CN204383498U - 基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置，包括超声换能器(1)、车轮位置感应器(2)、激光发生器(3)、检测车轮(4)和光路调节器(6)，超声换能器(1)在检测车轮(4)的下方或侧面以成组或阵列的方式布置，且长度大于或等于检测车轮(4)的周长，激光发生器(3)成组布置在检测车轮(4)的内侧或外侧，激光发生器(3)发射的激光脉冲投射到检测车轮(4)上，超声换能器(3)接收的信号经采集系统传输给计算机分析系统。本实用新型的检测方法实现非接触探伤方式，安装简单方便，成本低，不需要耦合剂，检测效率高，探伤速度快，探头不易磨损，更好地延长探头使用寿命，维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及无损探伤检测技术，尤其针对铁路车轮通过式探测的在线探伤装置。
背景技术
目前，现有技术中“一种列车车轮在线探伤轨道装置”(专利号：ZL20132009687.5)公开了一种列车车轮在线探伤轨道装置，包括基本轨、工作轨、护轨、换能器检测，在对称基本轨处断开一段，在基本轨的外侧过渡拼接一段工作轨，承载车轮，靠近基本轨的内侧过渡拼接一段护轨，防止轮缘窜动，在拼接的工作轨及护轨空间的区域放置换能器检测及其传感器；所述换能器检测，并通过连线外接计算机等数据采集与处理系统，完成自动化检测工作。另外，其他文献“一种铁路车轮在线检测轨道装置”(专利号：ZL201120525118.8)公开了一种铁路车轮在线检测轨道装置，包括工作轨道和护轨，工作轨道和护轨平行设置在轨垫上并与轨垫一体连接，工作轨道下部的轨脚的一端嵌置于轨垫上的凹槽内，轨脚的另一端上侧设有L形的连接件，连接件的上部通过螺栓与工作轨道的中部固定相连，连接件的下部与轨垫上轨撑的上部皆嵌置在轨距块的下侧，轨距块通过螺栓固定在轨垫上；护轨通过螺栓与其侧部轨垫上设置的固定块固定相连。现有技术皆采用压电超声接触式探伤检测方法，需要耦合剂回路，由于接触式探伤方式，车轮对探头存在冲击，易造成探头磨损，维护成本高。另外，经检索，《光电子.激光》第25卷第1期，公开采用激光声磁技术检测钢轨踏面缺陷，检测钢轨不同部位的缺陷，《城市轨道交通研究》第10期公开利用EMAT传感器安装在特制的轨道上，实现对踏面表面积近表面的全覆盖检测，检测效率低下，检测精度不高，无法满足现有的检测条件。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测方法，目的在于解决上述已有技术中出现的问题，提供一种非接触式的激光超声探伤检测方法，该方法能够更快速、更全面的检测车轮表面或者内部的损伤、裂痕。
本发明采用的技术方案为：一种基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置，包括采集系统和计算机分析系统，超声换能器1、车轮位置感应器2、激光发生器3、光路调节器6和检测车轮4，所述超声换能器1在所述检测车轮4的下方或侧面以成组或阵列的方式布置，且长度大于或等于所述检测车轮4的周长，所述激光发生器3和光路调节器6成组布置在所述检测车轮4的内侧或外侧，所述激光发生器3通过所述光路调节器6内的反光镜或透镜将发射的激光投射到所述检测车轮4上，所述超声换能器1接收的信号经采集系统传输给计算机分析系统。
在上述的技术方案中，所述激光发生器3发射的激光扫射到检测车轮上产生激光车轮不同位置激励。所述车轮位置感应器2对检测车轮进行过程中位置和速度的判别计算。所述超声换能器1布置在车轮下发或侧面以成组或阵列的方式布置，与检测车轮非接触式布置，超声换能器1接收车轮上超声波信号数据传输到计算机数据采集系统上。激光发生器3可以安装在转动机构上，能够旋转一定角度
外部控制台用来进行人机交互，计算处理数据，控制激光移动机构5(移动小车)运动、扫描、采集数据，并能够检测小车的状态和扫描点的位置。
本发明同时公开了使用上述检测装置以激光超声波形式进行车轮缺陷非接触探伤在线检测方法，当检测车轮以一定的速度通过检测区域时，车轮位置感应器判别检测车轮速度，计算车轮的准确位置，激光发生器启动激光发射，在检测车轮一段区域内连续发射激光脉冲，产生表面波、横波与纵波，当检测车轮存在缺陷时，会产生反射波，反射波会被成组或阵列方式布置在车轮车轮下方或侧面超声换能器接收，采集系统将超声换能器接收到的反射波微弱信号进行放大、高速采集、超声信号抽点与压缩、信号高速传输，计算机分析系统将采集系统传输的原始信号进行处理。
在检测车轮检测的一段区域内，激光发生器上的转动机构打开旋转角度；或者，激光发生器以固定方式进行连续发射光束。
上述基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测方法和装置，其中激光发生器3和光路调节器6还可以安装在激光移动机构5(小车)上，并成组布置在所述检测车轮4的内侧，激光移动机构5(小车)通过控制系统以相同的速度对检测车轮进行跟随。
本发明与已有技术相比具有如下的优点：
本发明的检测方法实现非接触探伤方式，安装简单方便，成本低，不需要耦合剂，检测效率高，探伤速度快，探头不易磨损，更好地延长探头使用寿命，维护方便。
附图说明
图1是基于激光超声车轮探伤非接触在线检测方法成组激光发生器固定，光路调节器旋转位置示意图。
图2是基于激光超声车轮探伤非接触在线检测方法成组激光发生器固定，光路调节器旋转位置剖视图。
图3是基于激光超声车轮探伤非接触在线检测方法成组激光发生器移动，光路调节器固定位置示意图。
图4是基于激光超声车轮探伤非接触在线检测方法成组激光发生器移动，光路调节器固定位置剖视图。
图5是基于激光超声车轮缺陷探伤非接触在线检测装置及方法流程图。
具体实施方式
具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例将对本发明进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置及方法，包括超声换能器1，车轮位置感应器2，激光发生器3和光路调节器6，
激光发生器发射高能量脉冲激光，通过光路调节器内的反光镜或透镜等将发射的激光形状，强度、焦距处理成所需一条直线的激光，该光路调节器通过转动调节角度直接反射到被检测车轮上一段圆弧区域，布置几段光路调节器，产生激光应力，由超声换能器接收，将光信号转换成电信号，经过滤波与放大电路，信号最后输出，经过计算机处理，人机界面显示车轮缺陷波形，提供预警及检修处理方案，更好地实现车轮在线检测。
实施例2：
如图1所示，基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置及方法，包括超声换能器1,车轮位置感应器2，激光发生器3和光路调节器6，超声换能器1成组或阵列布置在检测车轮下方或侧面，大于等于检测车轮的周长，光路调节器6布置在检测车轮的内侧或外侧。
本发明的工作过程和原理是：
当被检测对象(机车、客车、动车、地铁、货车等)的检测车轮以一定的速度通过检测区域时，车轮位置感应器2判别车轮速度，计算车轮的准确位置，激光发生器3就会启动激光发射，在车轮检测的一段区域内，激光发生器3相关联的光路调节器6的反光镜上的转动机构打开旋转角度，改变激光发生器3强度、入射形状及焦距，一组工作完成后，启动下一组光路调节器和激光发生器，继续下一区域检测，直至整个车轮周长全部检测完成，从而在检测车轮一段区域内激光发生器连续发射激光脉冲，产生表面波、横波与纵波，当检测车轮存在缺陷时，会产生反射波，反射波会被成组或阵列方式布置在车轮下方或侧面超声换能器1接收，采集系统将超声换能器接收到的反射波微弱信号进行放大、高速采集、超声信号抽点与压缩、信号高速传输，计算机分析系统将采集系统传输的原始信号进行处理，具备检测数据的存储、显示、浏览、打印、统计、趋势分析等功能。
图2为激光发生器和光路调节器固定位置剖视图，布置在铁路既有轨道内侧或外侧。
激光发生器光束以较大能量入射到车轮表面，产生表面波、横波与纵波，当车轮存在缺陷时，会产生反射波，反射波会被超声换能器接收，采集系统将超声换能器接收到的反射波微弱信号进行放大、高速采集、超声信号抽点与压缩、信号高速传输，计算机分析系统将采集系统传输的原始信号进行处理，具备检测数据的存储、显示、浏览、打印、统计、趋势分析等功能。
实施例3：
如图3所示，基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测方法，包括超声换能器1,车轮位置感应器2，激光发生器3和检测车轮，激光移动机构5，超声换能器1成组或阵列布置在检测车轮下方或侧面，大于等于检测车轮的周长，激光发生器3规定在激光移动机构5上，激光移动机构5布置在既有轨道的内侧或外侧。
本发明的工作过程和原理是：
当被检测对象的检测车轮以一定的速度通过检测区域时，车轮位置感应器2判别车轮速度，计算车轮的准确位置，控制系统启动激光移动机构5，激光移动机构5上的固定激光发生器3就会启动，以与检测车轮相同的速度进行跟随，激光移动机构5上的激光发生器3光束以较大能量通过光路调节器6反光镜固定进行激光的强度、形状及焦距，入射到检测车轮表面，产生表面波、横波与纵波，当车轮存在缺陷时，会产生反射波，反射波会被同样布置在检测车轮下方或侧面的成组或阵列方式的超声换能器1接收，采集系统将超声换能器接收到的反射波微弱信号进行放大、高速采集、超声信号抽点与压缩、信号高速传输，计算机分析系统将采集系统传输的原始信号进行处理，具备检测数据的存储、显示、浏览、打印、统计、趋势分析等功能。
图4为激光发生器移动位置剖视图，布置在铁路既有轨道内侧或外侧。
图1与图3的工作过程主要异同：图1布置多个超声换能器，或光学类探头、踏面式扫描等探头检测过程是激光发生器固定发射、超声换能器根据激光发生器位置进行反射波信号采集；图3是移动车集成激光发生器与超声换能器，检测过程进行跟随激光发射与接收。
图5为基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置及方法流程图。
流程：激光器产生高能量激光，转入到光路调节器进行处理成需要的，发射到检测车轮上的激光超声波激励，超声换能器接收采集，经计算机统计分析，最后波形分析，打印检测报告。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种车轮缺陷非接触探伤在线检测装置，包括采集系统和计算机分析系统，其特征在于：它包括超声换能器(1)、车轮位置感应器(2)、激光发生器(3)、光路调节器(6)和检测车轮(4)，所述超声换能器(1)在所述检测车轮(4)的下方或侧面以成组或阵列的方式布置，且长度大于或等于所述检测车轮(4)的周长，所述激光发生器(3)和光路调节器(6)成组布置在所述检测车轮(4)的内侧或外侧，所述激光发生器(3)通过所述光路调节器(6)内的反光镜或透镜将发射的激光投射到所述检测车轮(4)上，所述超声换能器(1)接收的信号经采集系统传输给计算机分析系统。
2.根据权利要求1所述的车轮缺陷非接触探伤在线检测装置，其特征在于：所述光路调节器(6)安装在转动机构上，能够旋转一定角度。
3.一种车轮缺陷非接触探伤在线检测装置，包括采集系统和计算机分析系统，其特征在于：它包括超声换能器(1)、车轮位置感应器(2)、激光发生器(3)、激光移动机构(5)、光路调节器(6)和检测车轮(4)，所述超声换能器(1)在所述检测车轮(4)的下方或侧面以成组或阵列的方式布置，且长度大于或等于所述检测车轮(4)的周长，所述激光发生器(3)和所述光路调节器(6)安装在所述激光移动机构(5)上，布置在所述检测车轮(4)的内侧，所述激光发生器(3)通过所述光路调节器(6)内的反光镜或透镜将发射的激光投射到所述检测车轮(4)上，所述超声换能器(3)接收的信号经采集系统传输给计算机分析系统。
4.根据权利要求3所述的缺陷非接触探伤在线检测装置，其特征在于：所述激光发生器(3)安装在移动机构上。
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| CN201520043881.5U CN204383498U (zh) | 2015-01-21 | 2015-01-21 | 基于激光超声车轮缺陷非接触探伤在线检测装置 |
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Address after: The Olympic Avenue in Jianye District of Nanjing city in Jiangsu province 211899 Xincheng Technology Park No. 69 building 01 layer 14 Patentee after: NANJING TYCHO INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 211899 Nanjing hi tech Industrial Park, Wanshou Road 15, Pukou Economic Development Zone, Jiangsu, Nanjing, B-8 Patentee before: NANJING TYCHO INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 01, building 14, Metro 69, 211899 Olympic Sports Avenue, Jianye District, Jiangsu, Nanjing Patentee after: NANJING TYCHO INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: The Olympic Avenue in Jianye District of Nanjing city in Jiangsu province 211899 Xincheng Technology Park No. 69 building 01 layer 14 Patentee before: NANJING TYCHO INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. |