度(即沿与纵向轴XX垂直的方向)不一定一致。换句话说，外半径R1和内半径R2的剖面并不一定能重合，而是有位似出入。
对于这类轴，无论如图1的实例中轴不带配件，还是如图2的实例中的带配件EQ(具体地说，例如车轮和制动盘)，自动化控制是借助于图3中示意性地、功能性地描绘的一类控制设备来实现的。
这类设备包括：至少一个控制台BC，至少一个超声探头SU(此处示出三个)，一个控制模块MC和一个处理模块MT，最好还包括一个屏幕EC。可以注意到，控制模块MC、处理模块MT、屏幕EC可以是微型计算机(或工作站)MO的一部分，该计算机(或工作站)MO与控制台BC及每个探头SU连接，如图3中作为非限制性实例所示。在下文中，认为所述设备包括至少两个探头SU。
例如，控制台BC包括：支撑MS，可以在支撑MS上放置车轴AE(带或不带配件)；驱动轴AB，驱动轴AB接收到由控制模块MC产生的指令后驱动车轴AE根据选定的角度旋转。可以注意到，必要时，选定的角度可以大于360°，即一整圈。还可以注意到，如果驱动轴AB还能支撑车轴AE，则可以省去支撑MS。当然，可以考虑其它的手段来驱动轴AE旋转。重要的是要注意到，关键在于控制台BC能驱动该轴AE相对于探头SU旋转以便确定该轴AE相对于探头SU的不同相对角度位置，或能驱动探头SU相对于轴AE旋转以便确定该轴AE相对于探头SU的不同相对角度位置。换句话说，控制台BC控制轴AE相对于探头SU的位置。在下文中，作为非限制性实例，认为控制台BC能驱动所述轴AE相对于探头SU旋转。
超声探头SU能单向放射超声波(方向可以选定，根据需要改变)，或是相控阵(“phased array”)类型的，即能沿一个根据需要选定的角扇区内的多个方向发射超声波(借助电子角度扫描)。还可以借助电子扫描获得与传感器纵向移动等同的效果。
在第一种情况下(单向)，每个探头SU包括唯一一个检测元件，该检测元件接收来自于分析对象壁PA的回波。在第二种情况下(相控阵)，每个探头SU包括多个检测元件，这些检测元件接收来自于分析对象壁PA的、不同角度折射和/或反射(有时是多次)后的回波。需要提醒的是，检测元件通常是用复合材料制成，安装在换能器上。探头的检测元件被激发时，产生散射分析束。通过往探头的选定检测元件激发时刻引入时间延迟，可以以电子方式改变分析束的形状及其总体入射方向。通常把探头的检测元件、用来产生给定总体方向的分析声束的可能相关时间延迟之间的组合称为“虚拟探头”。因此，一个相控阵探头可以根据其形成的组合构成多个(例如几十个)虚拟探头。换能器的激发频率通常为几兆赫(2至5MHz)。当这些同样检测元件不处于受激发射状态时，便接收来自于材料/空气或材料/液体界面、来自于瑕疵和缺陷的回波。因此，检测元件构成发射器/接收器类型的传感器。
壁PA具有的带内半径R2和外半径R1的剖面，以及必要时轴AE的尺寸例如是借助CIVA8.0(由原子能委员会(Commissariat àl’Energie Atomique(CEA))开发并商业化)类型的仿真软件来分析的，以便确定分析轴AE的全部或仅仅一部分的所需要的探头SU的数量，同时要考虑到探头类型(单向的或相控阵的(并且，对于相控阵的，要考虑到检测元件的数量))，以及要考虑到探头能确定取向，以便根据相反的第一和第二方向进行纵向或横向分析。
在本文中，“纵向分析”指为了发现主要为纵向或沿与纵向XX构成小锐角(通常为小于±25°、最好为小于±5°的锐角)的方向的缺陷和/或瑕疵而进行的分析。有时用术语斜度来表示缺陷的取向。这种分析是借助沿与纵向XX垂直的方向发射的束来实现的，也就是说，束的总体方向基本上包含在与纵向XX垂直的平面内，或与该垂直方向成小锐角(通常小于±10°)的平面内。
另外，“横向分析”指为了发现主要为横向或与纵向XX的垂直面构成小锐角(通常为小于±25°、最好为小于±5°的锐角)的缺陷和/或瑕疵而进行的分析。有时用术语斜度来表示缺陷的取向。这种分析是借助沿平行于纵向XX方向发射的束来实现的，也就是说，束的总体方向基本上与纵向XX共面，或处于与该纵向成小锐角(通常小于±10°)的平面内。
考虑到轴AE的壁PA通常具有的内径R2和外径R1的剖面，以及考虑到轴AE通常的尺寸情况，单向探头SU的发射角通常应该能在相对于纵向XX的大约0°与大约70°之间变化，而相控阵探头SU的发射角扇区通常应该在相对于纵向XX的大约0°与大约70°之间变化。
一旦确定了每个探头SU首先应该相对于轴AE放置的(第一)选定位置，以便在第一选定角扇区(沿第一纵向或横向取向)内分析壁PA的第一选定段，以及确定了必要时每个探头SU随后应该相对于轴AE放置的(第二)位置，以便在第二选定角扇区(沿第二纵向或横向取向，与第一方向相反)内分析壁PA的第二选定段，就可以将探头SU放置于各第一选定位置。
对这种将探头SU相对于轴AE放置而言，第一选定位置可以是在壁PA的外表面SE或在壁PA的内表面SI，根据需要(以及轴AE的配置)而定。例如可以首先将探头SU放置在壁PA的外表面SE进行超声分析，然后在必要时将探头SU放置在壁PA的内表面SI(即管形轴AE的内部)以便补充外表面的分析。反过来也可以。
探头壁PA的内表面SI或外表面SE之间的耦合可以采用专业人士知道的任何方式，尤其可以采用甘油，或浸入最好混有防腐蚀剂的水中。
图4A和4B描绘了探头SU相对位置的两个实例：为了纵向分析，探头SU放置在轴AE一部分壁PA的外表面SE的两个选定位置。图5还描绘了探头SU相对位置的一个实例：为了横向分析，探头SU放置在轴AE一部分壁PA的外表面SE的一个选定位置。图6还描绘了探头SU相对位置的一个实例：为了纵向分析，探头SU放置在轴AE一部分壁PA的内表面SI的一个选定位置。
重要的是要注意到，探头SU分析所分配的段可以有如下两种方式：呆在一个选定位置不动；在起始位置(对应于初始选定位置)与结束位置(对应于另一个选定位置)之间进行纵向和/或横向相对移动，可能会经过一个或几个中间位置(对应于另一个选定位置)。
探头SU的这种相对移动可以借助与之相连的移动装置MD来实现。每个移动装置MD例如是一个探头座，该探头座可以相对于控制台BC平移，以便根据控制装置MC生成的指令纵向移动。可以注意到，必要时，可以驱动每个探头座MD旋转，以便将探头SU的取向改变180°，以便探头能从一种在第一选定角扇区(沿第一纵向或横向取向)内的纵向或横向分析(总体发射方向垂直于纵向XX)转换到一种在第二选定角扇区(沿与第一方向相反的第二纵向或横向取向)内的纵向或横向分析；或者以便将探头SU的取向改变90°，以便探头能从一种在第一及第二选定角扇区内的纵向分析转换到一种在第三选定角扇区内的横向分析，或反之。还可以考虑通过纵向横向复合移动进行分析。
可以注意到，可以将探头SU固定，而纵向移动轴AE和/或驱动轴AE旋转。也可以将探头相对于轴AE纵向移动，而移动轴AE旋转，或反之。
根据一种变型，控制模块MC可以用至少某些探头SU进行电子扫描，以便这些探头SU分析壁PA的第一、第二、以及必要时第三段的一部分。需要提醒的是，探头SU实现电子扫描的方式是：使用位于相控阵中选定位置的检测元件，并给这些选定的检测元件赋予选定的延迟，以便这些选定的检测元件顺序发射。该“电子”移动方式的优点在于避免了机械地移动探头SU。
可以注意到，还可以考虑同时采用纵向(机械的)移动和电子扫描，以便至少某些探头SU可以分析所分配的壁段。在这种情况下，正是控制模块MC负责生成移动装置MD所需的指令，以便纵向相对移动选定的探头SU；也正是控制模块MC负责生成选定的探头SU所需的指令，以便产生电子扫描。
还可以注意到，为了分析壁PA的一个整个选定段，所采用的方案取决于可用的探头SU的类型，并且，对相控阵而言，还取决于构成相控阵的检测元件的数量。事实上，可以理解：如果探头SU的检测元件数量足以覆盖壁PA上分配给它的那段，则不必考虑纵向机械移动，因为可以用电子扫描代替纵向机械移动。例如，如果探头SU需要覆盖壁PA的长100mm的一段，那么探头SU应该包含至少200个边长0.5mm的检测元件，两两分开，间距大约0.1mm。需要提醒的是，检测元件的尺寸越小，分析角扇区就越宽。可以在探头SU的检测元件数量与可能的电子扫描覆盖范围之间找到一个折衷，以便避免纵向机械移动。
还可以注意到，使用相控阵探头比使用单向探头有利，因为使用相控阵探头可以在同样的分析角扇区上获得更好的连续性，同时避免了超声源的任何角位移。
根据本发明，一旦探头SU放置于壁PA的外表面SE或内表面SI上的第一位置(根据壁PA的剖面，必要时还根据轴AE的尺寸选定)，每个探头SU就开始分析壁PA的分配给它的第一段，分析是对第一选定角扇区进行的，所述第一选定角扇区沿第一纵向或横向取向。于是，每个探头SU可以采集到轴AE相对于所述探头SU的当前角度位置的分析数据。通过驱动轴AE在选定的相继角扇区上旋转(此处是通过控制台BC，以及例如驱动轴AB)，每个探头SU可以在每次角位移后重新采集分析数据。以这种方式，可以得到关于壁PA的每个被控制第一段的整个圆周的分析数据。
这些分析数据例如包括发射角、超声发射和接收时刻(或等价的：发射时刻与接收时刻之间的时间间隔)、接收角。这些分析数据例如由探头SU传送给控制模块MC，控制模块MC将这些分析数据与被控制第一段的纵向位置和角位置(以选定的参照系为参照)相对应地保存在存储器MY中，必要时，被保存的分析数据还与用于获取这些数据的探头SU的标识相对应。
然后，至少某些探头SU重新(相对)放置在壁PA的外表面SE或内表面SI的第二位置(根据壁PA的剖面，必要时还根据轴AE的尺寸选定)，以便这些探头SU开始分析壁PA的分别分配给它们的第二段，分析是对第二选定角扇区进行的，所述第二选定角扇区沿第二纵向或横向(与第一方向相反)取向。
例如，如果第一方向为沿纵轴XX从左向右，那么第二方向为沿所述纵轴XX从右向左。同样，如果第一方向为沿第二轴(垂直于纵轴XX)从左向右，那么第二方向为沿所述第二轴从右向左。
于是，每个重新放置的探头SU可以采集到轴AE的当前角度位置的分析数据。通过驱动轴AE关于选定的角扇区旋转，每个探头SU可以在每次角位移后重新采集分析数据。于是，可以得到关于壁PA的每个被控制第二段整个圆周的分析数据。这些分析数据例如由探头SU传送到控制模块MC，控制模块MC把这些分析数据与被检查第二段的纵向位置和角度位置(以选定的参照系为参照)相对应地保存于存储器中，必要时，被保存的分析数据还与用于获取这些数据的探头SU的标识相对应。
借助于这种沿相反方向的双重分析，可以控制车轴AE的整体或部分(根据需要)，如图7至图10所示。更确切地说：
-图7A至7C描绘的是一部分壁的多个第一段，这些第一段可以由三个单向探头覆盖，这三个探头放置在外表面SE上，并沿纵向从右向左进行相对移动，发射角为沿第一纵向(从右向左)，分别为30°、45°、60°；
-图8A至8C描绘的同一部分壁的多个第二段，这些第二段可以由图7中的三个单向探头覆盖，这三个探头放置在外表面SE上，并沿纵向从左向右进行相对移动，发射角为沿第二纵向(从左向右)，分别为30°、45°、60°；
-图9A描绘的是同一部分壁的多个第一段，这些第一段可以由三个相控阵探头覆盖，这三个相控阵探头放置在外表面SE上，图中所示的角扇区介于30°与70°之间，沿第一纵向取向(从右向左)；
-图9B描绘的是同一部分壁的多个第二段，这些第二段可以由图9A的三个相控阵探头覆盖，这三个相控阵探头放置在外表面SE上，图中所示的角扇区介于30°与70°之间，沿第二纵向取向(从左向右)；
-图10描绘的是同一部分壁的多个第三段，这些第三段可以由一个相控阵探头覆盖，该相控阵探头放置在内表面SI上，图中所示的角扇区介于30°与70°之间，沿纵向取向(从左向右)。
考虑到轴AE的壁PA通常的内半径R2和外半径R1的剖面，以及轴AE的通常尺寸，单向探头SU的发射角通常应该能在相对于纵向XX或横向的大约0°至大约70°之间变化，相控阵探头SU的发射角扇区通常应该介于相对于纵向XX或横向的大约0°至大约70°之间。
在图7至10的实例上，每个双向箭头标出了一个(置于上方的)探头SU分析的(第一)段的纵向范围。可以理解，轴AE的尺寸在轴AE的某些部分缩短了同一个探头SU能技术分析(覆盖)的段的纵向范围。对位于车轮下方的部分尤其如此，在车轮下方的部分更有可能包含由紧配合和/或负载引起的结构缺陷，因而更需要尽可能精确、尽可能全面的检查(分析)。
存储的数据由处理模块MT提取，处理模块MT负责根据数据涉及的轴区域将数据分组，以便制图，所述图表示壁PA中回波指示的位置及横向或纵向取向。
需要提醒的是，回波指示是材料/空气或材料/液体界面上，或瑕疵上，或缺陷上的反射的结果。
还需要提醒的是，纵向分析尤其适合于检测横向瑕疵和缺陷(通常，横向瑕疵和缺陷更常见)，而横向分析尤其适合于检测纵向瑕疵和缺陷。
沿两个相反的方向，也就是沿极不相同的分析方向检查材料，可以检测到尺寸更小的瑕疵和缺陷，因而比现有的实心(体)轴控制方法和控制技术检测到更多的瑕疵和缺陷。还可以更好地检测壁PA内部的歪斜瑕疵和缺陷。
可以注意到，必要时，处理模块MT可以对构成壁的第一段和/或第二段覆盖区的相同区域的相关分析数据进行“关联”处理。由此制成这些覆盖区的“原始”图，必要时是三维的(3D)。
用来制作“原始”图的数据文件最好保存在存储器MY中。这些图可以在显示屏EC上单独地(逐个地)或成组地(同时多个)显示，以便技术员分析；也可以先自动化分析，然后转换为“校正”图或“缺陷”图，再将“校正”图或“缺陷”图单独地或成组地显示在显示屏EC上。
可以对“原始”图进行多种比较分析。
例如，处理模块MT可以将在被控制轴AE上获得的至少某些图的数据与在第一标准轴(与被控制轴同型，但无缺陷)上获得的第一标准图的数据比较。在这种情况下，处理模块MT只保留表示在第一标准图中不存在的回波指示的数据，以便制成“校正”图并保存于存储器MY中。
作为变型或作为补充，处理模块MT可以将从轴AE获得的至少某些图(原始图或校正图)的数据与从第二标准轴(与被控制轴同型，但带有已知缺陷)获得的第二标准图数据比较。在这种情况下，处理模块MT只保留表示第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示的数据，以便制成缺陷图并保存于存储器MY中。
作为变型或作为补充，处理模块MT能将至少某些图上表示的回波指示的幅度与选定的幅度阈值比较。在这种情况下，处理模块MT只保留表示如下回波指示的数据以便制成缺陷图：回波幅度大于选定的幅度阈值，因而回波被认为由缺陷形成。
此外，还可以考虑每当检测到一个大于选定幅度阈值的幅度时，处理模块MT产生报警(声音的和/或视觉的(显示在显示屏EC上))。
图11A和11B描绘了从同一车轴AE壁PA获得的原始图的两个实例。检测到的结构缺陷标注为DS。
如前所述，为了分析壁PA可以将探头SU放置在壁PA的外表面SE或内表面SI。还可以考虑进行双重分析，例如首先将探头SU放置在外表面SE上，然后将某些探头SU放置在内表面SI上。更确切地说，对这种情况，将SU放置在壁PA的外表面SE上第一选定位置，用这些探头SU在第一选定角扇区(沿第一纵向(或横向)取向)分析壁PA的第一选定段，以便采集轴AE相对于探头SU不同相对角度位置的分析数据。然后，将至少某些探头SU放置在壁PA的外表面SE上第二选定位置，用这些探头SU在第二选定角扇区(沿第二纵向(或横向)取向，与第一纵向(或横向)相反)分析壁PA的第二选定段，以便采集轴AE相对于探头SU不同相对角度位置的分析数据。最后，将至少某些探头SU放置在壁PA的内表面SI上第三选定位置，用这些探头SU在第三选定角扇区(沿至少一个纵向(或横向)、甚至两个相反方向取向)分析壁PA的第三选定段，以便采集轴AE相对于探头SU不同相对角度位置的分析数据。
处理模块MT根据全部分析数据制图，所述图表示壁PA中回波指示的位置和取向。
这种从外部和内部的双重分析可以覆盖待控制壁PA的各段的全部，而由于壁PA的剖面和/或由于轴AE的尺寸所限而只分析外部就不可能覆盖待控制壁PA的各段的全部。
还可以从外部(或内部)沿两个方向(如上文所述)进行第一次纵向分析，然后从外部(或内部)沿至少一个方向进行第二次横向分析，以便制成表示壁PA内回波指示的横向取向和位置的图，和表示该壁PA内回波指示的纵向取向和位置的图。
还可以从外部沿两个方向进行第一次纵向分析，然后从内部沿至少一个方向进行第二次横向分析。
还可以从内部沿两个方向进行第一次横向分析，然后从外部沿至少一个方向进行第二次分析。
通常，可以考虑从内部和从外部的纵向分析与横向分析的所有组合。
可以注意到，在某些情况下，从内部分析至少需要对管形车轴AE的两端重新镗孔，以便可以将至少一个探头SU贴着轴AE的壁PA的内表面SI放入轴AE内部，以及在必要时用适当的移动装置MD将探头SU相对移动。
还可以注意到，在必要时，探头SU的放置位置、每个探头SU的不同超声分析角扇区、分配给各探头的壁段可以根据应力选定。因此，可以考虑一部分控制由总体方向基本与纵向XX同平面的束在根据选定的重叠率(例如50％)两两重叠的壁段上进行，和/或一部分控制由总体方向基本包含在与纵向XX成锐角(在0°至20°之间及0°至-20°之间增加)的平面内的连续束进行。此外，探头SU的检测元件的入射角可以根据需要选择。作为非限制性的实例，可以选择相对于纵向XX的45°角。
如专业人士所知，还可以注意到，需要在校准阶段调整每个换能器的增益，例如要使得从第一回波(来自于壁PA的界面)得到的信号的幅度相当于图所用的全幅度动态范围的50％左右。
另外，校准阶段最好还包括旨在获得前述标准图的第一部分，所述标准图表示从标准管形车轴(与待控制车轴同型，但完好(即无瑕疵，无结构缺陷))获得的超声分析结果。事实上，校准阶段的该第一部分可以事先知晓由壁PA的几何形状(尤其是转角处，以及更普遍地，内半径R2或外半径R1大幅变化的区域)引起的回波，从而可以将这些回波与待控制管形车轴AE中的瑕疵和结构缺陷引起的回波区分开来。
同样，校准阶段还可以包括旨在获得前述标准图的第二部分，所述标准图表示从标准管形车轴(与待控制车轴同型，但包括在选定位置定义的结构缺陷或人为特征(例如特征性的刻痕或空腔))获得的超声分析结果。这些结构缺陷或人为特征根据载荷手册和/或标准定义，所述载荷手册和/或标准确定了瑕疵和缺陷之间的筛选阈值。当从自然缺陷的回波的信号的幅度小于所述筛选阈值时，发现的就是瑕疵。反之(大于阈值)，发现的就是缺陷。事实上，校准阶段的该第二部分可以事先知晓由结构缺陷或人选特征引起的回波，从而更容易在图中通过与筛选阈值相比较检测出在被控制管形轴AE中引起类似回波(或信号)的“对象(objet)”。
一旦结束用超声对管形车轴AE的纵向和/或横向分析，接下来就可以进行至少一次另一类型的补充分析。例如，可以分析壁PA的外表面SE，以便采集到轴AE相对于表面分析装置不同相对位置的表面分析数据。
在可以使用的表面分析技术中，尤其要提到漏磁技术和傅科电流技术。这些技术中的某些技术的优点在于提供了可以用来制图的分析数据，所述图表示壁PA的表面缺陷的位置和取向。用来制作这些表面缺陷图的数据文件最好保存在存储器MY中，以便所述表面缺陷图可以在显示器EC上单独(逐个)显示或成组(同时多个)显示，必要时与结构缺陷图(用超声获得)一起显示，以便技术员分析和/或与用探头SU获得的图比较。这样做还容许由设备将表面缺陷图与用超声获得的图比较。
可以注意到，还可以进行MPI(“Magnetic Particle Inspection”，即磁粒子检查)类型的表面分析。需要提醒的是，该技术是用磁粒子和显像剂覆盖待控制壁PA的外表面SE，然后(用眼睛)观察在UV(ultra-violette，即紫外)光线下这些磁粒子的不规则取向，所述不规则取向与存在的瑕疵或缺陷有关。该表面分析技术的弊病在于当前还不能提供表面缺陷图，因而只依靠控制轴AE的技术员的视觉观察，然后需要与用超声获得的图进行视觉的、非自动化的比较。因此，操作者的解释和随意性起决定作用。
还可以注意到，上文所述的图可以是专业人士所知道的任何类型，尤其是A-扫描、B-扫描、C-扫描、D-扫描、S-扫描(或扇区扫描)。单纯作为说明性的实例，可以制成C-扫描类型的图(提供了瑕疵相对于受检件的几何形状的位置表示)，必要时还可以制成S-扫描类型的图(提供了在空间位置指示，探头位置固定)。
借助本发明，可以检测到约2mm厚(即壁PA的径向标称厚度的5％左右)、约5mm长、约1mm宽的瑕疵和缺陷。此外，还可以检测到沿通常小于±25°、最好小于±5°的锐角的倾斜纵向及横向瑕疵和缺陷。此外，还可以检测到具备大至约60°的不定向角(或“斜角”)的纵向或横向空腔(或缺陷)。
本发明不局限于上文所述的、仅作为例子的管形车轴控制方法和设备的实例，而是包括专业人士在下文的权利要求范围内所想到的所有变型。

Claims (37)

1.一种利用超声探头无损控制车轴的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a)在控制台(BC)上放置管形的车轴(AE)，所述管形的车轴(AE)的壁(PA)具有已知且可变的内和外半径的剖面；
b)在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)上根据所述壁(PA)的剖面、还根据所述管形的车轴(AE)的尺寸选定的第一位置上放置至少一个超声探头(SU)，然后用每个探头(SU)在沿第一纵向或横向取向的第一选定角扇区内分析所述壁(PA)的选定的第一段，以便采集所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；
c)将至少一个探头(SU)重新放置到根据所述壁(PA)的剖面、还根据车轴(AE)的尺寸选定的至少一个第二位置，然后用每个探头(SU)在沿与所述第一纵向或横向相反的第二方向取向的第二选定角扇区内分析所述壁(PA)的选定的第二段，以便采集所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的另外的分析数据；
d)基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁(PA)内回波指示的位置及横向或纵向取向。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：第一次实施步骤b)至d)，将每个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)，以便制成表示所述壁(PA)内回波指示的位置和取向的图；然后，第二次实施至少步骤b)和d)，将至少一个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的内表面(SI)根据所述壁(PA)的剖面选定的至少一个第三位置上，再用每个探头(SU)在沿至少一个选定的纵向或横向取向的第三选定角扇区内分析所述壁(PA)的选定的第三段，以便采集所述车轴(AE)相对于探头(SU)不同相对角度位置的分析数据，并制成表示所述壁(PA)内回波指示的位置和取向的图。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：实施步骤b)至d)至少一次，将每个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)，以便在沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示所述壁(PA)内回波指示的横向取向和位置的图；然后，重新实施步骤b)至d)至少一次，将至少一个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)，以便在沿横向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示所述壁(PA)内回波指示的纵向取向和位置的图。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：在实施完步骤d)之后，提供步骤e)：在步骤e)中，利用不基于超声的、穿过外表面(SE)的另外的无损分析技术，分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集到所述车轴(AE)相对于探头(SU)不同相对角度位置的分析数据。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：在实施完步骤e)之后，实施步骤f)：在步骤f)中，基于采集到的这些分析数据制图，所述图表示所述壁(PA)的表面缺陷的位置和取向。
6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于：所述另外的分析技术包括漏磁技术或傅科电流技术。
7.根据权利要求2的方法，其特征在于：通过使至少一个探头(SU)相对于所述车轴(AE)纵向移动和/或通过用至少一个探头(SU)电子扫描来分析所述壁的第一、第二、以及第三段中的每一段。
8.根据权利要求4的方法，其特征在于：在步骤b)、c)、e)至少之一中，通过驱动所述车轴(AE)相对于探头(SU)旋转来获得所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置。
9.根据权利要求4的方法，其特征在于：在步骤b)、c)、e)至少之一中，通过驱动至少一个探头(SU)相对于所述车轴(AE)旋转来获得所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，它包括一个步骤g)：在步骤g)中，将步骤d)中获得的图中的数据和从与所述管形的车轴(AE)同类型但无缺陷的第一标准轴获得的第一标准图的数据进行比较，以便只保留表示在所述第一标准图中不存在的回波指示的数据，从而制成校正图。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，它包括一个步骤h)：在步骤h)中，将步骤d)中获得的图的数据或步骤g)中获得的校正图的数据和从与所述管形的车轴(AE)同类型但带有已知缺陷的第二标准轴获得的第二标准图的数据进行比较，以便只保留表示所述第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示的数据，从而制成缺陷图。
12.根据权利要求10的方法，其特征在于，它包括一个步骤i)：在步骤i)中，将步骤d)中获得的图的数据或步骤g)中获得的校正图的数据的幅度和选定的幅度阈值进行比较，以便只保留表示其幅度大于所述幅度阈值因而表明有缺陷的回波指示的数据，并且制成缺陷图。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于：在检测到大于所述幅度阈值的幅度时产生警报。
14.根据权利要求1的方法，其特征在于，它包括一个步骤j)：在步骤j)中，在屏幕(EC)上显示至少一个图。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于：使用适于沿可变角度的单一方向发射超声波的探头(SU)。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于：所述角度在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间变化。
17.根据权利要求1的方法，其特征在于：使用相控阵类型的探头(SU)，该探头适于沿一个选定角扇区内的方向发射超声波。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于：所述角扇区包含在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间。
19.一种车轴的无损控制设备，其特征在于，它包括：i)控制台(BC)，被配置为用于接纳管形的车轴(AE)，该管形的车轴(AE)具有呈现已知且可变内和外半径剖面的壁(PA)；ii)至少一个超声探头(SU)，被配置为用于在一个选定的角扇区内分析所述壁(PA)的至少一个选定段，从而采集分析数据；iii)一些控制装置(MC)，被配置为用于操纵控制台(BC)，以便将每个探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的根据所述壁(PA)的剖面、还根据所述车轴(AE)的尺寸选定的第一位置上，以便所述探头(SU)分别在沿相反的第一和第二纵向或横向取向的至少一个第一和至少一个第二选定角扇区内分析所述壁(PA)的至少一个第一和至少一个第二选定段，从而采集所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；iv)一些处理装置(MT)，被配置为用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁(PA)内回波指示的位置及横向或纵向取向。
20.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述控制装置(MC)被配置为第一次控制至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)的相对移动，以便所述探头(SU)采集所述管形的车轴(AE)相对于它(SU)不同相对角度位置的分析数据；然后第二次控制至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的内表面(SI)的相对移动，以便所述探头(SU)在沿选定的纵向或横向取向的至少一个第三选定角扇区内分析所述壁(PA)的至少一个第三选定段，从而采集到所述管形的车轴(AE)相对于所述探头(SU)的不同相对角度位置的其它分析数据，所述处理装置(MT)被配置为基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁(PA)内回波指示的位置和取向。
21.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述控制装置(MC)被配置为：i)用于至少第一次控制至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的相对移动，以便所述探头(SU)在一个沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，并采集分析数据，而所述处理装置(MT)则基于所采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的横向取向和位置；ii)然后至少第二次控制至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的相对移动，以便所述探头(SU)在一个沿横向取向的角扇区内进行超声分析并采集分析数据，而处理装置(MT)则基于所采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的纵向取向和位置。
22.根据权利要求19的设备，其特征在于，它包括表面分析装置，被配置为利用不基于超声波的、穿过外表面(SE)的另外的无损分析技术，分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集所述车轴(AE)相对于探头(SU)的不同位置的分析数据。
23.根据权利要求22的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为基于所述表面分析装置(MAS)采集到的所述分析数据制图，所述图表示壁(PA)的表面缺陷的位置和取向。
24.根据权利要求22或23的设备，其特征在于：所述表面分析装置包括漏磁分析装置或傅科电流分析装置。
25.根据权利要求20的设备，其特征在于，它包括移动装置(MD)，所述移动装置(MD)被配置为使至少一个探头(SU)沿纵向相对于所述管形的车轴(AE)移动，所述控制装置(MC)被配置为控制所述移动装置(MD)，以便所述移动装置(MD)使至少一个探头(SU)沿纵向相对于所述管形的车轴(AE)移动，以便所述探头(SU)分析所述壁(PA)的所述第一、第二、以及第三选定段的至少一部分。
26.根据权利要求20的设备，其特征在于：所述控制装置(MC)被配置为利用至少一个探头(SU)进行电子扫描，以便所述探头(SU)分析所述壁(PA)的所述第一、第二、以及第三选定段的至少一部分。
27.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述控制台(BC)被配置为驱动所述管形的车轴(AE)相对于每个探头(SU)旋转，以便定义所述管形的车轴(AE)相对于每个探头(SU)的不同相对角度位置。
28.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述控制台(BC)被配置为驱动至少一个探头(SU)相对于所述管形的车轴(AE)旋转，以便定义所述管形的车轴(AE)相对于所述探头(SU)的不同相对角度位置。
29.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为将从所述管形的车轴(AE)获得的图的数据和从与管形的车轴(AE)同类型但无缺陷的第一标准轴获得的第一标准图的数据进行比较，并只保留表示在所述第一标准图中不存在的回波指示的数据，从而制成校正图。
30.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为将从所述管形的车轴(AE)获得的图的数据和从与管形的车轴(AE)同类型但带有已知缺陷的第二标准轴获得的第二标准图的数据进行比较，并只保留表示所述第二标准图中存在的已知缺陷的回波指示的数据，从而制成缺陷图。
31.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为将从所述管形的车轴(AE)获得的图的数据的幅度和选定的幅度阈值比较，并只保留表示其幅度大于所述幅度阈值并表明有缺陷的回波指示的数据，并且制成缺陷图。
32.根据权利要求31的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为在检测到大于所述幅度阈值的幅度的情况下产生警报。
33.根据权利要求19的设备，其特征在于，它包括一个屏幕(EC)，用于显示所述处理装置(MT)制成的至少一些所述图。
34.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述探头(SU)适于沿可变角度单向发射超声波。
35.根据权利要求34的设备，其特征在于：所述角度在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间的范围内变化。
36.根据权利要求19的设备，其特征在于：所述探头(SU)是相控阵类型的，适于沿一个选定角扇区内的方向发射超声波。
37.根据权利要求36的设备，其特征在于：所述角扇区包括在相对于纵向或横向大约0°至大约70°之间。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917833B1 (fr) * 2007-06-21 2010-03-26 V & M France Procede et appareil de controle non destructif manuel d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables
US8453508B2 (en) 2010-12-10 2013-06-04 Ihi Southwest Technologies, Inc. Testing of swing type check valves using phased array sequence scanning
US8839673B2 (en) * 2012-05-02 2014-09-23 Siemens Energy, Inc. System and method for industrial ultrasonic inspection using phased array probe and distance-gain-size flaw sizing
US9027405B2 (en) * 2012-11-20 2015-05-12 General Electric Company Ultrasonic inspection of an axle
DE102012112121B4 (de) * 2012-12-11 2023-02-09 Baker Hughes Digital Solutions Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines rotationssymmetrischen Werkstücks, welches Abschnitte verschiedener Durchmesser aufweist
DE102012112120A1 (de) * 2012-12-11 2014-06-26 Ge Sensing & Inspection Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur oberflächennahen zerstörungsfreien Prüfung eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit abschnittsweise wechselndem Durchmesser mittels Ultraschall
CN103217477B (zh) * 2013-04-01 2015-02-11 清华大学 车轴径向超声波自动探伤装置及控制方法
US9482645B2 (en) * 2013-05-17 2016-11-01 General Electric Company Ultrasonic detection method and ultrasonic analysis method
JP6279863B2 (ja) * 2013-09-11 2018-02-14 東海旅客鉄道株式会社 超音波探傷装置
CN105067704B (zh) * 2015-08-11 2018-02-06 北京新联铁集团股份有限公司 空心车轴探伤系统及探伤方法
CN106312863A (zh) * 2015-11-18 2017-01-11 无锡市友佳车辆配件厂 车架的悬浮式检测装置
CN106312864A (zh) * 2015-11-18 2017-01-11 无锡市友佳车辆配件厂 车架的磁吸式检测装置
CN106248788A (zh) * 2015-11-18 2016-12-21 无锡市友佳车辆配件厂 车架的检测装置
CN106324091A (zh) * 2015-11-18 2017-01-11 无锡市友佳车辆配件厂 新型车架检测装置
EP3479094B1 (en) * 2016-07-01 2023-06-14 Illinois Tool Works Inc. 3-axis scanning and detecting of defects in object by eddy currents in carbon fiber reinforced polymers
US10571432B2 (en) 2016-08-31 2020-02-25 General Electric Company Methods, systems, and devices for solid axle testing
FR3068134B1 (fr) * 2017-06-23 2021-01-08 Vallourec Tubes France Controle non destructif pour produit tubulaire a forme complexe
CN112858482B (zh) * 2021-01-14 2023-10-24 北京主导时代科技有限公司 一种空心轴超声自动判伤方法及其系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2283856Y (zh) * 1996-12-18 1998-06-10 扬中市东大电子设备厂 铁路车轴电脑超声波探伤仪
DE202004015456U1 (de) * 2004-10-06 2005-10-13 Cegelec Anlagen- Und Automatisierungstechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschall-Prüfeinrichtung
CN2842419Y (zh) * 2005-10-31 2006-11-29 中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所 空心车轴内置式超声波探伤组合探头

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5720660A (en) 1980-07-11 1982-02-03 Sumitomo Metal Ind Ltd Apparatus and method of ultrasonic flaw detection
JPS5757346U (zh) * 1980-09-20 1982-04-03
JPS5834358A (ja) * 1981-08-24 1983-02-28 Kubota Ltd 管等の超音波探傷装置
DE3604186A1 (de) * 1986-02-10 1987-08-13 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und einrichtung zur pruefung von schienenfahrzeugraedern unter betriebsaehnlichen belastungsbedingungen
DE3642717A1 (de) 1986-12-13 1988-06-23 Glyco Antriebstechnik Gmbh Verfahren zum pruefen von antriebsachsen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3728369A1 (de) * 1987-08-21 1989-03-02 Siemens Ag Verfahren zur feststellung von rissen in einer welle mittels ultraschall-impulsechoverfahren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung
DE3812824A1 (de) * 1988-04-16 1989-11-02 Asea Brown Boveri Pruefstand zum testen des antriebsstranges eines fahrzeuges
DE8809003U1 (zh) * 1988-07-13 1988-10-06 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
JPH0419558A (ja) * 1990-05-15 1992-01-23 Tokyo Gas Co Ltd 超音波探傷試験における画像処理方法
FR2678385B1 (fr) * 1991-06-28 1994-08-05 Valdunes Procede et dispositif de controle par ultrasons de l'etat de surface d'un alesage, notamment de l'alesage d'un essieu-axe de chemin de fer.
US5426978A (en) * 1992-10-09 1995-06-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Non-destructive axle flaw detecting apparatus
RU2086975C1 (ru) * 1993-08-10 1997-08-10 Лобанов Вячеслав Васильевич Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения
RU2084889C1 (ru) * 1993-08-10 1997-07-20 Вячеслав Васильевич Лобанов Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения с наличием напрессованных деталей
JP2002082099A (ja) * 2000-09-07 2002-03-22 Central Japan Railway Co 中ぐり軸の超音波探傷装置
JP2002257798A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 中実軸部材の探傷方法及び探傷装置
JP2003004710A (ja) 2001-06-21 2003-01-08 Daido Steel Co Ltd 肉盛管の検査方法
BE1014836A6 (fr) * 2002-05-17 2004-05-04 Vanhonacker Patrick Banc d'essai pour voie ferree.
US6945114B2 (en) * 2002-11-25 2005-09-20 The Johns Hopkins University Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad tracks
CN1570620A (zh) 2003-07-23 2005-01-26 Pii派普特罗尼克斯有限公司 用于检测管道的方法和设备
US6886407B1 (en) 2003-08-22 2005-05-03 Westinghouse Electric Company Llc Nondestructive examination of high pressure turbine cylinders
JP4351568B2 (ja) * 2004-03-30 2009-10-28 財団法人鉄道総合技術研究所 超音波探傷方法及び装置
US20060201253A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-14 Transportation Technology Center, Inc. System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection
RU2313784C1 (ru) * 2006-05-10 2007-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта" (НИИ мостов) Способ ультразвукового контроля осей колесных пар
AT9467U3 (de) * 2007-06-14 2008-07-15 Avl List Gmbh Vorrichtung und verfahren zur simulation einer entwicklungsanlage
FR2917833B1 (fr) * 2007-06-21 2010-03-26 V & M France Procede et appareil de controle non destructif manuel d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2283856Y (zh) * 1996-12-18 1998-06-10 扬中市东大电子设备厂 铁路车轴电脑超声波探伤仪
DE202004015456U1 (de) * 2004-10-06 2005-10-13 Cegelec Anlagen- Und Automatisierungstechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschall-Prüfeinrichtung
CN2842419Y (zh) * 2005-10-31 2006-11-29 中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所 空心车轴内置式超声波探伤组合探头

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2002-82099A 2002.03.22
陶睿等.机车车轴多通道超声波探伤系统.《内燃机车》.2006,(第2期),21-23,34. *

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CA2691350C (fr) 2016-01-26
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Barnard et al. Nde of Bonded Aluminum Components on Aircraft Structures

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