CN101765769B - 呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的手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手动无损控制方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101765769B
CN101765769B CN200880100814.5A CN200880100814A CN101765769B CN 101765769 B CN101765769 B CN 101765769B CN 200880100814 A CN200880100814 A CN 200880100814A CN 101765769 B CN101765769 B CN 101765769B
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
wall
analysis
data
respect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200880100814.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101765769A (zh
Inventor
F·勒萨热
A·诺埃尔
R·诺盖依拉·德波拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vallourec Tubes France SAS
Original Assignee
V&M France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by V&M France SAS filed Critical V&M France SAS
Publication of CN101765769A publication Critical patent/CN101765769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101765769B publication Critical patent/CN101765769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/27—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the material relative to a stationary sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2636—Surfaces cylindrical from inside

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

一种车轴控制设备，包括：i)至少一个超声探头(SU)，用于在选定角扇区内分析管形车轴(AE)的壁(PA)(该壁(PA)呈现已知且可变的内和外半径剖面)的选定段，从而采集分析数据；ii)一些控制装置(MC)，用于根据所述轴的剖面、必要时还根据所述轴的尺寸和环境，确定所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)上需要手动放置每个探头(SU)的至少一个第一和至少一个第二选定位置，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，从而采集到所述轴相对于所述探头(SU)不同相对角度位置的分析数据；iii)一些处理装置(MT)，用于基于所述分析数据制图，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手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一种无损控制设备，所述无损控制方法和设备可以精确地、手动地控制管形车轴(或更一般性地说，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)手动在管形车轴的壁的外表面或内表面上选定的第一位置放置至少一个超声探头，该壁呈现已知且可变的内和外半径剖面，每个第一位置是根据剖面、必要时还根据所述车轴的尺寸和环境选定的；然后用每个探头在沿第一纵向或横向的第一选定角扇区取向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；
b)手动将至少一个探头重新放置到第二位置，该第二位置是根据所述壁的剖面、必要时还根据所述车轴的尺寸和环境选定的，然后用每个重新手动放置的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；
c)根据采集到的所述分析数据制图，所述图表示在所述壁内回波指示的位置和横向或纵向取向。
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)缺陷上的反射而获得的壁中的信息。另外，在本文中，“瑕疵(imperfaction)”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(défaut)”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：
-例如第一次实施步骤a)至c)，手动将每个超声探头放置在所述壁的外表面，以便制成表示在所述壁内回波指示的位置和取向的图；然后，可以第二次实施至少步骤a)和c)，手动将至少一个超声探头放置在所述壁的内表面上根据所述壁的剖面选定的第三选定位置，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的不同相对角度位置的分析数据，并制成表示在所述壁内回波指示的位置和取向的图；
-例如可以实施步骤a)至c)至少一次，手动将每个超声探头放置在所述壁的外表面或内表面上，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位置和横向取向的图；然后，可以重新实施步骤a)至c)至少一次，手动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位置和纵向取向的图；
-在实施完步骤c)后，例如提供步骤d)：在步骤d)中，利用不同于基于超声的技术的另外的分析技术，分析所述壁(PA)的至少外表面，以便采集到至少一个探头相对于所述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e)：在步骤e)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；
Figure GPA00001009584400031
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；
-在实施完步骤c)之后，可以考虑步骤d)：在步骤d)中，用磁粒子检测(MPI，表示“Magnetic Particle Inspection”)技术分析壁的至少外表面，以便采集所述轴相对于探头不同相对角度位置的表面分析数据；
-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。
-在步骤a)、b)、d)至少之一中，可以例如通过驱动每个探头相对于所述轴旋转来实现所述轴相对于每个探头的不同相对角度位置；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤f)：在步骤f)中，将步骤c)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)获得的第一标准图数据比较，以便只保留表示在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g)：在步骤g)中，将步骤c)或f)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的数据，从而制成缺陷图；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤h)：在步骤h)中，将步骤c)或f)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 GPA00001009584400041
如果检测到大于幅度阈值的幅度，可以在必要时产生警报；
-根据本发明的方法可以包括一个步骤i)：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 GPA00001009584400042
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c)应该按此顺序实施，但所列其它步骤d)至i)则不必按此顺序实施。特别指出的是，步骤i)完全可以在步骤c)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：
-至少一个超声探头，用于在选定角扇区内分析管形车轴的(呈现已知且可变的内和外半径剖面)的壁的选定段，从而采集分析；
-一些控制装置，用于根据所述剖面、必要时还根据所述轴的尺寸和环境，确定所述壁的外表面或内表面上需要手动放置每个探头的至少一个第一和至少一个第二选定位置，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，从而采集到所述轴相对于所述探头的不同相对角度位置的分析数据；和
-一些处理装置，用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示在所述壁内回波指示的位置和横向或纵向取向。
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：
-其控制装置可以确定需要手动对每个探头相对于所述壁的外表面的第一次移动，以便采集所述轴相对于每个探头不同相对角度位置的分析数据；然后确定需要手动对至少一个探头相对于所述壁的内表面的第二次移动，以便所述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)内分析所述壁的至少一个第三选定段，从而采集到所述轴相对于每个探头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)确定需要手动对每个探头相对于所述壁的外表面或内表面的第一次移动，以便所述探头在沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，并采集到分析数据，而所述设备的处理装置则根据采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的位置和横向取向；ii)然后确定需要手动对每个探头相对于所述壁的外表面或内表面的至少一次第二次移动，以便所述探头在沿横向取向的角度扇区内进行超声分析，并采集分析数据，而所述处理装置则根据采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的位置和纵向取向；
-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分析所述壁的至少外表面，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信息的位置和取向；
Figure GPA00001009584400061
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；
-所述设备可以包括表面分析装置，所述表面分析装置用磁粒子检测(MPI)技术分析所述壁的至少外表面，以便采集所述轴相对于每个探头不同相对位置的表面分析数据；
-所述设备的控制装置可以用至少一个探头进行电子扫描，以便所述探头分析所述壁的第一、第二、必要时第三段的至少一部分；
-根据本发明的所述设备的处理装置可以将从被控制轴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，以便只保留表示在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、表明有缺陷。并且，制成缺陷图；
Figure GPA00001009584400062
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°之间的范围内；
-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°之间的范围内；
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
本发明的目的是促进手动地、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，如果所述车轴带配件的话，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)，甚至是安装在车箱上，手动控制是借助于图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：至少一个超声探头SU(此处画了五个)，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可以是与所述探头SU连接的微型计算机(或工作站)MO的一部分，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，当待控制车轴AE没有安装在车箱上时(如图3所示)，可以被放置在垫块CA(或适作此用的任何支撑物)上，车轴AE带或不带配件均可。
超声探头SU被配置为能单向放射超声波(方向的角度可以选定，根据需要改变)，或者是相控阵(“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的尺寸和环境例如是借助CIVA8.0(由原子能委员会(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。
此外，在本文中，“轴的环境”指轴需要控制时所处的空间。事实上，可以理解，当需要控制安装在车箱(车箱位于轨道上)上的轴AE时，可以控制到的段明显受限。
考虑到轴AE的壁PA通常具有的内径R2和外径R1的剖面，以及必要时考虑到轴AE的尺寸和环境，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。
一旦控制模块MC确定了每个探头SU应该首先手动相对于所述轴AE放置的(第一)选定位置、以便在第一选定角扇区(沿第一纵向或第一横向取向)内分析所述壁PA的第一选定段，以及必要时确定了每个探头SU后来应该手动相对于所述轴AE放置的(第二)选定位置、以便在第二选定角扇区(沿与第一方向相反的第二纵向或第二横向)内分析所述壁PA的第二选定段以后，就可以手动将所述探头SU分别放置于其第一选定位置。
对手动将探头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上，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。
探头和壁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可以用如下两种方式分析所分配的段：在一个选定的位置保持不动；或由技术员手动在起始位置(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/或横向移动所述探头，可能会经过一个或几个中间位置(每个中间位置对应于另一个选定位置)。
作为手动移动某些探头SU的替代方案，或者作为对这种移动的补充，可以在控制模块MC的控制下以电子扫描方式使用所述探头，以便分析壁PA各段的至少一部分。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手动地移动探头SU。
控制模块MC负责根据待控制轴AE的内外剖面，必要时还根据所述轴AE的尺寸和环境，确定所述壁PA的外表面SE和内表面SI上需要手动放置探头SU的至少第一和第二选定位置，以便所述探头SU分别在第一和第二选定角扇区(沿第一和第二纵向(XX方向)或横向(垂直于XX方向)取向)内分析壁PA的第一和第二选定段，从而采集到所述轴AE相对于所述探头SU不同角度位置的分析数据。
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，则不必考虑纵向手动移动，因为可以用电子扫描代替纵向手动移动。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，以便避免纵向手动移动。
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被手动地放置于壁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的尺寸和环境选定)，每个探头SU就开始分析壁PA的第一段(该第一段是由控制模块MC为该探头SU确定的)，该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。通过使探头SU在选定的相继角扇区内相对于轴AE产生角位移，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的每个被检查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检查第一段的相对于选定的参照系的纵向位置和角位置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重新手动放置在壁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的尺寸和环境选定)，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，如果第一方向为沿垂直于纵轴XX的第二轴从左向右，那么第二方向为沿所述第二轴从右向左。
于是，每个重新手动放置的探头SU可以采集到其相对于轴AE的当前角度位置的分析数据。通过使探头SU相对于轴AE在选定的角扇区内产生角位移，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的每个被检查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相对于选定的参照系的纵向位置和角度位置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，可以检查车轴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，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，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，以及必要时考虑到轴AE的尺寸和环境，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的尺寸和/或环境在轴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中回波指示的位置以及横向或纵向取向。
需要提醒的是，回波指示产生于材料/空气或材料/液体界面上，或瑕疵上，或缺陷上的反射。
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，因而比现有技术中的实心轴控制方法和控制设备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可以将从被控制轴AE获得的至少某些图的数据与从第一标准轴(与被控制轴同类型，但无缺陷)获得的第一标准图的数据进行比较。在这种情况下，处理模块MT只保留表示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(与被控制轴同类型，但带有已知缺陷)获得的第二标准图数据进行比较。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描绘了从车轴AE的同一壁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可以手动将探头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，例如首先手动将探头SU放置在外表面SE上，然后手动将某些探头SU放置在内表面SI上。更确切地说，对这种情况，手动将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，以便采集探头SU相对于轴AE不同角度位置的分析数据。然后，手动将至少某些探头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，以便采集探头SU相对于轴AE不同角度位置的分析数据。最后，手动将至少某些探头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，以便采集探头SU相对于轴AE不同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检查壁PA的各段的全部，而由于壁PA的剖面和/或由于轴AE的尺寸和/或环境所限而只控制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内回波指示的位置和横向取向的图，和表示该壁PA内回波指示的位置和纵向取向的图。
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，以及在必要时进行手动移动。
还可以注意到，在必要时，探头SU的放置位置、每个探头SU的不同超声分析角度或角扇区、分配给各探头的壁段可以由控制模块MC根据应力确定。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的检测元件的倾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)得到的信号的幅度例如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(与待控制车轴同类型，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允许事先了解由壁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(与待控制车轴同类型，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/或标准手册定义，所述载荷手册和/或标准手册确定了瑕疵和缺陷之间的筛选阈值。当关于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允许事先了解由结构缺陷或人为特征引起的回波，从而更容易在图中通过与筛选阈值相比较而检测出在被控制管形轴AE中引起类似回波(或指示)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，接下来就可以手动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来说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，尤其要提到漏磁控制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(用超声控制获得的)结构缺陷图一起显示，以便技术员分析和/或与用探头SU控制获得的图比较。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，所述不规则取向与瑕疵或缺陷的存在有关。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S-扫描类型的图(提供了在空间的位置指示，探头的每个位置一个图)。
借助于本发明，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°的锐角倾斜的纵向及横向瑕疵和缺陷。此外，还可以检测到呈现大至约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 (35)

1.一种利用超声探头来控制管形车轴(AE)的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a)手动在管形车轴(AE)的壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)上选定的第一位置放置至少一个超声探头(SU)，所述壁(PA)呈现已知且可变的内和外半径剖面，每个第一位置是根据所述剖面及所述管形车轴(AE)的尺寸和环境选定的；然后通过电子扫描用每个探头(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)的第一选定段，以便采集所述管形车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；
b)手动将至少一个探头(SU)重新放置到第二位置，该第二位置是根据所述壁(PA)的剖面及所述管形车轴(AE)的尺寸和环境选定的，然后通过电子扫描用每个重新手动放置的探头(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)的第二选定段，以便采集所述管形车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的另外的分析数据；
c)根据采集到的所述分析数据制图，所述图表示在所述壁(PA)内回波指示的位置和横向或纵向取向。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：第一次实施步骤a)至c)，手动将每个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)，以便制成表示在所述壁(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a)和c)，手动将至少一个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的内表面(SI)上的第三选定位置，该第三选定位置是根据所述壁(PA)的剖面选定的，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)的第三选定段，以便采集所述管形车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据，并制成表示在所述壁(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a)至c)至少一次，手动将每个超声探头(SU)放置在所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)上，以便在沿纵向取向的角扇区内进行超声分析，从而制成表示在所述壁(PA)内回波指示的位置和横向取向的图；然后，重新实施步骤a)至c)至少一次，手动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，从而制成表示在所述壁(PA)内回波指示的位置和纵向取向的图。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：在实施完步骤c)后，提供步骤d)：在步骤d)中，利用不同于基于超声的技术的另外的表面分析技术，分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集到至少一个探头(SU)相对于所述管形车轴(AE)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d)后，提供步骤e)：在步骤e)中，根据采集到的分析数据制图，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：所述另外的表面分析技术从包括漏磁技术和傅科电流技术的一组技术中选择。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于：在实施完步骤c)后，提供步骤d)：在步骤d)中，用磁粒子(MPI)技术分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集所述管形车轴(AE)相对于探头(SU)不同相对角度位置的表面分析数据。
8.根据权利要求4或7的方法，其特征在于：在步骤a)、b)和d)至少之一中，通过手动使每个探头(SU)相对于所述管形车轴(AE)旋转来获得所述管形车轴(AE)相对于每个探头(SU)的不同相对角度位置。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，它包括步骤f)：在步骤f)中，将步骤c)中获得的图中的数据和从与被控制的管形车轴(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。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，它包括步骤g)：在步骤g)中，将步骤c)中获得的图的数据和从与被控制的管形车轴(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呈现的已知缺陷的回波指示的数据，从而制成缺陷图。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于，它包括步骤g)：在步骤g)中，将步骤f)中获得的图的数据和从与被控制的管形车轴(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呈现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1的方法，其特征在于，它包括步骤h)：在步骤h)中，将步骤c)中获得的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，并因而制成缺陷图。
13.根据权利要求9的方法，其特征在于，它包括步骤h)：在步骤h)中，将步骤f)中获得的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，并因而制成缺陷图。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于：在检测到大于所述幅度阈值的幅度的情况下，产生警报。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于，它包括一个步骤i)：在步骤i)中，在屏幕(EC)上显示至少一个图。
16.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)。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于：所述角度在相对于纵向或横向0°至70°之间变化。
18.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)，该探头适于沿选定角扇区中的方向发射超声波。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于：所述角扇区包括在相对于纵向或横向0°至70°之间。
20.一种车轴控制设备，其特征在于，它包括：i)至少一个超声探头(SU)，用于在选定角扇区内通过电子扫描分析管形车轴(AE)的壁(PA)的选定段，从而采集分析数据，其中该壁呈现已知且可变的内和外半径剖面；ii)一些控制装置(MC)，被配置为用于根据所述剖面及所述轴的尺寸和环境，确定所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)上需要手动放置每个探头(SU)的至少一个第一和至少一个第二选定位置，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通过电子扫描分析所述壁(PA)的至少一个第一和至少一个第二选定段，从而采集到所述管形车轴(AE)相对于所述探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；和iii)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，所述图表示在所述壁(PA)内回波指示的位置和横向或纵向取向。
21.根据权利要求20的设备，其特征在于：所述控制装置(MC)被配置为用于确定需要手动对每个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)的第一次移动，以便采集所述管形车轴(AE)相对于探头(SU)的不同相对角度位置的分析数据；然后用于确定需要手动对至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的内表面(SI)的第二次移动，以便所述探头(SU)分析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所述壁(PA)的至少一个第三选定段，从而采集所述管形车轴(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；并且其特征还在于：所述处理装置(MT)被配置为用于基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示在所述壁(PA)内回波指示的位置和取向。
22.根据权利要求20或21的设备，其特征在于：所述控制装置(MC)被配置为：i)用于确定需要手动对每个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的第一次移动，以便所述探头(SU)在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)则基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的位置和横向取向；ii)然后用于确定需要手动对至少一个探头(SU)相对于所述壁(PA)的外表面(SE)或内表面(SI)的至少一次第二次移动，以便所述探头(SU)在沿横向取向的角度扇区内进行超声分析，并采集分析数据，而所述处理装置(MT)则基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示回波指示的位置和纵向取向。
23.根据权利要求20的设备，其特征在于，它包括表面分析装置，所述表面分析装置被配置为用于利用不同于基于超声波的分析技术的另外的表面分析技术分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集所述管形车轴(AE)相对于每个探头(SU)不同相对位置的分析数据。
24.根据权利要求23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，所述图表示所述壁(PA)的表面缺陷的位置和取向。
25.根据权利要求23或24的设备，其特征在于：所述表面分析装置是从包括漏磁分析装置和傅科电流分析装置的一组装置中选择的。
26.根据权利要求20的设备，其特征在于，它包括表面分析装置，所述表面分析装置被配置为利用磁粒子检查(MPI)分析所述壁(PA)的至少外表面(SE)，以便采集所述管形车轴(AE)相对于所述探头(SU)的不同相对位置的表面分析数据。
27.根据权利要求20的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为用于将从被控制的所述管形车轴(AE)获得的图的数据和从与被控制的管形车轴(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。
28.根据权利要求20的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为用于将从被控制的所述管形车轴(AE)获得的图的数据和从与被控制的管形车轴(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，并用于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。
29.根据权利要求20的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为用于将从被控制的所述管形车轴(AE)获得的图的数据的幅度与选定的幅度阈值进行比较，并用于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。
30.根据权利要求29的设备，其特征在于：所述处理装置(MT)被配置为用于在检测到大于所述幅度阈值的幅度的情况下产生警报。
31.根据权利要求20的设备，其特征在于，它包括一个屏幕(EC)，用于显示至少一些所述处理装置(MT)制成的所述图。
32.根据权利要求20的设备，其特征在于：每个探头(SU)适于沿可变角度的单一方向发射超声波。
33.根据权利要求32的设备，其特征在于：所述角度在相对于纵向或横向0°至70°的范围内变化。
34.根据权利要求20的设备，其特征在于：每个探头(SU)是相控阵类型的，并适于沿包括在一个选定角扇区内的方向发射超声波。
35.根据权利要求34的设备，其特征在于：所述角扇区包括在相对于纵向或横向0°至70°之间。
CN200880100814.5A 2007-06-21 2008-06-16 呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的手动无损控制方法和设备 Active CN101765769B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0704436A FR2917833B1 (fr) 2007-06-21 2007-06-21 Procede et appareil de controle non destructif manuel d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables
FR0704436 2007-06-21
PCT/FR2008/000837 WO2009010654A2 (fr) 2007-06-21 2008-06-16 Procede et appareil de controle non destructif manuel d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101765769A CN101765769A (zh) 2010-06-30
CN101765769B true CN101765769B (zh) 2013-07-03

Family

ID=38920716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880100814.5A Active CN101765769B (zh) 2007-06-21 2008-06-16 呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的手动无损控制方法和设备

Country Status (16)

Country Link
US (1) US8966984B2 (zh)
EP (1) EP2158478B1 (zh)
JP (1) JP5475654B2 (zh)
CN (1) CN101765769B (zh)
AR (1) AR067089A1 (zh)
AU (1) AU2008277580B2 (zh)
BR (1) BRPI0812903B1 (zh)
CA (1) CA2691213A1 (zh)
CL (1) CL2008001854A1 (zh)
EG (1) EG26203A (zh)
ES (1) ES2523306T3 (zh)
FR (1) FR2917833B1 (zh)
RU (1) RU2453837C2 (zh)
UA (1) UA100024C2 (zh)
WO (1) WO2009010654A2 (zh)
ZA (1) ZA200909039B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917832B1 (fr) * 2007-06-21 2009-10-30 V & M France Soc Par Actions S Procede et appareil de controle non destructif automatique d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables
WO2013167456A1 (de) * 2012-05-11 2013-11-14 Basf Se Verfahren zur erfassung von schädigungen an einer hohlwelle
US10197536B2 (en) 2012-05-11 2019-02-05 Basf Se Method for detecting damage to a hollow shaft
US9027405B2 (en) * 2012-11-20 2015-05-12 General Electric Company Ultrasonic inspection of an axle
NL2012363C2 (en) * 2014-03-05 2015-01-29 Ntgen Tech Dienst B V R Ultrasonic phased array approach.
HUE039831T2 (hu) * 2014-03-27 2019-02-28 Lucchini Rs Spa Kerékkészletek tengelye és megfelelõ eljárás ultrahangos vizsgálatához
JP6854677B2 (ja) * 2017-03-17 2021-04-07 三菱パワー株式会社 超音波探触子、超音波探傷装置、及び超音波探傷方法
FR3096286B1 (fr) * 2019-05-20 2021-06-11 Vallourec Tubes France Procédé de génération d’un indice de compatibilité entre deux extrémités de deux tubes, tube muni d’un indicateur de compatibilité

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404853A (en) * 1981-03-12 1983-09-20 Livingston Waylon A Method and apparatus for ultrasonic testing of tubular goods
US5503019A (en) * 1991-06-28 1996-04-02 Valdunes Method and apparatus for ultrasonically inspecting the surface of the bore of a railroad wheel axle
CN1199464A (zh) * 1995-09-08 1998-11-18 法玛通公司 用于细长构件超声波无损检测的装置
CN1393692A (zh) * 2001-06-21 2003-01-29 大同特殊钢株式会社 堆焊管的检验方法
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
CN1595137A (zh) * 2004-07-08 2005-03-16 武汉市铁辆高新技术有限公司 双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法
CN1712951A (zh) * 2005-06-21 2005-12-28 吴来政 火车轮轴超声瑞利波探伤方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1350320A (fr) * 1962-03-09 1964-01-24 Appareil pour détecter des défauts par ultra-sons, du type à réflexion de signaux
US3685350A (en) * 1970-12-28 1972-08-22 Giuseppe Pettinato Ultrasonic probe
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
JPS5924458B2 (ja) 1980-09-24 1984-06-09 富士通株式会社 エラ−訂正回路のチェック方式
JPS5834358A (ja) 1981-08-24 1983-02-28 Kubota Ltd 管等の超音波探傷装置
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
RU2084889C1 (ru) * 1993-08-10 1997-07-20 Вячеслав Васильевич Лобанов Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения с наличием напрессованных деталей
RU2086975C1 (ru) * 1993-08-10 1997-08-10 Лобанов Вячеслав Васильевич Способ ультразвукового контроля изделий, имеющих сложную форму тел вращения
US5481916A (en) * 1994-07-22 1996-01-09 Tsi Sensor Incorporated Combined ultrasonic and rotating eddy current probe and method of non-destructive testing of materials
US5915277A (en) * 1997-06-23 1999-06-22 General Electric Co. Probe and method for inspecting an object
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
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
FR2903187B1 (fr) * 2006-06-30 2008-09-26 Setval Sarl Controle non destructif, en particulier pour des tubes en cours de fabrication ou a l'etat fini
US7757559B2 (en) * 2007-05-25 2010-07-20 Magnetic Analysis Corporation Oblique flaw detection using ultrasonic transducers
FR2917832B1 (fr) * 2007-06-21 2009-10-30 V & M France Soc Par Actions S Procede et appareil de controle non destructif automatique d'axes d'essieu tubulaires a profils de rayons interne et externe variables

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404853A (en) * 1981-03-12 1983-09-20 Livingston Waylon A Method and apparatus for ultrasonic testing of tubular goods
US5503019A (en) * 1991-06-28 1996-04-02 Valdunes Method and apparatus for ultrasonically inspecting the surface of the bore of a railroad wheel axle
CN1199464A (zh) * 1995-09-08 1998-11-18 法玛通公司 用于细长构件超声波无损检测的装置
CN1393692A (zh) * 2001-06-21 2003-01-29 大同特殊钢株式会社 堆焊管的检验方法
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
CN1595137A (zh) * 2004-07-08 2005-03-16 武汉市铁辆高新技术有限公司 双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法
CN1712951A (zh) * 2005-06-21 2005-12-28 吴来政 火车轮轴超声瑞利波探伤方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Erhard, A等.Ultrasonic Phased Array System for Railroad Axle Examination.《The e-Journal of Nondestructive Testing》.2003,第8卷(第3期), *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010101798A (ru) 2011-07-27
CN101765769A (zh) 2010-06-30
BRPI0812903A2 (pt) 2016-12-06
AU2008277580A1 (en) 2009-01-22
WO2009010654A2 (fr) 2009-01-22
EP2158478B1 (fr) 2014-08-13
EG26203A (en) 2013-04-21
FR2917833B1 (fr) 2010-03-26
JP2010530529A (ja) 2010-09-09
US8966984B2 (en) 2015-03-03
BRPI0812903B1 (pt) 2018-10-16
AR067089A1 (es) 2009-09-30
JP5475654B2 (ja) 2014-04-16
UA100024C2 (ru) 2012-11-12
CL2008001854A1 (es) 2008-12-26
EP2158478A2 (fr) 2010-03-03
FR2917833A1 (fr) 2008-12-26
US20100180683A1 (en) 2010-07-22
AU2008277580B2 (en) 2013-10-17
RU2453837C2 (ru) 2012-06-20
ES2523306T3 (es) 2014-11-24
ZA200909039B (en) 2010-09-29
WO2009010654A3 (fr) 2009-03-19
CA2691213A1 (fr) 2009-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101765768B (zh) 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
CN101765769B (zh) 呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的手动无损控制方法和设备
JP6441321B2 (ja) 超音波伝送による改良型検査方法
US6823736B1 (en) Nondestructive acoustic emission testing system using electromagnetic excitation and method for using same
CN103353480A (zh) 一种机车轮轴超声自动探伤方法及装置
CN101308153A (zh) 一种数字成像管棒材缺陷无损探伤检测系统
CN110361453A (zh) 基于无损检测的阵列式异位接收超声波合成孔径聚焦方法
Hu et al. Tomographic reconstruction of damage images in hollow cylinders using Lamb waves
CN106457889B (zh) 轮副的轮轴及相应的超声检测方法
JP7180494B2 (ja) 超音波探傷装置および超音波探傷方法
JP2019049503A (ja) 車軸の超音波探傷方法及びそのシステム
Martínez-Oña et al. Ultrasonic techniques for quality assessment of ITER Divertor plasma facing component
Rohrschneider et al. Further development of the ultrasonic testing of hollow axles
Kreutzbruck et al. Matrix phased arrays for the inspection of CFRP-components
Doyle et al. Ultrasonic method for inspection of the propellant grain in the space shuttle solid rocket booster
Pardini et al. Evaluation of SAFT/T-SAFT Technology for the Inspection of Hanford's Double Shell Waste Tank Knuckle Regions
Sicard et al. Phased Array Scanner Head for Train Axle Inspection
Hernandez RCC NDE Update
Richter et al. Nondestructive Evaluation of Foam Insulation on the Space Shuttle External Tank

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant