CN107478726A - 一种实心轴相控阵超声波探伤系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种实心轴相控阵超声波探伤系统，包括龙门架、转轮机构、探头随动装置、电控系统和液压系统，龙门架包括龙门架机体、丝杠驱动装置和光栅尺，丝杠驱动装置安装在龙门架机体两侧的支柱上，光栅尺设置在龙门架机体顶端的横梁底部，转轮机构包括升顶装置、驱动轮装置和感应起停装置，探头随动装置包括气动模组、定位装置和探头架组成，电控系统包括电机、电控柜和显示屏操作台，液压系统包括液压缸和液压泵；本发明能够解决探头位置无法精确定位，影响锲块与待检测轮轴面的耦合度，从而使得超声波无损探伤检测检出率，存在检出能力差、误报率高等问题，同时本发明能够实现全身轴覆盖检测。

Description

一种实心轴相控阵超声波探伤系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种相控阵超声波探伤系统，具体地说是一种实心轴相控阵超声波探伤系统及其检测方法。

背景技术

现有的相控阵超声波探伤装置通过布置探头位置仅对轮轴上轮对压装处进行超声波无损探伤检测，无法实现在检测过程中同时对轮轴表面其它部分进行超声波无损探伤检测；而且探头位置无法精确定位，从而影响了锲块与待检测轮轴面的耦合度，进而影响了超声波无损探伤检测检出率，存在检出能力差、误报率高等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种实心轴相控阵超声波探伤系统及其检测方法，能够有效解决探头位置无法精确定位，影响锲块与待检测轮轴面的耦合度，使得超声波无损探伤检测检出率，存在检出能力差、误报率高的问题，同时能够实现全身轴覆盖检测。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种实心轴相控阵超声波探伤系统，包括龙门架、转轮机构、探头随动装置、电控系统和液压系统，所述龙门架包括龙门架机体、丝杠驱动装置和光栅尺，所述龙门架机体由2个支柱和横梁组成，所述横梁设置在所述2个支柱顶端之间，所述2个支柱固定在地面上，所述丝杠驱动装置安装在所述龙门架机体两侧的支柱上，并且与龙门架机体两侧的支柱滑动连接，所述光栅尺设置在所述龙门架机体顶端的横梁底部；

所述液压系统包括液压缸和液压泵，所述液压缸与所述液压泵相连接；

所述转轮机构包括升顶装置，驱动轮装置、和感应起停装置，所述升顶装置、驱动轮装置和感应起停装置都是固定安装在地槽内，所述升顶装置的一端与所述液压缸连接，且通过液压缸对检测部件实现升降；

所述探头随动装置包括气动模组、定位装置和探头架组成，所述气动模组通过其背部设有的模组连接板将其固定在所述龙门架机体顶端的横梁上，所述气动模组底部与所述探头架连接，而探头架两端设置有锲块，所述定位装置设置在气动模组正面；

所述电控系统包括电机、电控柜和显示屏操作台，所述电机设置在丝杠驱动装置中，与模组连接板连接，所述电机和显示屏操作台都分别与电控柜相连接。

本发明的进一步限定技术方案：

前述的还包括止拨轮机构，所述止拨轮机构包括前拨轮、中拨轮和后挡轮，且都根据预设位置安装在轨道中。

前述的液压缸通过底部设有的固定座安装在地槽内

本发明还提供实心轴相控阵超声波探伤系统的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤(1)、检测准备阶段Ⅰ，将待检测部件轮轴置于待检测工位，即止拨轮机构的前拨轮位置，并在轮辋任一外侧贴上磁片；

步骤(2)、检测准备阶段Ⅱ，止拨轮机构中的前拨轮自动将待检测部件轮轴向检测工位方向拨动，当待检测部件轮轴经过并压下止拨轮机构的中拨轮时，转轮机构中的驱动轮装置升起至预定位置，阻挡待检测部件轮轴位移并将其限制在检测工位，同时探头随动装置整体左右移动经光栅尺控制至预设位置；

步骤(3)、检测准备阶段Ⅲ，转轮机构中的升顶装置将待检测部件轮轴升起，同时将探头随动装置整体下降至定位装置与待检测轮轴表面接触，然后传感器将待检测轮轴的位置反馈至计算机后台，并计算出当前探头架整体需要下降的位移量和锲块需要左右移动的位移量，之后电控柜根据计算结果控制气动模组移动，最后使锲块与待检测轮轴面接触，确保锲块和待检测轮轴表面耦合度；

步骤(4)、检测阶段，转轮机构中的驱动轮装置转动待检测轮轴，通过设置在检测工位两侧的感应起停装置感应到轮辋外侧的磁片开始探伤转动圈数计数，同时探头随动装置位置保持不变，锲块和轮轴贴合处辅以耦合剂耦合；

步骤(5)、采集分析阶段，检测过程中，相控阵探头通过后台控制实现待检测轮轴全轴身覆盖检测，探头随轮轴旋转进行数据采集，生成各个逻辑通道的A、B、C型显示图像，并实时显示在显示屏操作台中的高清显示屏上；

步骤(6)、检测结束阶段Ⅰ，探伤结束后完成采集数据保存，同时锲块脱离轮轴表面并停止喷潵耦合剂，探头随动装置上升至原位，然后升顶装置下降至原位，将已检测轮轴重新停置在轨道上；

步骤(7)、检测结束阶段Ⅱ，止拨轮机构中的中拨轮自动将已检测部件轮轴向已检测工位方向拨动，即止拨轮机构的后挡轮位置，已检测部件轮轴被后挡轮阻挡后取下轮辋外侧的磁片。

本发明的有益效果是：本发明通过止拨轮机构自动带入或带出待检测实心轮轴，转轮机构中的驱动轮装置升起至预定位置，阻挡待检测部件轮轴位移并将其限制在检测工位，同时探头随动装置整体左右移动经光栅尺控制至预设位置，而上下位移是先定位装置与待检测轮轴表面接触，然后传感器将待检测轮轴的位置反馈至计算机后台，后经过后台计算确定探头架的的位移量，可以对待检测实心轮轴完成更精确的超声波无损探伤检测，同时确保在对不同轮径的轮对进行检测时保证锲块与轮轴表面的耦合度；止拨轮机构方便了待检测实心轮轴带入带出过程，基本实现探伤自动化，而且操作简单，减少了工人的劳动强度，同时也提高了实心轮轴超声波探伤的检测效率，提高了检出准确率，节约了生产成本；设置多个探头随动装置，并且通过气动模组底部连接的探头架上的探头能够对轮轴的探测角度变化的特点，实现了全身覆盖检测；本发明的检测方法简单，能够操作，且自动化程度高，能够完成精确的超声波无损探伤检测，检出能力高、误报率低。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为图2中A的结构放大示意图；

图4为相控超声波全轴身覆盖探伤检测示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种实心轴相控阵超声波探伤系统，结构如图1-3所示，包括龙门架、转轮机构、探头随动装置、止拨轮机构、电控系统和液压系统，龙门架包括龙门架机体1、丝杠驱动装置2和光栅尺3，龙门架机体1由2个支柱21和横梁22组成，横梁22设置在2个支柱21顶端之间，2个支柱21固定在地面上，丝杠驱动装置2安装在龙门架机体1两侧的支柱21上，并且与龙门架机体1两侧的支柱21滑动连接，光栅尺3设置在龙门架机体1顶端的横梁22底部，待测部件通过止拨轮机构置于待测工位，止拨轮机构包括前拨轮7、中拨轮8和后挡轮9，且都根据预设位置安装在轨道中，

转轮机构包括升顶装置4、驱动轮装置5和感应起停装置6，升顶装置4、驱动轮装置5和感应起停装置6都是固定安装在地槽内，升顶装置4的一端与液压缸16连接，液压缸通过底部设有的固定座23安装在地槽内；

探头随动装置包括气动模组10、定位装置11和探头架组成12，气动模组10通过其背部设有的模组连接板将其固定在龙门架机体1顶端的横梁22上，气动模组10底部与探头架12连接，而探头架两端设置有锲块25，定位装置11设置在气动模组10正面；

电控系统包括电机13、电控柜14和显示屏操作台15，电机13设置在气动模组10背面上端，且位于龙门架机体横梁间，电机13和显示屏操作台15都分别与电控柜14相连接，且电机还与驱动轮装置5相连接。

本实施例还提供一种实心轴相控阵超声波探伤系统的检测方法，具体包括以下步骤：

步骤(1)、检测准备阶段Ⅰ，将待检测部件轮轴置于待检测工位，即止拨轮机构的前拨轮位置，并在轮辋任一外侧贴上磁片；

步骤(2)、检测准备阶段Ⅱ，止拨轮机构中的前拨轮自动将待检测部件轮轴向检测工位方向拨动，当待检测部件轮轴经过并压下止拨轮机构的中拨轮时，转轮机构中的驱动轮装置升起至预定位置，阻挡待检测部件轮轴位移并将其限制在检测工位，同时探头随动装置整体左右移动经光栅尺控制至预设位置；

步骤(3)、检测准备阶段Ⅲ，转轮机构中的升顶装置将待检测部件轮轴升起，同时将探头随动装置整体下降至定位装置与待检测轮轴表面接触，然后传感器将待检测轮轴的位置反馈至计算机后台，并计算出当前探头架整体需要下降的位移量和锲块需要左右移动的位移量，之后电控柜根据计算结果控制气动模组移动，最后使锲块与待检测轮轴面接触，确保锲块和待检测轮轴表面耦合度；

步骤(4)、检测阶段，转轮机构中的驱动轮装置转动待检测轮轴，通过设置在检测工位两侧的感应起停装置感应到轮辋外侧的磁片开始探伤转动圈数计数，同时探头随动装置位置保持不变，锲块和轮轴贴合处辅以耦合剂耦合；

步骤(5)、采集分析阶段，检测过程中，相控阵探头通过后台控制实现待检测轮轴全轴身覆盖检测，探头随轮轴旋转进行数据采集，生成各个逻辑通道的A、B、C型显示图像，并实时显示在显示屏操作台中的高清显示屏上；

步骤(6)、检测结束阶段Ⅰ，探伤结束后完成采集数据保存，同时锲块脱离轮轴表面并停止喷潵耦合剂，探头随动装置上升至原位，然后升顶装置下降至原位，将已检测轮轴重新停置在轨道上；

步骤(7)、检测结束阶段Ⅱ，止拨轮机构中的中拨轮自动将已检测部件轮轴向已检测工位方向拨动，即止拨轮机构的后挡轮位置，已检测部件轮轴被后挡轮阻挡后取下轮辋外侧的磁片

本实施例通过止拨轮机构自动带入或带出待检测实心轮轴，，转轮机构中的驱动轮装置升起至预定位置，阻挡待检测部件轮轴位移并将其限制在检测工位，同时探头随动装置整体左右移动经光栅尺控制至预设位置，而上下位移是先定位装置与待检测轮轴表面接触，然后传感器将待检测轮轴的位置反馈至计算机后台，后经过后台计算确定探头架的的位移量，可以对待检测实心轮轴完成更精确的超声波无损探伤检测，也能够确保在对不同轮径的轮对进行检测时保证锲块与轮轴表面的耦合度，止拨轮机构方便了待检测实心轮轴带入带出过程，基本实现探伤自动化，而且操作简单，减少了工人的劳动强度，同时也提高了实心轮轴超声波探伤的检测效率，提高了检出准确率，节约了生产成本；

如附图4所示，本实施例通过多个气动模组底部连接的探头架上的探头能够对待测部件轮轴的探测角度变化的特点，实现了全身覆盖检测；且本发明实施例的检测方法简单，能够操作，且自动化程度高，能够完成精确的超声波无损探伤检测，检出能力高、误报率低。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种实心轴相控阵超声波探伤系统，包括龙门架、转轮机构、探头随动装置、电控系统和液压系统，其特征在于：所述龙门架包括龙门架机体（1）、丝杠驱动装置（2）和光栅尺（3），所述龙门架机体（1）由2个支柱（21）和横梁（22）组成，所述横梁（22）设置在所述2个支柱（21）顶端之间，所述2个支柱（21）固定在地面上，所述丝杠驱动装置（2）安装在所述龙门架机体（1）两侧的支柱（21）上，并且与龙门架机体（1）两侧的支柱（21）滑动连接，所述光栅尺（3）设置在所述龙门架机体（1）顶端的横梁（22）底部；

所述液压系统包括液压缸（16）和液压泵（17），所述液压缸（16）与所述液压泵（17）相连接；

所述转轮机构包括升顶装置（4）、驱动轮装置（5）和感应起停装置（6），所述升顶装置（4）、驱动轮装置（5）和感应起停装置（6）都固定安装在地槽内，所述升顶装置（4）的一端与所述液压缸（16）连接，且通过液压缸对检测部件实现升降；

所述探头随动装置包括气动模组（10）、定位装置（11）和探头架组成（12），所述气动模组（10）通过其背部设有的模组连接板将其固定在所述龙门架机体（1）顶端的横梁（22）上，所述气动模组（10）底部与所述探头架（12）连接，而探头架上安装有锲块（25），所述定位装置（11）设置在气动模组（10）正面；

所述电控系统包括电机（13）、电控柜（14）和显示屏操作台（15），所述电机（13）设置在丝杠驱动装置（2）中，与模组连接板连接，所述电机（13）和显示屏操作台（15）都分别与电控柜（14）相连接。

2.根据权利要求1所述的实心轴相控阵超声波探伤系统，其特征在于：还包括止拨轮机构，所述止拨轮机构包括前拨轮（7）、中拨轮（8）和后挡轮（9），且都根据预设位置安装在轨道中。

3.根据权利要求1所述的实心轴相控阵超声波探伤系统，其特征在于：所述液压缸通过底部设有的固定座（23）安装在地槽内。

4.根据权利1-3任意所述的实心轴相控阵超声波探伤系统的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤(1)、检测准备阶段Ⅰ，将待检测部件轮轴置于待检测工位，即止拨轮机构的前拨轮位置，并在轮辋任一外侧贴上磁片；

步骤(2)、检测准备阶段Ⅱ，止拨轮机构中的前拨轮自动将待检测部件轮轴向检测工位方向拨动，当待检测部件轮轴经过并压下止拨轮机构的中拨轮时，转轮机构中的驱动轮装置升起至预定位置，阻挡待检测部件轮轴位移并将其限制在检测工位，同时探头随动装置整体左右移动经光栅尺控制至预设位置；

步骤(3)、检测准备阶段Ⅲ，转轮机构中的升顶装置将待检测部件轮轴升起，同时将探头随动装置整体下降至定位装置与待检测轮轴表面接触，然后传感器将待检测轮轴的位置反馈至计算机后台，并计算出当前探头架整体需要下降的位移量和锲块需要左右移动的位移量，之后电控柜根据计算结果控制气动模组移动，最后使锲块与待检测轮轴面接触，确保锲块和待检测轮轴表面耦合度；

步骤(4)、检测阶段，转轮机构中的驱动轮装置转动待检测轮轴，通过设置在检测工位两侧的感应起停装置感应到轮辋外侧的磁片开始探伤转动圈数计数，同时探头随动装置位置保持不变，锲块和轮轴贴合处辅以耦合剂耦合；

步骤(5)、采集分析阶段，检测过程中，相控阵探头通过后台控制实现待检测轮轴全轴身覆盖检测，探头随轮轴旋转进行数据采集，生成各个逻辑通道的A、B、C型显示图像，并实时显示在显示屏操作台中的高清显示屏上；

步骤(6)、检测结束阶段Ⅰ，探伤结束后完成采集数据保存，同时锲块脱离轮轴表面并停止喷潵耦合剂，探头随动装置上升至原位，然后升顶装置下降至原位，将已检测轮轴重新停置在轨道上；

步骤(7)、检测结束阶段Ⅱ，止拨轮机构中的中拨轮自动将已检测部件轮轴向已检测工位方向拨动，即止拨轮机构的后挡轮位置，已检测部件轮轴被后挡轮阻挡后取下轮辋外侧的磁片。