CN107271559B - 一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统 - Google Patents

一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，包含检测主机和检测从机，检测主机包含主机机架、主机耦合剂存储箱、检测臂、电动推杆、主机扫查导向架、第一相控阵探头、第二相控阵探头、第三相控阵探头、第四相控阵探头、滚轮、超声相控阵处理器和主机人机交互界面，检测从机包含从机机架、从机耦合剂存储箱、第一电动推杆、第一检测臂、第二电动推杆、第二检测臂、踏面第一探头、踏面第二探头、轨头侧面第一探头、轨头侧面第二探头、轨底侧面第一探头、轨底侧面第二探头、从机扫查导向架、从机超声处理器和从机人机界面。本发明可以同时对钢轨焊缝进行体积型缺陷和面积型缺陷检测，提高钢轨焊缝检测效率。

Description

一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统
技术领域
本发明涉及一种超声检测系统，特别是一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统。
背景技术
钢轨焊缝探伤工作是确保铁路系统运行安全的重要环节，新制钢轨接头焊缝处均需要进行超声波检测，在役钢轨需要进行定期超声波检测。原铺设路轨中，平均每25米就有一个接头焊缝，新铺设的路轨中每100米就有一个接头焊缝，截至2016年底，中国铁路运营里程已达十几万公里，包括货运铁路铁轨、客运铁路铁轨和城市轨道交通铁轨，需要进行超声波检测的钢轨焊缝数目非常庞大。
目前，在国内铁路工务部门检测过程中，采用超声波检测钢轨焊缝及焊缝热影响区内部的体积型缺陷和面积型缺陷，检测过程中需要对体积型缺陷和面积型缺陷分别进行检测。
检测体积型缺陷时，在钢轨焊缝一测的轨头踏面和轨脚斜坡面使用A型脉冲反射式超声进行扫查。在钢轨轨头踏面需要分别用斜探头和直探头进行扫查，用斜探头进行锯齿形扫查，斜探头扫查过程中需要保持一定的偏转角，用直探头在钢轨踏面作横向和纵向移动扫查；在轨脚斜面用斜探头进行锯齿形扫查，斜探头扫查过程中需要保持一定的偏转角。
检测面积型缺陷时，针对钢轨焊缝中面积型缺陷，采用双探头检测法进行检测时，在钢轨踏面进行串列式扫查，在轨底侧面和轨头侧面进行K型扫查，对铝热焊缝进行面积型缺陷检测时，需要对准焊缝中心和两侧焊筋边缘各扫查一遍。
目前市场上针对钢轨焊缝超声检测的探伤仪，为多通道的超声波探伤仪，探伤人员采用单台设备检测钢轨时，无法同时对单个焊缝进行体积型缺陷和面积型缺陷检测；且在钢轨焊缝检测过程中主要依赖探伤人员过对探伤仪A对超声波探伤仪A扫波形进行监看，并根据经验进行判断是否存在伤损，这种探伤方法探伤效率低。若采用多台设备分别进行体积型缺陷和面积型缺陷检测时，检测单个伤损类型的探伤人员无法实时了解所检焊缝的另一类伤损的检测结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，提高钢轨焊缝探伤作业效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：包含检测主机和检测从机，检测主机和检测从机之间无线连接。
进一步地，所述检测主机包含主机机架、主机耦合剂存储箱、检测臂、电动推杆、主机扫查导向架、第一相控阵探头、第二相控阵探头、第三相控阵探头、第四相控阵探头、滚轮、超声相控阵处理器和主机人机交互界面，主机耦合剂存储箱、超声相控阵处理器和主机人机交互界面设置在主机机架上，滚轮转动设置在主机机架下侧，电动推杆水平设置在主机机架一侧，主机扫查导向架平行于电动推杆设置在电动推杆下侧并且固定在主机机架侧面，检测臂滑动设置在主机扫查导向架上并且检测臂与电动推杆连接由电动推杆驱动，第一相控阵探头、第二相控阵探头、第三相控阵探头和第四相控阵探头分别固定在检测臂上。
进一步地，所述检测从机包含从机机架、从机耦合剂存储箱、第一电动推杆、第一检测臂、第二电动推杆、第二检测臂、踏面第一探头、踏面第二探头、轨头侧面第一探头、轨头侧面第二探头、轨底侧面第一探头、轨底侧面第二探头、从机扫查导向架、从机超声处理器和从机人机界面，从机耦合剂存储箱、从机超声处理器和从机人机界面设置在从机机架上，第一电动推杆和第二电动推杆平行设置在从机机架一侧，从机扫查导向架平行于第一电动推杆和第二电动推杆设置并且固定在从机机架侧面，第一检测臂和第二检测臂分别滑动设置在从机扫查导向架两侧，第一检测臂与第一电动推杆连接由第一电动推杆驱动，第二检测臂与第二电动推杆连接由第二电动推杆驱动，踏面第一探头、轨头侧面第一探头和轨底侧面第一探头设置在第一检测臂上，踏面第二探头、轨头侧面第二探头和轨底侧面第二探头设置在第二检测臂上。
进一步地，所述主机人机交互界面或从机人机交互界面包含显示器、键盘和按钮。
进一步地，所述第一相控阵探头检测时设置于钢轨轨底斜面，第二相控阵探头和第三相控阵探头设置于钢轨踏面，第四相控阵探头设置于第一相控阵探头对侧钢轨轨底斜面。
进一步地，所述超声相控阵处理器由电源模块、超声相控阵检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成，超声相控阵检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。
进一步地，所述从机超声处理器由电源模块、多通道超声检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成，多通道超声检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明采用检测主机和检测从机结构形式，可以同时在路轨上对钢轨焊缝进行体积型缺陷和面积型缺陷检测，提高钢轨焊缝检测效率；并且检测主机和检测从机之间采用无线通讯，实现检测主机和检测从机的检测数据通讯，便于探伤人员查询单个焊缝的全部检测数据，更利于现场判伤。
附图说明
图1是本发明的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统的示意图。
图2是本发明的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统的俯视图。
图3是本发明的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统的使用状态图。
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1、2、3所示，本发明的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，包含检测主机1和检测从机2，检测主机1和检测从机2之间无线连接。检测主机1和检测主机2为两个结构独立的超声检测单元，检测主机1和检测主机2之间数据通过无线方式进行数据交互。
检测主机1包含主机机架11、主机耦合剂存储箱12、检测臂13、电动推杆14、主机扫查导向架15、第一相控阵探头16、第二相控阵探头17、第三相控阵探头18、第四相控阵探头、滚轮19、超声相控阵处理器110和主机人机交互界面111，主机耦合剂存储箱12、超声相控阵处理器110和主机人机交互界面111设置在主机机架11上，滚轮19转动设置在主机机架11下侧，电动推杆14水平设置在主机机架11一侧，主机扫查导向架15平行于电动推杆14设置在电动推杆14下侧并且固定在主机机架11侧面，检测臂13滑动设置在主机扫查导向架15上并且检测臂13与电动推杆14连接由电动推杆14驱动，第一相控阵探头16、第二相控阵探头17、第三相控阵探头18和第四相控阵探头分别固定在检测臂13上。超声相控阵处理器110与四个相控阵探头通过多芯连接线连接，超声相控阵处理器110与主机人机交互界面111通过信号线连接；超声相控阵处理器110获取四个相控阵探头采集的超声信号，并经过处理输出探伤伤损图像至主机人机交互界面111。
主机人机交互界面111包含有显示器、键盘、按钮，主机人机交互界面111采用笔记本式KVM模块。超声相控阵处理器110与电动推杆14之间有线缆连接，提供电动推杆14工作所需电源。第一相控阵探头16检测过程中布置于钢轨轨底斜面，第二相控阵探头17、第三相控阵探头18检测过程中布置于钢轨踏面，第四相控阵探头位于第一相控阵探头16对侧钢轨轨底斜面。
电动推杆14带动检测臂13沿主机扫查导向架15移动，进而带动第一相控阵探头16、第二相控阵探头17、第三相控阵探头18和第四相控阵探头沿指定路径移动。超声相控阵处理器110由电源模块、超声相控阵检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成。超声相控阵检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。
检测从机2包含从机机架21、从机耦合剂存储箱22、第一电动推杆23、第一检测臂24、第二电动推杆25、第二检测臂26、踏面第一探头27a、踏面第二探头27b、轨头侧面第一探头28a、轨头侧面第二探头28b、轨底侧面第一探头29a、轨底侧面第二探头29b、从机扫查导向架210、从机超声处理器211和从机人机界面212，从机耦合剂存储箱22、从机超声处理器211和从机人机界面212设置在从机机架21上，第一电动推杆23和第二电动推杆25平行设置在从机机架21一侧，从机扫查导向架210平行于第一电动推杆23和第二电动推杆25设置并且固定在从机机架21侧面，第一检测臂24和第二检测臂26分别滑动设置在从机扫查导向架210两侧，第一检测臂24与第一电动推杆23连接由第一电动推杆23驱动，第二检测臂26与第二电动推杆25连接由第二电动推杆25驱动，踏面第一探头27a、轨头侧面第一探头28a和轨底侧面第一探头29a设置在第一检测臂24上，踏面第二探头27b、轨头侧面第二探头28b和轨底侧面第二探头29b设置在第二检测臂26上。
从机超声处理器211与六个探头通过同轴信号线连接，从机超声处理器211与从机人机界面212通过信号线连接，从机超声处理器211获取六个探头采集的超声信号，并经过处理输出探伤伤损图像至从机人机界面212。从机人机界面212采用笔记本式KVM模块。
从机超声处理器211与第一电动推杆23和第二电动推杆25之间有线缆连接，提供第一电动推杆23和第二电动推杆25工作所需电源。第一电动推杆23带动第一检测臂24沿从机扫查导向架210移动，进而带动踏面第一探头27a、轨头侧面第一探头28a和轨底侧面第一探头29a沿指定路径移动，第二电动推杆25带动第二检测臂26沿从机扫查导向架210移动，进而带动踏面第二探头27b、轨头侧面第二探头28b和轨底侧面第二探头29b沿指定路径移动；所述第一电动推杆23和第二电动推杆25工作过程中伸缩方向相反且移动距离相等。
从机超声处理器211由电源模块、多通道超声检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成。多通道超声检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。检测主机1用于钢轨焊缝体积型缺陷的检测，检测从机2分别用于钢轨焊缝面积型缺陷检测。
检测主机1对焊缝A进行体积型缺陷检测完毕后，生成焊缝A的体积型缺陷检测结果，并通过无线模块将结果传输至检测从机2。然后检测主机1对焊缝B进行体积型缺陷检测，同时段，检测从机2对焊缝A进行面积型缺陷检测，检测从机2对焊缝A进行面型缺陷检测完毕后，生成焊缝A的体积型缺陷检测结果，并通过无线模块将结果传输至检测主机1，这样检测主机1和检测从机2检测数据中均会包含有完整的焊缝A的检测数据。后依次沿路轨对各个焊缝分别进行体积型缺陷和面积型缺陷检测，提高检测钢轨焊缝的检测效率。
主从机结构钢轨焊缝超声检测系统通过无线模块实时共享检测主机1和检测从机2的钢轨焊缝检测数据，探伤作业现场可以从任何一台设备查看单个焊缝的完整检测数据，便于现场的判伤，并且主从机结构形式可以便于现场互相确认是否存在漏检焊缝。检测主机1和检测从机2通过无线模块进行数据传输。无线传输模块采用标准工业无线传输模块，选采用2.4G工业无线网络、433数传电台等无线通讯模式。
主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，可过系统中无线模块向外部设备传输数据，如通过无线模块向监控分析用的计算机传输探头的完整伤损数据，便于分析人员分析等。
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 (5)

1.一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：包含检测主机和检测从机，检测主机和检测从机之间无线连接；
所述检测主机包含主机机架、主机耦合剂存储箱、检测臂、电动推杆、主机扫查导向架、第一相控阵探头、第二相控阵探头、第三相控阵探头、第四相控阵探头、滚轮、超声相控阵处理器和主机人机交互界面，主机耦合剂存储箱、超声相控阵处理器和主机人机交互界面设置在主机机架上，滚轮转动设置在主机机架下侧，电动推杆水平设置在主机机架一侧，主机扫查导向架平行于电动推杆设置在电动推杆下侧并且固定在主机机架侧面，检测臂滑动设置在主机扫查导向架上并且检测臂与电动推杆连接由电动推杆驱动，第一相控阵探头、第二相控阵探头、第三相控阵探头和第四相控阵探头分别固定在检测臂上；
所述检测从机包含从机机架、从机耦合剂存储箱、第一电动推杆、第一检测臂、第二电动推杆、第二检测臂、踏面第一探头、踏面第二探头、轨头侧面第一探头、轨头侧面第二探头、轨底侧面第一探头、轨底侧面第二探头、从机扫查导向架、从机超声处理器和从机人机界面，从机耦合剂存储箱、从机超声处理器和从机人机界面设置在从机机架上，第一电动推杆和第二电动推杆平行设置在从机机架一侧，从机扫查导向架平行于第一电动推杆和第二电动推杆设置并且固定在从机机架侧面，第一检测臂和第二检测臂分别滑动设置在从机扫查导向架两侧，第一检测臂与第一电动推杆连接由第一电动推杆驱动，第二检测臂与第二电动推杆连接由第二电动推杆驱动，踏面第一探头、轨头侧面第一探头和轨底侧面第一探头设置在第一检测臂上，踏面第二探头、轨头侧面第二探头和轨底侧面第二探头设置在第二检测臂上；
检测主机对焊缝A进行体积型缺陷检测完毕后，生成焊缝A的体积型缺陷检测结果，并将结果传输至检测从机；然后检测主机对焊缝B进行体积型缺陷检测，同时段，检测从机对焊缝A进行面积型缺陷检测，检测从机对焊缝A进行面型缺陷检测完毕后，生成焊缝A的体积型缺陷检测结果，并将结果传输至检测主机。
2.按照权利要求1所述的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：所述主机人机交互界面或从机人机交互界面包含显示器、键盘和按钮。
3.按照权利要求1所述的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：所述第一相控阵探头检测时设置于钢轨轨底斜面，第二相控阵探头和第三相控阵探头设置于钢轨踏面，第四相控阵探头设置于第一相控阵探头对侧钢轨轨底斜面。
4.按照权利要求1所述的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：所述超声相控阵处理器由电源模块、超声相控阵检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成，超声相控阵检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。
5.按照权利要求1所述的一种主从机结构钢轨焊缝超声检测系统，其特征在于：所述从机超声处理器由电源模块、多通道超声检测板卡、嵌入式主机板、无线收发模块组成，多通道超声检测板卡与嵌入式主机板连接，无线模块与嵌入式主机板连接，电源模块连接各个板卡并为各个板卡提供电源。
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