CN107064303A - 一种实心轮轴不落轮超声检测系统、检测方法和成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实心轮轴不落轮超声检测系统、检测方法和成像方法，包含超声检测系统和扫查系统，扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，超声检测系统与扫查系统连接，将扫查数据转换为A扫和C扫云图显示方式从而实现过程监测。本发明可实现在机车停运的间隙时间里，在不拆卸轮轴的情况下，对实心轮轴进行超声波检测，提高轮轴检测效率，确保机车运行安全。

Description

一种实心轮轴不落轮超声检测系统、检测方法和成像方法

技术领域

本发明涉及一种检测系统、检测方法和成像方法，特别是一种实心轮轴不落轮超声检测系统、检测方法和成像方法。

背景技术

目前，对铁路机车车辆在役轮轴的运行状况监控，主要是定期、定里程将机车送到车辆段检修基地，将轮轴从机车上拆卸下来，通过微机控制超声波探伤设备和手工超声波探伤仪来检测轮轴情况。但是目前检测工艺复杂，将轮轴从机车拆卸，超声检测完成后，再将轮轴装上机车，耗费很多人力物力。在实际机车车辆轮轴日常维护和检测过程中，急需一种快速、有效的轮轴检测方案，可在机车停运的间隙时间里，完成对轮轴运行情况的评估，即无需将轮轴从机车拆卸下来，在不落轮轴的情况下，对轮轴进行检测。

不落轮超声检测，受制于轮轴在机车的安装结构，可用的探测面仅为拆卸掉轴端轴承盖后的轮轴断面，检测空间狭小。从轴端检测全轴，需要辨别较多的结构回波对探伤的影响。同时不同车辆存在各自的轴型。本发明即解决以上问题，研制了一种实心轮轴的不落轮超声检测系统，采用特制的扫查架，软件里内置了各种不同轴型的工艺，通过多波门和轮轴仿真图，帮助用户清晰的辨别结构回波和伤损。同时本发明的超声检测系统可实现半自动化扫查，提高系统检测的重复性，减少漏检和误检。

针对以上轮轴在不落轮工况下的检测需求和检测过程中的问题，中国专利第201510489809.X号公开了“空心车轴探伤系统和探伤方法”，该系统具备在不落轮轴的情况下，对轮轴进行超声检测，但该系统仅适用于空心轮轴，无法对实心轮轴进行不落轮检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实心轮轴不落轮超声检测系统、检测方法和成像方法，提高轮轴检测效率，确保机车运行安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种实心轮轴不落轮超声检测系统，其特征在于：包含超声检测系统和扫查系统，扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，超声检测系统与扫查系统连接，将扫查数据转换为A扫和C扫云图显示方式从而实现过程监测。

进一步地，所述超声检测系统包含主控板、超声板、存储器、电源模块、IO控制板、按键板、显示模块和报警装置；

主控板为超声检测系统的控制核心，用于对超声板上传的数据进行分析、处理；

超声板与主控板连接，用于采集超声数据，产生超声信号并将接收到的回波信号转化为数字信号并上传至主控板；

存储器与主控板连接，用于与主控板交互数据并存储数据；

电源模块与主控板、超声板和IO控制板连接，用于为主控板、超声板和IO控制板提供电源；

IO控制板与主控板、报警装置和键盘板连接，用于控制报警装置和键盘板；

显示模块与主控板连接，用于显示检测结果。

进一步地，所述超声检测系统还包含成像软件，成像软件采用A扫和C扫云图方式在显示模块上显示，成像软件包含文件管理模块，文件管理模块对超声检测数据和图像保存、调阅、复制、分析，成像软件还包含报警功能。

进一步地，所述扫查系统包含探头信号分配器、传动系、探头组和编码器，探头信号分配器与探头组连接，探头组与传动系连接，编码器与传动系连接，探头信号分配器和编码器与超声检测系统连接。

一种实心轮轴不落轮超声检测系统的检测方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将扫查系统按要求放置于轴端，通过多芯探头信号线和编码器线与超声检测系统连接好；

步骤二：按下电源键，仪器开机上电，超声检测系统向IO控制板发出上电指令，系统对主控板和超声板上电，主控板对超声系统进行参数设置和数据读取；

步骤三：初始化操作执行结束后，用户根据软件提示，进入探伤检测，移动扫查装置，探头组开始旋转；超声检测系统将探头组获取的超声数据实时的传输到主控板，主控板对数据进行分析、处理、成像，给出A扫和C扫云图；探头组旋转回到起点后，完成扫查过程，系统将检测数据和成像数据保存到存储器。

一种实心轮轴不落轮超声检测系统的成像方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：首先扫查系统将探头组移动到初始扫查位置，按下开始检测，系统执行初始化操作，开始从超声检测系统获取位置信号和超声信号，随着探头组的旋转，获取不同位置的超声信号；

步骤二：系统将获取的位置和超声信号异步保存到存储器上，同时将超声信号转换为图谱，转换方法为将A扫幅度值转化为颜色值，每个位置都有各自的图谱；同时将所扫查的不同位置上的信息，对应到整轴的相应应位置。这样既有不同位置的单独图谱，又有整根轴的图谱，方便用户分析缺陷；

步骤三：定时将超声信号以A扫形式显示到显示模块的指定区域，定时将单独图谱和全轴图谱显示到显示模块的指定区域。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1）不落轮检测，省去轮轴拆卸和安装时间，检测效率高，可在机车停运的间隙时间内，完成对轮轴的检测；2）采用磁性轮与轴端接触，确保检测可靠性高，对操作人员依赖性低，检测一致性好；3）本系统操作简便快捷，界面友好；4）检测数据以A扫、C扫等多种图像扫描的形式显示，直观显示轮轴的检测信息，更利于缺陷的识别和分析；5）扫查过程数据全程记录，有很好的溯源性；6）定制高适应性扫查架，满足不同轴型检测需要；7）扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，结合高性能的超声检测系统，使得用户易于分辨结构回波和缺陷回波，减少漏判和误判。

附图说明

图1是本发明的一种实心轮轴不落轮超声检测系统的示意图。

图2是本发明的超声检测系统的示意图。

图3是本发明的扫查系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图所示，本发明的一种实心轮轴不落轮超声检测系统，包含超声检测系统和扫查系统，扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，超声检测系统与扫查系统连接，将扫查数据转换为A扫和C扫云图显示方式从而实现过程监测。扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，结合高性能的超声检测系统，能够有效避免普通超声A扫存在的漏检和误检；超声检测系统将扫查数据转换为A扫和C扫云图显示方式，可实现过程监测，能够有效避免普通超声A扫必须人工实时监测的缺点。超声检测系统通过多芯探头线与扫查系统实现双向通信，超声检测系统通过扫查系统上的编码器获取位置信息。

超声检测系统包含主控板、超声板、存储器、电源模块、IO控制板、按键板、显示模块和报警装置；

主控板为超声检测系统的控制核心，用于对超声板上传的数据进行分析、处理；主控板负责对超声板上传的数据进行分析、处理、显示、成像、存储等，并通过IO控制板控制按键板和报警装置，为超声检测的附加部件，却是超声检测系统的控制核心；主控板采用嵌入式工业计算机主板，超声板为8通道专业超声电路板，系统内部总线采用USB2.0高速标准，操作系统选用嵌入式操作系统，软件为自主开发的实心轮轴不落轮检测软件。

超声板与主控板连接，用于采集超声数据，产生超声信号并将接收到的回波信号转化为数字信号并上传至主控板；

存储器与主控板连接，用于与主控板交互数据并存储数据；

电源模块与主控板、超声板和IO控制板连接，用于为主控板、超声板和IO控制板提供电源；电源模块安装在仪器机壳内，为系统提供供电，同时向主控板、超声板、按键板、报警装置等部件提供连接和中转。

IO控制板与主控板、报警装置和键盘板连接，用于控制报警装置和键盘板；

显示模块与主控板连接，用于显示检测结果，显示采用高亮液晶显示屏，分辨率达到1024*768，高度达到600流明，室外清晰可见，同时配备了工业级触摸屏方案。

超声检测系统还包含成像软件，成像软件采用A扫和C扫云图方式在显示模块上显示，方便用户判断缺陷；成像软件包含文件管理模块，文件管理模块对超声检测数据和图像保存、调阅、复制、分析，成像软件还包含报警功能，能够帮助用户更好的发现缺陷。系统的操作面板采用轻触式开关方式，配合工业级触摸屏，为用户提供可靠方便的操作体验。

扫查系统包含探头信号分配器、传动系、探头组和编码器，探头信号分配器与探头组连接，探头组与传动系连接，编码器与传动系连接，探头信号分配器和编码器与超声检测系统连接。

本发明的实心轮轴不落轮超声检测系统，可采用对应角度的小角度纵波斜探头对所检测部件进行扫查，所检测部位包含但不限于全轴穿透、轴颈根部、卸荷槽、轮座镶入部和齿轮座镶入部等。。探头组安装在传动系上，超声系统整合编码器的位置信号和多芯探头线传来的超声信号，给出整根轴的缺陷情况。扫查系统负责系统稳定可靠的扫查，包括探头组与工件的耦合、探头组的旋转扫查、编码器的脉冲产生及传输，是不落轮超声检测的辅助工装。扫查系统通过多个方向磁性轮与轮轴紧密接触，保证扫查的耦合性和一致性。同时该扫查系统的高适应性保证该检测系统能够适用不同轴型的轮轴检测。

主控板从超声板获取的超声数据，将超声信号以A扫、C扫等形式在显示屏上显示，系统判定A扫波幅是否超过波门，如果超过所设置的波门后，系统通过IO控制板向报警装置发出信号报警，警示用户。系统软件将A扫数据转换成B、C扫图谱，转换方法为将A扫波幅值转换为颜色值，一个A扫数据转换为一个颜色点，结合编码器的位置信号，将各点对应到轴型仿真图上。

传动系带动探头组移动，编码器安装在传动系上，实时获取传动系的运动位置，并将位置信号通过编码器线上传给超声检测系统。探头组可根据不同轴型选择不同探头组合，探头组安装在传动系上，通过多芯探头信号线，将超声数据实时上传到超声检测系统，随着探头组的旋转，超声检测系统可以获得整根轴的信号数据；同时超声检测系统通过多芯探头信号线发送参数设置信息给探头，激发探头，实现各种探头设置。超声检测系统将编码器传来的位置信号和探头组传来的超声信号进行整合，实现各种形式的成像。

一种实心轮轴不落轮超声检测系统的检测方法，包含以下步骤：

步骤一：将扫查系统按要求放置于轴端，通过多芯探头信号线和编码器线与超声检测系统连接好；

步骤二：按下电源键，仪器开机上电，超声检测系统向IO控制板发出上电指令，系统对主控板和超声板上电，主控板对超声系统进行参数设置和数据读取；

步骤三：初始化操作执行结束后，用户根据软件提示，进入探伤检测，移动扫查装置，探头组开始旋转；超声检测系统将探头组获取的超声数据实时的传输到主控板，主控板对数据进行分析、处理、成像，给出A扫和C扫云图；探头组旋转回到起点后，完成扫查过程，系统将检测数据和成像数据保存到存储器。

一种实心轮轴不落轮超声检测系统的成像方法，包含以下步骤：

步骤一：首先扫查系统将探头组移动到初始扫查位置，按下开始检测，系统执行初始化操作，开始从超声检测系统获取位置信号和超声信号，随着探头组的旋转，获取不同位置的超声信号；

步骤二：系统将获取的位置和超声信号异步保存到存储器上，同时将超声信号转换为图谱，转换方法为将A扫幅度值转化为颜色值，每个位置都有各自的图谱；同时将所扫查的不同位置上的信息，对应到整轴的相应应位置。这样既有不同位置的单独图谱，又有整根轴的图谱，方便用户分析缺陷；

步骤三：定时将超声信号以A扫形式显示到显示模块的指定区域，定时将单独图谱和全轴图谱显示到显示模块的指定区域。

本发明的功能特点如下：

可实现实心轮轴的不落轮超声检测；

特制扫查装置和软件系统，能够保证检测系统适应不同轴型的检测；

采用独特的多波门和轮轴仿真图，实现单个部位图谱和全轴图谱对比，来区分结构波和缺陷波，帮助用户更好的分析数据；

具备完善的文件管理功能，能够满足用户对检测数据和图像的保存、调阅、拷贝、分析等功能；

具备完善的用户管理功能，能够满足用户数据安全、工艺检测文件、流程管理；

系统具备性能校准功能，用户可完成规定的性能指标测试和校准工作；

具有系统自检功能，使得系统在不符合使用要求的情况下，不能进行探伤，保证检测的有效性；

具有报警功能，可帮助用户更好的发现缺陷。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种实心轮轴不落轮超声检测系统，其特征在于：包含超声检测系统和扫查系统，扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，超声检测系统与扫查系统连接，将扫查数据转换为A扫和C扫云图显示方式从而实现过程监测。

2.按照权利要求1所述的一种实心轮轴不落轮超声检测系统，其特征在于：所述超声检测系统包含主控板、超声板、存储器、电源模块、IO控制板、按键板、显示模块和报警装置；

主控板为超声检测系统的控制核心，用于对超声板上传的数据进行分析、处理；

超声板与主控板连接，用于采集超声数据，产生超声信号并将接收到的回波信号转化为数字信号并上传至主控板；

存储器与主控板连接，用于与主控板交互数据并存储数据；

电源模块与主控板、超声板和IO控制板连接，用于为主控板、超声板和IO控制板提供电源；

IO控制板与主控板、报警装置和键盘板连接，用于控制报警装置和键盘板；

显示模块与主控板连接，用于显示检测结果。

3.按照权利要求2所述的一种实心轮轴不落轮超声检测系统，其特征在于：所述超声检测系统还包含成像软件，成像软件采用A扫和C扫云图方式在显示模块上显示，成像软件包含文件管理模块，文件管理模块对超声检测数据和图像保存、调阅、复制、分析，成像软件还包含报警功能。

4.按照权利要求1所述的一种实心轮轴不落轮超声检测系统，其特征在于：所述扫查系统包含探头信号分配器、传动系、探头组和编码器，探头信号分配器与探头组连接，探头组与传动系连接，编码器与传动系连接，探头信号分配器和编码器与超声检测系统连接。

5.按照权利要求1-4任一项所述的一种实心轮轴不落轮超声检测系统的检测方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将扫查系统按要求放置于轴端，通过多芯探头信号线和编码器线与超声检测系统连接好；

步骤二：按下电源键，仪器开机上电，超声检测系统向IO控制板发出上电指令，系统对主控板和超声板上电，主控板对超声系统进行参数设置和数据读取；

步骤三：初始化操作执行结束后，用户根据软件提示，进入探伤检测，移动扫查装置，探头组开始旋转；超声检测系统将探头组获取的超声数据实时的传输到主控板，主控板对数据进行分析、处理、成像，给出A扫和C扫云图；探头组旋转回到起点后，完成扫查过程，系统将检测数据和成像数据保存到存储器。

6.按照权利要求1-4任一项所述的一种实心轮轴不落轮超声检测系统的成像方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：首先扫查系统将探头组移动到初始扫查位置，按下开始检测，系统执行初始化操作，开始从超声检测系统获取位置信号和超声信号，随着探头组的旋转，获取不同位置的超声信号；

步骤二：系统将获取的位置和超声信号异步保存到存储器上，同时将超声信号转换为图谱，转换方法为将A扫幅度值转化为颜色值，每个位置都有各自的图谱；同时将所扫查的不同位置上的信息，对应到整轴的相应应位置，这样既有不同位置的单独图谱，又有整根轴的图谱，方便用户分析缺陷；

步骤三：定时将超声信号以A扫形式显示到显示模块的指定区域，定时将单独图谱和全轴图谱显示到显示模块的指定区域。