CN112548592A - 钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统及方法，包括流水线作业先后串联的在线自动检测系统和自动下料控制系统；在线自动检测系统的硬件包括自动上料机构、横向上料台、纵向二级进料辊道、纵向终端进料辊道、导向装置ⅠⅡ、超声波探伤装置、除锈装置；自动下料控制系统的硬件包括锯床进入端第一辊、锯床设备、喷码机、纵向出料辊道、横向出料台。本发明流水线集成作业模式真正实现了钢轨原材料的自动化现代化生产，并为组建钢轨原材料溯源体系打下坚实基础；实现现代化全自动生产，节省人力，精确高效。

Description

钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统及方法

技术领域

本发明属于物理测量测试利用超声波测试分析材料的测试装置技术领域；具体涉及一种钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统及方法。

背景技术

目前 ，钢轨探伤检测大多针对的是在役钢轨的探伤检测；没有针对原材料钢轨从自动上料、到自动除锈、再到在线检测以及最后自动下料流水线作业的集成系统。因此，现提供一种钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，按各种设计尺寸将定尺长度为25米、50米、100米的轧制钢轨原材料进行自动在线检测以及自动锯切下料，以执行钢轨流水线作业模式的高效、精确、定制加工作业；并建立铁路道岔轨道产品的质量追溯体系；节省人力，提高生产效率，确保加工精度。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，按各种设计尺寸将定尺长度为25米、50米、100米的轧制钢轨原材料进行自动在线检测以及自动锯切下料；对钢轨原材料在下料加工前完成内部缺陷检测预处理；以流水线作业模式完成高效、精确的钢轨定制加工作业；并建立铁路道岔轨道产品的质量追溯体系；节省人力，提高生产效率，确保加工精度。

本发明采用的技术方案：钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：包括流水线作业先后串联的在线自动检测系统和自动下料控制系统；所述在线自动检测系统的硬件包括自动上料机构，所述自动上料机构包括横向上料台和纵向二级进料辊道；所述纵向二级进料辊道与纵向终端进料辊道相邻并排布置，所述纵向二级进料辊道与纵向终端进料辊道的末端平齐，所述纵向终端进料辊道串联导向装置Ⅰ和导向装置Ⅱ；所述导向装置Ⅰ和导向装置Ⅱ之间串联设有超声波探伤装置；其中导向装置Ⅰ、Ⅱ分别设有两组，两组导向装置Ⅰ之间串联设有除锈装置；所述导向装置Ⅱ出料端串联自动下料控制系统中具有的锯床进入端第一辊进料端；所述锯床进入端第一辊出料端串联锯床设备；所述锯床设备出料端串联喷码机；所述喷码机出料端串联纵向出料辊道起始端；所述纵向出料辊道平行衔接横向出料台；所述在线自动检测系统和自动下料控制系统还设有电动控制系统，所述电动控制系统连接自动上料机构、导向装置Ⅰ、导向装置Ⅱ、超声波探伤装置、除锈装置、锯床进入端第一辊、锯床设备、喷码机、纵向出料辊道、横向出料台。

上述技术方案中，进一步地：所述在线自动检测系统包括自动上料机构以及自动上料机构的自动上料控制系统，所述自动上料控制系统包括自动上料控制软件，所述自动上料控制软件包括预设生产任务工单的程序。

上述技术方案中，进一步地：所述自动下料控制系统包括锯床设备和自动下料控制系统，所述自动下料控制系统包括控制锯床设备按照工单要求自动执行锯切指令的自动下料控制软件，所述自动下料控制软件包括按照工单要求自动执行锯切指令的程序。

上述技术方案中，进一步地：所述横向上料台设有起重设备。

上述技术方案中，进一步地：所述超声波探伤装置为带起落架的水浸式探伤装置，所述超声波探伤装置的钢轨踏面设有3个聚集探头；钢轨轨头两侧左右设有2个聚焦探头；钢轨轨头两侧设有4个通道；钢轨轨腰沿轨腰高度方向设有3-4个聚焦探头，且3-4个聚焦探头根据轨型高低调整使用数量；钢轨轨底设有9个聚焦探头；并用静置后无气泡清洁水作耦合剂，且设有集水装置（为实现钢轨的全断面在线检测）。

上述技术方案中，进一步地：所述在线自动检测系统包括超声波探伤装置、控制器、标识喷印装置、以及声光报警器；所述标识喷印装置设于两组导向装置Ⅱ之间；且所述超声波探伤装置输出端连接控制器输入端；所述控制器输出端连接标识喷印装置和声光报警器输入端。

本发明还包括一种钢轨原材料自动上料除锈检测及自动下料方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、预设生产任务工单：钢轨原材料由人工配合起重设备起重在横向上料台3完成准备工作；

S2、横向拉料：第一根钢轨原材料横向拉料给料，直至进入纵向二级进料辊道4后停止；

S3、备料：第一根钢轨左端沿纵向二级进料辊道向右端远离锯床设备11方向备料，输送至当第一根钢轨左侧端头与纵向终端进料辊道左侧导向装置Ⅰ入口平齐处停止，准备进入纵向终端进料辊道；

S4、进料：第一根钢轨沿纵向拉入纵向终端进料辊道，准备纵向进入除锈装置；

S5、除锈：第一根钢轨沿纵向拉入除锈装置并在两组导向装置Ⅰ之间设有的除锈装置内除锈；

S6、超声波检测：第一根钢轨沿纵向进入导向装置Ⅱ和导向装置Ⅰ之间的超声波探伤装置，通过导向装置Ⅰ、Ⅱ纠正钢轨位置，确保超声波探伤装置的超声波探头与钢轨表面间隙稳定，满足探伤需求；

S7、送料后第一次定位：第一根钢轨出超声波探伤装置及导向装置Ⅰ、Ⅱ后，继续沿纵向向左端输送至超过锯床设备锯片左端零点后，停止主动送料，此时钢轨因惯性将继续向前窜出一段距离后静止，此时窜出的钢轨左端距零点的位置为L，拖料小车设有直线位移传感器，所述直线位移传感器的伸出端与钢轨左端接触，系统读出L的具体数值，并与任务工单的下料尺寸H要求进行对比后计算应拖料的长度距离S=H-L；

S8、拖料至下料尺寸：拖料小车上设有可夹持并带动钢轨纵向移动的夹爪，拖料小车夹持钢轨纵向向左移动距离为S后静止并松开夹爪；且拖料小车在拖动钢轨左移时，锯床右端的超声波探伤装置持续对钢轨进行在线全断面超声波内部缺陷检测；

S9、锯床启动自动执行锯切指令锯切：锯床设备压紧第一根钢轨后，锯床设备11的锯片按照工单要求长度锯切第一根钢轨；

S10、喷码：第一根钢轨完成锯切后，在第一根钢轨的轨腰侧面由喷码机12喷印规定的钢轨长度、编码信息；

S11、下料：喷码完成后的第一根钢轨从纵向出料辊道向横向出料台横向转移下料；

S12、备料：步骤S11中第一根钢轨进入纵向终端进料辊道后进行流水线在线检测以及锯切操作时，横向上料台上的第二根钢轨进行纵向二级进料辊道4等待。

上述技术方案中，进一步地：步骤S7包括如下步骤：

S701、当第一根钢轨检测发现内部缺陷时，在线自动检测系统由声光报警器自动进行声光报警，并由标识喷印装置喷印标识位置；

S702、当第一根钢轨检测未发现内部缺陷时，在线自动检测系统连续向左侧送料，以锯床设备锯片的左侧面为钢轨锯切下料的长度零点位，第一根钢轨左侧端向左侧输送越过零点位后进入纵向出料辊道。

上述技术方案中，进一步地：步骤S8中，如步骤S11中所述纵向出料辊道外侧平行设置有直线导轨，直线导轨下设导轨支撑座，导轨支撑座上设有拖料小车，所述拖料小车上设有可夹持第一根钢轨沿辊道纵向主动位移的机械夹爪，所述拖料小车上设有伸缩检测第一根钢轨端头位置的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于确定第一根钢轨端头具体位置，并计算该位置与锯床设备锯片左侧面零点位的差值；所述拖料小车搭载第一根钢轨左侧端越过零点位后，超声波探伤装置停止主动输送第一根钢轨；由于运动的惯性，第一根钢轨左侧端将继续在出料辊道上向左端移动0～1.5m后静止；此时拖料小车上的直线位置传感器伸出直至与第一根钢轨的左侧端头接触后停止，超声波探伤装置的超声波探伤系统计算第一根钢轨左侧端头与零点的差值L，同时计算系统任务工单中要求的钢轨下料长度H与L的差值S“S=H-L”；直线位置传感器收回，拖料小车上的机械夹爪伸出夹持第一根钢轨的轨头，并拖动第一根钢轨向左端沿纵向移动长度为S的距离后停止完成补差位准备锯切。

上述技术方案中，进一步地：步骤S6中钢轨在超声波探伤装置进行无损超声波检测过程中形成的缺陷检测数据，以及步骤S8、S9按任务工单要求下料锯切后的相关加工信息由系统自动存储，以查询、调用。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本发明由于在线自动检测系统1和自动下料控制系统2的串联结构，必然导致钢轨在锯切前钢轨的前进上料端与出料端之间存在较大空间无法利用；为解决此问题，通过在钢轨在线自动检测系统1上料端在锯切前设置纵向二级进料辊道4：由此，设置纵向二级进料辊道4，一方面可使锯切进料端与锯床间距缩短至任意位置，另一方面，通过设置纵向二级进料辊道4，还缩短了第一根钢轨检测与锯切时第二根钢轨的拉料等待时间，即当第一根钢轨进入纵向终端进料辊道5后进行后续流水线作业各项操作时，横向上料台3上的第二根钢轨即可进入纵向二级进料辊道4的等待阶段，从而提高生产组织效率。

2、本发明通过合理布置多级送料辊道及自动送料装置，并将其与自动检测系统、自动下料系统的各工艺执行动作有序衔接，实现了在线自动检测系统1和自动下料控制系统2的系统集成，实现现代化流水线作业模式的全自动生产操作。

3、本发明可按各种设计尺寸将定尺长度为25米、50米、100米的轧制钢轨原材料进行自动在线检测以及自动锯切下料；对钢轨原材料在下料加工前完成内部缺陷检测预处理；实现钢轨的高效、精确定制加工作业；节省人力，提高生产效率，确保加工精度。

4、本发明通过设置纵向二级进料辊与自动下料系统软硬件结合的方式提高生产效率、提高场地利用率，本发明可按照系统生成的任务工单进行检测以及下料；并有效存储任务工单加工数据，有助于铁路道岔轨道产品的质量追溯体系的建立，满足现代化道岔加工需求。

5、本发明步骤8的按照工单要求定位补差操作，可实现轨道定长的精确加工和生产。

6、本发明当钢轨检测发现内部缺陷时，在线自动检测系统由声光报警器自动进行声光报警，并由标识喷印装置喷印标识位置，方便查阅以及修补；探伤检阅操作变得更加方便快捷人性化。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图。

图2为本发明的产品溯源系统原理图。

图中：1-在线自动检测系统；2-自动下料控制系统；3-横向上料台；4-纵向二级进料辊道；5-纵向终端进料辊道；6-导向装置Ⅰ；7-导向装置Ⅱ；8-超声波探伤装置；9-除锈装置；10-锯床进入端第一辊；11-锯床设备；12-喷码机；13-纵向出料辊道；14-横向出料台。

具体实施方式

下面结合附图1-2描述本发明的具体实施例。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例，仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下述实施例中所用的部件以及装置设备，如无特殊说明，均为市售。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，在未作相反说明的情况下， “左、右、纵向、横向”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为了便于描述本发明和简化描述，亦或为本领域技术人员理解的俗称，除非另有明确的规定和限定，不应视为对技术方案的限制。

此外，在本发明的描述中，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接；也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过其他中间构件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，应以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：包括流水线作业先后串联的在线自动检测系统1和自动下料控制系统2；将两系统集成并紧凑话设计，实现流水线作业的全自动原料加工生产。

所述在线自动检测系统1包括硬件系统和软件系统，其中的软件系统宝库自动检测系统软件，以及软件嵌入的各种运行程序，具体软件以及程序如下文所述。

上述实施例中，进一步地：所述在线自动检测系统1包括自动上料机构以及自动上料机构的自动上料控制系统，所述自动上料控制系统包括自动上料控制软件，所述自动上料控制软件包括预设生产任务工单的程序。通过生成预设生产任务工单，为质量溯源系统的建立奠定基础。

需要说明的是：（参见图2）产品溯源系统的建立，所述在线自动检测系统1的硬件和软件包括任务单生成模块，所述任务单生成模块用于生成任务单并存储任务单至系统后台服务器；以便个人通过PC 随时对存储数据的调用查询。同理地，所述自动下料控制系统2的硬件和软件包括编码生成模块；所述编码生成模块用于生成编码，并将编码数据存储上传至系统后台服务器，以便个人通过PC 随时对存储数据的调用进行查询溯源。

上述实施例中，进一步地：所述自动下料控制系统2包括锯床设备11和自动下料控制系统，所述自动下料控制系统包括控制锯床设备11按照工单要求自动执行锯切指令的自动下料控制软件，所述自动下料控制软件包括按照工单要求自动执行锯切指令的程序。通过设置按照工单要求自动执行锯切指令的程序实现全自动的锯切下料生产，并为存储工单数据信息以及质量溯源系统的建立奠定基础。

所述在线自动检测系统1具有的硬件系统包括自动上料机构，所述自动上料机构包括横向上料台3和纵向二级进料辊道4（横、纵方向如图1所示）。上述实施例中，进一步地：所述横向上料台3设有起重设备。

此外，所述除锈装置9除锈作业端配套设有高压喷气组件和负压集尘装置。

通过以上描述可以发现：本发明由于在线自动检测系统1和自动下料控制系统2的串联结构，必然导致钢轨在锯切前钢轨的前进上料端与出料端之间存在较大空间无法利用；为解决此问题，通过在钢轨在线自动检测系统1上料端在锯切前设置纵向二级进料辊道4：由此，设置纵向二级进料辊道4，一方面可使锯切进料端与锯床间距缩短至任意位置，另一方面，通过设置纵向二级进料辊道4，还缩短了第一根钢轨检测与锯切时第二根钢轨的拉料等待时间，即当第一根钢轨进入纵向终端进料辊道5后进行后续流水线作业各项操作时，横向上料台3上的第二根钢轨即可进入纵向二级进料辊道4的等待阶段，从而提高生产组织效率。

所述纵向二级进料辊道4与纵向终端进料辊道5相邻并排布置，所述纵向二级进料辊道4与纵向终端进料辊道5的末端平齐，（如图1所示），具体实施时：前端视空间布局需求平齐或呈台阶状布置。所述纵向终端进料辊道5用于给料。且所述纵向终端进料辊道5串联导向装置Ⅰ6和导向装置Ⅱ7；所述导向装置用于纠偏校直轨道所用。

所述导向装置Ⅰ6和导向装置Ⅱ7之间串联设有超声波探伤装置8。上述实施例中，进一步地：所述超声波探伤装置8为带起落架的水浸式探伤装置，所述超声波探伤装置8的钢轨踏面设有3个聚集探头；钢轨轨头两侧左右设有2个聚焦探头；钢轨轨头两侧设有4个通道；钢轨轨腰沿轨腰高度方向设有3-4个聚焦探头，且3-4个聚焦探头根据轨型高低调整使用数量；钢轨轨底设有9个聚焦探头；并用静置后无气泡清洁水作耦合剂，且设有集水装置。为实现钢轨的全断面在线检测。

上述实施例中，进一步地：所述在线自动检测系统1包括超声波探伤装置8、控制器、标识喷印装置801、以及声光报警器；所述标识喷印装置801设于两组导向装置Ⅱ7之间；且所述超声波探伤装置8输出端连接控制器输入端；所述控制器输出端连接标识喷印装置801和声光报警器输入端。当检测有伤时，所述声光报警器发出报警，并在探伤位置处由标识喷印装置801喷印标识，以便后续人工快速识别以及检修维护操作。

不仅如此，导向装置Ⅰ、Ⅱ（6、7）分别设有两组，所述导向装置用于纠偏校直轨道所用。两组导向装置Ⅰ6之间串联设有除锈装置9；两组导向装置Ⅰ6同样具有校直功能。进一步地：所述除锈装置9除锈作业端配套设有高压喷气组件和负压集尘装置，除锈装置除锈的同时，高压气流喷射除锈位置，并由负压集尘装置抽排过滤降尘处理。

所述导向装置Ⅱ7出料端串联自动下料控制系统2中具有的锯床进入端第一辊10进料端。通过前文设置的纵向二级进料辊道4，可直接将锯床进入端第一辊10进料端挨接导向装置Ⅱ7出料端设置，达到紧凑化设计集成系统的目的。

所述锯床进入端第一辊10出料端串联锯床设备11；锯床设备11的锯片右侧端面为零点位。

所述锯床设备11出料端串联喷码机12；所述喷码机12用于对钢轨产品进行喷码编印，以为溯源系统的建立奠定基础。

所述喷码机12出料端串联纵向出料辊道13起始端；所述纵向出料辊道13平行衔接横向出料台14用于锯切后的自动下料操作。

所述在线自动检测系统1和自动下料控制系统2还设有电动控制系统，所述电动控制系统分别用于连接自动上料机构、导向装置Ⅰ6、导向装置Ⅱ7、超声波探伤装置8、除锈装置9、锯床进入端第一辊10、锯床设备11、喷码机12、纵向出料辊道13、横向出料台14。该出连接方式属于现有技术，故省略其连接描述。需要说明的是，可主要采用CAN总线的连接方式进行连接，以提高通讯效率。

本发明还包括一种钢轨原材料自动上料除锈检测及自动下料方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、预设生产任务工单：钢轨原材料由人工配合起重设备起重在横向上料台3完成准备工作；将备料起吊码放于横向上料台3；

S2、横向拉料：第一根钢轨原材料横向拉料给料，直至进入纵向二级进料辊道4后停止（如图1所示箭头方向）；

S3、备料：第一根钢轨左端沿纵向二级进料辊道4向右端远离锯床设备11方向备料，输送至当第一根钢轨左侧端头与纵向终端进料辊道5左侧导向装置Ⅰ6入口平齐处停止，准备进入纵向终端进料辊道5以准备进料；

S4、进料：第一根钢轨沿纵向拉入纵向终端进料辊道5，准备纵向进入除锈装置9准备除锈；

S5、除锈：第一根钢轨沿纵向拉入除锈装置9并在两组导向装置Ⅰ6之间设有的除锈装置9内除锈；采用两组导向装置Ⅰ6，在除锈的同时，还能对钢轨实现校直处理。后文道理同上；

S6、超声波检测：第一根钢轨沿纵向进入导向装置Ⅱ7和导向装置Ⅰ6之间的超声波探伤装置8，通过导向装置Ⅰ、Ⅱ纠正钢轨位置，确保超声波探伤装置8的超声波探头与钢轨表面间隙稳定，满足探伤需求；

上述实施例中，进一步地：步骤S6中钢轨在超声波探伤装置8进行无损超声波检测过程中形成的缺陷检测数据，以及步骤S8、S9按任务工单要求下料锯切后的相关加工信息由系统自动存储，以查询、调用。该分部内容通过在线自动检测系统1、自动下料控制系统2的在线自动检测软件以及自动下料软件来完成和实现；

S7、送料后第一次定位：第一根钢轨出超声波探伤装置及导向装置Ⅰ、Ⅱ后，继续沿纵向向左端输送至超过锯床设备11锯片左端零点后，停止主动送料，此时钢轨因惯性将继续向前窜出一段距离后静止，此时窜出的钢轨左端距零点的位置为L，拖料小车设有直线位移传感器，所述直线位移传感器的伸出端与钢轨左端接触，系统读出L的具体数值，并与任务工单的下料尺寸H要求进行对比后计算应拖料的长度距离S=H-L；

例如，任务工号要求的实际下料尺寸H为5000mm，拖料小车的直线位置传感器测得L值为300，则下一步拖料小车将会夹持钢轨移动的距离为S=5000-300=4700mm。

上述实施例中，进一步地：步骤S7包括如下步骤：

S701、当第一根钢轨检测发现内部缺陷时，在线自动检测系统1由声光报警器自动进行声光报警，并由标识喷印装置801喷印标识位置，以便人工检修并快速发现探伤位；

S702、当第一根钢轨检测未发现内部缺陷时，在线自动检测系统1连续向左侧送料，以锯床设备11锯片的左侧面为钢轨锯切下料的长度零点位，第一根钢轨左侧端向左侧输送越过零点位后进入纵向出料辊道13。通过零位点的确定，方便后续钢轨定长定位的进行。

S8、拖料至下料尺寸：拖料小车上设有可夹持并带动钢轨纵向移动的夹爪，拖料小车夹持钢轨纵向向左移动距离为S后静止并松开夹爪；且拖料小车在拖动钢轨左移时，锯床右端的超声波探伤装置持续对钢轨进行在线全断面超声波内部缺陷检测；

上述实施例中，进一步地：需要说明的是，钢轨定位时：步骤S8中，如步骤S11中所述的纵向出料辊道13外侧平行设置有直线导轨，直线导轨下设导轨支撑座，导轨支撑座上设有拖料小车，所述拖料小车上设有可夹持第一根钢轨沿辊道纵向主动位移的机械夹爪，所述拖料小车上设有伸缩检测第一根钢轨端头位置的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于确定第一根钢轨端头具体位置，并计算该位置与锯床设备11锯片左侧面零点位的差值。

差值确定后，所述拖料小车搭载第一根钢轨左侧端越过零点位后，输送辊道停止主动输送第一根钢轨；由于运动的惯性，第一根钢轨左侧端将继续在出料辊道上向左端移动0～1.5m后静止；此时拖料小车上的直线位置传感器伸出直至与第一根钢轨的左侧端头接触后停止，超声波探伤装置（8）的超声波探伤系统计算第一根钢轨左侧端头与零点的差值L，同时计算系统任务工单中要求的钢轨下料长度H与L的差值S“S=H-L”；直线位置传感器收回，拖料小车上的机械夹爪伸出夹持第一根钢轨的轨头，并拖动第一根钢轨向左端沿纵向移动长度为S的距离后停止完成补差位准备锯切。

需要说明的是，钢轨超声波探伤装置与下料系统串接，所有需下料的钢轨均需先完成超声波检测，另外，超声波检测在钢轨送料、停止、拖料过程中均保持工作状态，不受钢轨是否移动、静止的影响。

S9、锯床启动自动执行锯切指令锯切：锯床设备11压紧第一根钢轨后，锯床设备11的锯片按照工单要求长度锯切第一根钢轨；

S10、喷码：第一根钢轨完成锯切后，在第一根钢轨的轨腰侧面由喷码机12喷印规定的钢轨长度、编码信息；以为钢轨质量溯源系统的建立奠定基础；

S11、下料：喷码完成后的第一根钢轨从纵向出料辊道13向横向出料台14横向转移下料；

S12、备料：步骤S11中第一根钢轨进入纵向终端进料辊道5后进行流水线在线检测以及锯切操作时，横向上料台3上的第二根钢轨进行纵向二级进料辊道4等待。

本发明的工作原理为：本发明按照如下工艺进行钢轨原材料的自动化检测以及自动化切料下料生产，步骤S1、预设生产任务工单：步骤S2、横向拉料：步骤S3、备料：步骤S4、进料：步骤S5、除锈：步骤S6、超声波检测：步骤S7、拖料：步骤S8、按照工单要求定位：步骤S9、锯床启动自动执行锯切指令锯切：步骤S10、喷码：步骤S11、下料：步骤S12、备料。提供一种钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统及方法，按各种设计尺寸将定尺长度为25米、50米、100米的轧制钢轨原材料进行自动在线检测以及自动锯切下料；对钢轨原材料在下料加工前完成内部缺陷检测预处理；以流水线作业模式完成高效、精确的钢轨定制加工作业；并建立铁路道岔轨道产品的质量追溯体系；节省人力，提高生产效率，确保加工精度。

不仅如此，通过以上描述可以发现：本发明通过合理布置多级送料辊道及自动送料装置，并将其与自动检测系统、自动下料系统的各工艺执行动作有序衔接，实现了在线自动检测系统1和自动下料控制系统2的系统集成，实现现代化流水线作业模式的全自动生产操作。

本发明可按各种设计尺寸将定尺长度为25米、50米、100米的轧制钢轨原材料进行自动在线检测以及自动锯切下料；对钢轨原材料在下料加工前完成内部缺陷检测预处理；实现钢轨的高效、精确定制加工作业；节省人力，提高生产效率，确保加工精度。

本发明通过设置纵向二级进料辊与自动下料系统软硬件结合的方式提高生产效率、提高场地利用率，本发明可按照系统生成的任务工单进行检测以及下料；并有效存储任务工单加工数据，有助于铁路道岔轨道产品的质量追溯体系的建立，满足现代化道岔加工需求。

此外，本发明步骤8的按照工单要求定位补差操作，可实现钢轨按锯切长度的生产需要精确加工。

本发明当钢轨检测发现内部缺陷时，在线自动检测系统由声光报警器自动进行声光报警，并由标识喷印装置喷印标识位置，方便进一步检查处理；探伤检阅操作变得更加方便快捷人性化。

综上所述，本发明流水线集成作业模式真正实现了钢轨原材料的自动化现代化生产模式，并为组建钢轨原材料溯源体系打下坚实基础；实现现代化全自动生产，节省人力，精确高效。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照一个实施方式加以描述，但并非该实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，该实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：包括流水线作业先后串联的在线自动检测系统（1）和自动下料控制系统（2）；所述在线自动检测系统（1）的硬件包括自动上料机构，所述自动上料机构包括横向上料台（3）和纵向二级进料辊道（4）；所述纵向二级进料辊道（4）与纵向终端进料辊道（5）相邻并排布置，所述纵向二级进料辊道（4）与纵向终端进料辊道（5）的末端平齐，所述纵向终端进料辊道（5）串联导向装置Ⅰ（6）和导向装置Ⅱ（7）；所述导向装置Ⅰ（6）和导向装置Ⅱ（7）之间串联设有超声波探伤装置（8）；其中导向装置Ⅰ、Ⅱ（6、7）分别设有两组，两组导向装置Ⅰ（6）之间串联设有除锈装置（9）；所述导向装置Ⅱ（7）出料端串联自动下料控制系统（2）中具有的锯床进入端第一辊（10）进料端；所述锯床进入端第一辊（10）出料端串联锯床设备（11）；所述锯床设备（11）出料端串联喷码机（12）；所述喷码机（12）出料端串联纵向出料辊道（13）起始端；所述纵向出料辊道（13）平行衔接横向出料台（14）；所述在线自动检测系统（1）和自动下料控制系统（2）还设有电动控制系统，所述电动控制系统连接自动上料机构、导向装置Ⅰ（6）、导向装置Ⅱ（7）、超声波探伤装置（8）、除锈装置（9）、锯床进入端第一辊（10）、锯床设备（11）、喷码机（12）、纵向出料辊道（13）、横向出料台（14）。

2.根据权利要求1所示的钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：所述在线自动检测系统（1）包括自动上料机构以及自动上料机构的自动上料控制系统，所述自动上料控制系统包括自动上料控制软件，所述自动上料控制软件包括预设生产任务工单的程序。

3.根据权利要求1所示的钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：所述自动下料控制系统（2）包括锯床设备（11）和自动下料控制系统，所述自动下料控制系统包括控制锯床设备（11）按照工单要求自动执行锯切指令的自动下料控制软件，所述自动下料控制软件包括按照工单要求自动执行锯切指令的程序。

4.根据权利要求1所示的钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：所述横向上料台（3）设有起重设备。

5.根据权利要求1所示的钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：所述超声波探伤装置（8）为带起落架的水浸式探伤装置，所述超声波探伤装置（8）的钢轨踏面设有3个聚集探头；钢轨轨头两侧左右设有2个聚焦探头；钢轨轨头两侧设有4个通道；钢轨轨腰沿轨腰高度方向设有3-4个聚焦探头，且3-4个聚焦探头根据轨型高低调整使用数量；钢轨轨底设有9个聚焦探头；并用静置后无气泡清洁水作耦合剂，且设有集水装置（为实现钢轨的全断面在线检测）。

6.根据权利要求1所示的钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统，其特征在于：所述在线自动检测系统（1）包括超声波探伤装置（8）、控制器、标识喷印装置（801）、以及声光报警器；所述标识喷印装置（801）设于两组导向装置Ⅱ（7）之间；且所述超声波探伤装置（8）输出端连接控制器输入端；所述控制器输出端连接标识喷印装置（801）和声光报警器输入端。

7.钢轨原材料自动上料除锈检测及自动下料方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、预设生产任务工单：钢轨原材料由人工配合起重设备起重在横向上料台（3）完成准备工作；

S2、横向拉料：第一根钢轨原材料横向拉料给料，直至进入纵向二级进料辊道（4）后停止；

S3、备料：第一根钢轨左端沿纵向二级进料辊道（4）向右端远离锯床设备（11）方向备料，输送至当第一根钢轨左侧端头与纵向终端进料辊道（5）左侧导向装置Ⅰ（6）入口平齐处停止，准备进入纵向终端进料辊道（5）；

S4、进料：第一根钢轨沿纵向拉入纵向终端进料辊道（5），准备纵向进入除锈装置（9）；

S5、除锈：第一根钢轨沿纵向拉入除锈装置（9）并在两组导向装置Ⅰ（6）之间设有的除锈装置（9）内除锈；

S6、超声波检测：第一根钢轨沿纵向进入导向装置Ⅱ（7）和导向装置Ⅰ（6）之间的超声波探伤装置（8），通过导向装置Ⅰ、Ⅱ纠正钢轨位置，确保超声波探伤装置（8）的超声波探头与钢轨表面间隙稳定，满足探伤需求；

S7、送料后第一次定位：第一根钢轨出超声波探伤装置及导向装置Ⅰ、Ⅱ后，继续沿纵向向左端输送至超过锯床设备（11）锯片左端零点后，停止主动送料，此时钢轨因惯性将继续向前窜出一段距离后静止，此时窜出的钢轨左端距零点的位置为L，拖料小车设有直线位移传感器，所述直线位移传感器的伸出端与钢轨左端接触，系统读出L的具体数值，并与任务工单的下料尺寸H要求进行对比后计算应拖料的长度距离S=H-L；

S8、拖料至下料尺寸：拖料小车上设有可夹持并带动钢轨纵向移动的夹爪，拖料小车夹持钢轨纵向向左移动距离为S后静止并松开夹爪；且拖料小车在拖动钢轨左移时，锯床右端的超声波探伤装置持续对钢轨进行在线全断面超声波内部缺陷检测；

S9、锯床启动自动执行锯切指令锯切：锯床设备（11）压紧第一根钢轨后，锯床设备（11）的锯片按照工单要求长度锯切第一根钢轨；

S10、喷码：第一根钢轨完成锯切后，在第一根钢轨的轨腰侧面由喷码机（12）喷印规定的钢轨长度、编码信息；

S11、下料：喷码完成后的第一根钢轨从纵向出料辊道（13）向横向出料台（14）横向转移下料；

S12、备料：步骤S11中第一根钢轨进入纵向终端进料辊道（5）后进行流水线在线检测以及锯切操作时，横向上料台（3）上的第二根钢轨进行纵向二级进料辊道（4）等待。

8.根据权利要求7所示钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统的方法，其特征在于：步骤S7包括如下步骤：

S701、当第一根钢轨检测发现内部缺陷时，在线自动检测系统（1）由声光报警器自动进行声光报警，并由标识喷印装置（801）喷印标识位置；

S702、当第一根钢轨检测未发现内部缺陷时，在线自动检测系统（1）连续向左侧送料，以锯床设备（11）锯片的左侧面为钢轨锯切下料的长度零点位，第一根钢轨左侧端向左侧输送越过零点位后进入纵向出料辊道（13）。

9.根据权利要求7所示钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统的方法，其特征在于：步骤S8中，如步骤S11中所述的纵向出料辊道（13）外侧平行设置有直线导轨，直线导轨下设导轨支撑座，导轨支撑座上设有拖料小车，所述拖料小车上设有可夹持第一根钢轨沿辊道纵向主动位移的机械夹爪，所述拖料小车上设有伸缩检测第一根钢轨端头位置的直线位移传感器，所述直线位移传感器用于确定第一根钢轨端头具体位置，并计算该位置与锯床设备（11）锯片左侧面零点位的差值；所述拖料小车搭载第一根钢轨左侧端越过零点位后，超声波探伤装置（8）停止主动输送第一根钢轨；由于运动的惯性，第一根钢轨左侧端将继续在出料辊道上向左端移动0～1.5m后静止；此时拖料小车上的直线位置传感器伸出直至与第一根钢轨的左侧端头接触后停止，超声波探伤装置（8）的超声波探伤系统计算第一根钢轨左侧端头与零点的差值L，同时计算系统任务工单中要求的钢轨下料长度H与L的差值S“S=H-L”；直线位置传感器收回，拖料小车上的机械夹爪伸出夹持第一根钢轨的轨头，并拖动第一根钢轨向左端沿纵向移动长度为S的距离后停止完成补差位准备锯切。

10.根据权利要求7所示钢轨原材料在线无损检测及自动下料集成系统的方法，其特征在于：步骤S6中钢轨在超声波探伤装置（8）进行无损超声波检测过程中形成的缺陷检测数据，以及步骤S8、S9按任务工单要求下料锯切后的相关加工信息由系统自动存储，以查询、调用。

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