CN204101514U - 钢轨焊缝多视角超声探伤系统 - Google Patents

Abstract

一种钢轨焊缝多视角超声探伤系统，包括扫查系统、超声系统，扫查系统连接超声系统构成超声扫查系统，还包括成像系统，成像系统包括主机、IO控制板、电源模组、显示模组，主机板连接IO控制板、显示模组，电源模组为成像系统提供电源；主机连接超声系统。本实用新型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、分析等文件操作和管理功能；具有报警功能，帮助用户更好的发现缺陷；具备适应性，能适用现场不同的轨型。

Description

钢轨焊缝多视角超声探伤系统

技术领域

本实用新型属于无损检测技术领域，具体涉及一种对铁路钢轨焊缝的超声成像检测及多视角成像方法。

背景技术

铁路钢轨焊缝超声探伤方法，用于钢轨接头处的焊缝检测，钢轨每25米就有一个接头焊缝。钢轨焊缝探伤一直是铁路检测的难点，目前国内国外都没有公认的好办法，在国内工务部门，主要采用大角度单晶探头，在钢轨的轨头和轨脚斜坡面使用A型超声进行扫查，这种探伤方法严重依赖于探伤工的操作，效率低、且易出现误探和漏探。

作为无损检测技术的重要组成部分，我国的超声检测技术在应用上基本还是脉冲反射法A型超声探伤技术，其方法原理和检测能力亟待发展进步。研发出适合钢轨焊缝检测的国产超声成像检测系统，有利于新技术在国内的推广应用，从而增强我国的超声检测新技术理论水平和应用水平，从整体上提高我国的无损检测技术能力。

成像技术的优点主要有：1)可靠性好，漏检率低；2)检测操作简便快捷，检测效率高，对操作人员的依赖性低；3)检测数据以图像的形式显示，信息量比常规A型超声大的多，图像化的结果更有利于缺陷的识别和分析；4)可全过程记录检测信号，并长久保存数据作为档案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对钢轨焊缝的快速超声检测系统，包括三大部分：超声系统、扫查系统和成像系统。扫查系统提供稳定、可靠、重复性好的扫查过程，结合高性能的超声系统，有效避免原有超声A型扫查中的漏检、误检；成像系统将扫查数据转换为多视角二维图谱，避免了原有普通A型超声检测必须人工实时监测的缺点，实现了过程监控。

本实用新型提供了具备稳定可靠的扫查装置及多视角超声成像系统的解决方案，具体如下：

一种钢轨焊缝多视角超声探伤系统，包括扫查系统、超声系统，扫查系统连接超声系统构成超声扫查系统，还包括成像系统，成像系统包括主机、IO控制板、电源模组、显示模组，主机板连接IO控制板、显示模组，电源模组为成像系统提供电源；主机连接超声系统。

作为优化：扫查系统包括探头信号分配器、动力源、传动系、探头组、编码器，探头信号器连接动力源，动力源分别连接传动系和探头组，传动系连接探头组，编码器连接传动系；探头信号器通过信号线连接超声系统，编码器连接超声系统。

进一步优化：IO控制板连接键盘板、报警器、电源模组，主机连接存储器，主机通过数据线连接超声系统。

进一步优化：探头组包括三组探头，分别检测钢轨的轨头、轨腰、轨底三个部位，探头组安装在传动系上，超声系统整合编码器编译的位置信号和探头信号分配器通过信号线传来的超声信号。

上述中：扫查系统负责稳定可靠的扫查，包括探头组的运动、探头与工件的耦合、编码器的脉冲产生及传输，是超声检测的辅助工装；

超声系统负责产生超声信号并将接收返回的超声信号转换为数字信号，是超声检测的核心部件。

成像系统负责从超声系统获取数据进行显示、成像、存储、分析等工作，是超声检测的附加部件，却是无损检测新技术的核心。

由上述技术特征，本实用新型结合现有超声检测设备，还可集成如下优势：

1、三对一发双收探头进行对射和串列式扫查，实现钢轨的基本覆盖；

2、每对探头在实现一发一收的同时，还实现了自发自收，一发一收模式对面积型缺陷敏感，自发自收模式对体积型缺陷敏感；

3、扫查过程实现三组探头联动，可以同时展开对轨头、轨腰和轨底的检测。

4、超声采集系统多通道同时工作，数据的采集、处理与传输更高效，能够实时反映探伤数据；

5、实现多视角超声成像，同时显示被检焊缝的左视图、俯视图和正视图；

6、仪器设置简单，操作快捷，可用触摸屏和/或键盘等方式进行操作，软件界面美观，功能强大；

7、采用嵌入式工业计算机平台和嵌入式操作系统，体积小巧，功耗低，运算能力强。

上述钢轨焊缝多视角超声探伤系统的检测方法，包括如下几个步骤：

步骤1：连接上电，首先将各部件连线上电，连接后成像系统向IO控制板发出电源指令，将超声系统上电，然后成像系统通过数据线与超声系统进行连接，对超声系统进行参数设置和数据读取；

步骤2：初始化，超声系统通过信号线、探头信号分配器向探头组发出电信号并收回超声信号；扫查系统通过传动系将探头组移动到初始位置；成像系统将编码器的值置为初值，将成像显示置为空；

步骤3：初始化操作执行结束后，用户向成像系统发出检测开始指令，并同时向动力源发出扫查指令，探头组开始移动，超声系统将从探头组获取的超声数据实时的传输到成像系统，成像系统进行实时的成像处理，并定时显示A扫和图谱；探头组到达终点位置后，用户向成像系统发出检测结束指令，成像系统将检测数据和成像数据存储到存储器。

成像系统的成像方法包括如下几个步骤：

步骤1：首先扫查系统将探头组移动到初始位置，成像系统执行初始化操作，开始从超声系统获取位置信号与超声信号，随着探头组的移动，获得不同位置的超声信号；

步骤2：成像系统将取得的位置信号与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扫高度值转换为颜色值，根据探头组各自的角度，将位置信号分别转换到左视、俯视和正视的位置值，在对应点进行着色，色彩为A扫转换的颜色值，从而形成图谱；

步骤3：定时将超声信号以A扫形式显示到显示模组的指定区域，定时将图谱显示到显示模组的指定区域。

本实用新型的功能如下：

1、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、分析等文件操作和管理功能；

2、具备完善的用户管理功能，能够满足用户数据安全和流程管理；

3、具备性能校准功能，使得用户可以完成规定的性能指标的测试和校准；

4、提供自检功能，使得设备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；

5、具有报警功能，帮助用户更好的发现缺陷；

6、具备适应性，能适用现场不同的轨型。

本实用新型的性能与技术指标如下表所示：

附图说明

图l为本实用新型实施例的系统连接关系图；

图2为本实用新型实施例的具体部件连接关系图。

具体实施方式

本实用新型的目的是研制一套满足检测快速、有效、可重复、存储结果可存储、可后期分析处理的钢轨焊缝多视角超声探伤系统及检测方法。

系统总体架构：嵌入式主机、超声采集的硬件架构，仪器内部用信号传输总线连接主机和超声系统，仪器操作系统运行于主机上，应用软件运行在操作系统上。

嵌入式主机选用嵌入式的工业计算机主板，超声板为8通道专业超声电路板，仪器内部总线采用USB2.0高速标准，仪器操作系统选用嵌入式操作系统，仪器软件为自主开发的钢轨焊缝检测软件。

电源模组安装在机壳内，提供电源供电，同时向主机、超声板、键盘、报警器等部件提供连接和中转；显示采用高亮液晶显示屏，分辨率达到1024X768，亮度达到600流明，室外清晰可见，同时配备工业级触摸屏解决方案；仪器的操作面板采用轻触开关构成的键盘面板为主体，配合工业组触摸屏，向用户提供可靠方便的操作模式。

扫查系统由探头组、编码器、扫查架等部分组成，在检测过程中，只需要向一个方向的动力，三组探头组能够按设定进行同步移动，并实现良好的探头耦合。

下面结合附图对对实用新型内容作做进一步详细描述：

参照图1所示，扫查系统通过多芯信号线与超声系统实现双向通信，超声系统通过编码器获取位置信号，超声系统与成像系统通过信号传输总线双向通信。

如图2：扫查系统包括传动系、探头组、编码器、动力源及探头信号分配器；传动系根据动力源的运动方向而运动，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，并传送到超声系统；探头组包括了三对探头，分别检测轨头、轨腰、轨底，探头组安装在传动系上，实时产生超声信号并通过多芯信号线传送到超声系统，随着探头组的移动会产生各个位置的超声信号。超声系统将编码器传来的位置信号与探头组传来的超声信号相整合，通过信号传输总线传送到成像系统。

成像系统以嵌入式主机板为平台，与固态存储器、显示模组、电源模组构成完整计算机系统，再与IO控制板、报警器、键盘板等辅助部件相连。成像系统从超声系统获取数据后，将超声信号以A扫形式在屏幕上直接显示，并判断是否超标，超标则通过IO控制板向报警器发出信号，产生报警。成像系统将A扫数据转换为B扫图谱，转换图谱的方法是将A扫高度值转换为颜色值，一个A扫数据转换为一个点；结合位置信号将点画到钢轨模型的对应位置。

多视角成像方法，步骤如下：

步骤1：首先扫查系统将探头组移动到初始位置，成像系统执行初始化操作，开始超声系统获取位置信号与超声信号，随着探头组的移动，就获得不同位置的超声信号。

步骤2：成像系统将取得的位置信号与超声信号异步保存到固态存储器上，同时将超声信号转换为图谱，转换方法为将A扫高度值转换为颜色值。根据探头组各自的角度，将位置信号分别转换到左视、俯视和正视的位置值，在对应点进行着色，色彩为A扫转换的颜色值，从而形成图谱。

步骤3：定时将超声信号以A扫形式显示到显示模组的指定区域，定时将图谱显示到显示模组的指定区域。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢轨焊缝多视角超声探伤系统，包括扫查系统、超声系统，扫查系统连接超声系统构成超声扫查系统，其特征在于：还包括成像系统，成像系统包括主机、IO控制板、电源模组、显示模组，主机板连接IO控制板、显示模组，电源模组为成像系统提供电源；主机连接超声系统。

2.根据权利要求1所述的钢轨焊缝多视角超声探伤系统，其特征在于：扫查系统包括探头信号分配器、动力源、传动系、探头组、编码器，探头信号器连接动力源，动力源分别连接传动系和探头组，传动系连接探头组，编码器连接传动系；探头信号器通过信号线连接超声系统，编码器连接超声系统。

3.根据权利要求1所述的钢轨焊缝多视角超声探伤系统，其特征在于：IO控制板连接键盘板、报警器、电源模组，主机连接存储器，主机通过数据线连接超声系统。

4.根据权利要求2所述的钢轨焊缝多视角超声探伤系统，其特征在于：探头组包括三组探头，分别检测钢轨的轨头、轨腰、轨底三个部位，探头组安装在传动系上，超声系统整合编码器编译的位置信号和探头信号分配器通过信号线传来的超声信号。