鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)鋼軌焊縫的快速超聲檢測(cè)系統(tǒng)及方法，具體系統(tǒng)部分包括掃查系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)，掃查系統(tǒng)連接超聲系統(tǒng)構(gòu)成超聲掃查系統(tǒng)，還包括成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包括主機(jī)、IO控制板、電源模組、顯示模組，主機(jī)板連接IO控制板、顯示模組，電源模組為成像系統(tǒng)提供電源；主機(jī)連接超聲系統(tǒng)。本發(fā)明具備完善的文件管理功能，能夠滿足用戶對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖像的保存、調(diào)閱、拷貝、分析等文件操作和管理功能；具有報(bào)警功能，幫助用戶更好的發(fā)現(xiàn)缺陷；具備適應(yīng)性，能適用現(xiàn)場(chǎng)不同的軌型。
【專利說(shuō)明】鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)及檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種對(duì)鐵路鋼軌焊縫的超聲成像檢測(cè)及 多視角成像方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路鋼軌焊縫超聲探傷方法，用于鋼軌接頭處的焊縫檢測(cè)，鋼軌每25米就有一個(gè) 接頭焊縫。鋼軌焊縫探傷一直是鐵路檢測(cè)的難點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)國(guó)外都沒(méi)有公認(rèn)的好辦法，在國(guó) 內(nèi)工務(wù)部口，主要采用大角度單晶探頭，在鋼軌的軌頭和軌腳斜坡面使用A型超聲進(jìn)行掃 查，該種探傷方法嚴(yán)重依賴于探傷工的操作，效率低、且易出現(xiàn)誤探和漏探。
[0003] 作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，我國(guó)的超聲檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用上基本還是脈沖 反射法A型超聲探傷技術(shù)，其方法原理和檢測(cè)能力亟待發(fā)展進(jìn)步。研發(fā)出適合鋼軌焊縫檢 測(cè)的國(guó)產(chǎn)超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)，有利于新技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用，從而增強(qiáng)我國(guó)的超聲檢測(cè) 新技術(shù)理論水平和應(yīng)用水平，從整體上提高我國(guó)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能力。
[0004] 成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有；1)可靠性好，漏檢率低；2)檢測(cè)操作簡(jiǎn)便快捷，檢測(cè)效率 高，對(duì)操作人員的依賴性低；3)檢測(cè)數(shù)據(jù)W圖像的形式顯示，信息量比常規(guī)A型超聲大的 多，圖像化的結(jié)果更有利于缺陷的識(shí)別和分析；4)可全過(guò)程記錄檢測(cè)信號(hào)，并長(zhǎng)久保存數(shù) 據(jù)作為檔案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)鋼軌焊縫的快速超聲檢測(cè)系統(tǒng)及方法，具體系統(tǒng)部分 包括H大部分：超聲系統(tǒng)、掃查系統(tǒng)和成像系統(tǒng)。掃查系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠、重復(fù)性好的掃查 過(guò)程，結(jié)合高性能的超聲系統(tǒng)，有效避免原有超聲A型掃查中的漏檢、誤檢；成像系統(tǒng)將掃 查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多視角二維圖譜，避免了原有普通A型超聲檢測(cè)必須人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)了過(guò)程監(jiān)控。
[0006] 本發(fā)明提供了具備穩(wěn)定可靠的掃查裝置及多視角超聲成像系統(tǒng)的解決方案，具體 如下：
[0007] -種鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)，包括掃查系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)，掃查系統(tǒng)連接超聲 系統(tǒng)構(gòu)成超聲掃查系統(tǒng)，還包括成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包括主機(jī)、IO控制板、電源模組、顯示模 組，主機(jī)板連接IO控制板、顯示模組，電源模組為成像系統(tǒng)提供電源；主機(jī)連接超聲系統(tǒng)。
[0008] 作為優(yōu)化：掃查系統(tǒng)包括探頭信號(hào)分配器、動(dòng)力源、傳動(dòng)系、探頭組、編碼器，探頭 信號(hào)器連接動(dòng)力源，動(dòng)力源分別連接傳動(dòng)系和探頭組，傳動(dòng)系連接探頭組，編碼器連接傳動(dòng) 系；探頭信號(hào)器通過(guò)信號(hào)線連接超聲系統(tǒng)，編碼器連接超聲系統(tǒng)。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)化；10控制板連接鍵盤(pán)板、報(bào)警器、電源模組，主機(jī)連接存儲(chǔ)器，主機(jī)通 過(guò)數(shù)據(jù)線連接超聲系統(tǒng)。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)化；探頭組包括H組探頭，分別檢測(cè)鋼軌的軌頭、軌腰、軌底H個(gè)部位，探 頭組安裝在傳動(dòng)系上，超聲系統(tǒng)整合編碼器編譯的位置信號(hào)和探頭信號(hào)分配器通過(guò)信號(hào)線 傳來(lái)的超聲信號(hào)。
[0011] 上述中：掃查系統(tǒng)負(fù)責(zé)穩(wěn)定可靠的掃查，包括探頭組的運(yùn)動(dòng)、探頭與工件的禪合、 編碼器的脈沖產(chǎn)生及傳輸，是超聲檢測(cè)的輔助工裝；
[0012] 超聲系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)生超聲信號(hào)并將接收返回的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，是超聲檢 測(cè)的核也部件。
[0013] 成像系統(tǒng)負(fù)責(zé)從超聲系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、成像、存儲(chǔ)、分析等工作，是超聲檢 測(cè)的附加部件，卻是無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)的核也。
[0014] 由上述技術(shù)特征，本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有超聲檢測(cè)設(shè)備，還可集成如下優(yōu)勢(shì)：
[0015] UH對(duì)一發(fā)雙收探頭進(jìn)行對(duì)射和串列式掃查，實(shí)現(xiàn)鋼軌的基本覆蓋；
[0016] 2、每對(duì)探頭在實(shí)現(xiàn)一發(fā)一收的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了自發(fā)自收，一發(fā)一收模式對(duì)面積型 缺陷敏感，自發(fā)自收模式對(duì)體積型缺陷敏感；
[0017] 3、掃查過(guò)程實(shí)現(xiàn)H組探頭聯(lián)動(dòng)，可W同時(shí)展開(kāi)對(duì)軌頭、軌腰和軌底的檢測(cè)。
[0018] 4、超聲采集系統(tǒng)多通道同時(shí)工作，數(shù)據(jù)的采集、處理與傳輸更高效，能夠?qū)崟r(shí)反映 探傷數(shù)據(jù)；
[0019] 5、實(shí)現(xiàn)多視角超聲成像，同時(shí)顯示被檢焊縫的左視圖、俯視圖和正視圖；
[0020] 6、儀器設(shè)置簡(jiǎn)單，操作快捷，可用觸摸屏和/或鍵盤(pán)等方式進(jìn)行操作，軟件界面美 觀，功能強(qiáng)大；
[0021] 7、采用嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)和嵌入式操作系統(tǒng)，體積小巧，功耗低，運(yùn)算能力 強(qiáng)。
[0022] 上述鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括如下幾個(gè)步驟：
[0023] 步驟1 ;連接上電，首先將各部件連線上電，連接后成像系統(tǒng)向IO控制板發(fā)出電源 指令，將超聲系統(tǒng)上電，然后成像系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線與超聲系統(tǒng)進(jìn)行連接，對(duì)超聲系統(tǒng)進(jìn)行參 數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)讀??；
[0024] 步驟2 ;初始化，超聲系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線、探頭信號(hào)分配器向探頭組發(fā)出電信號(hào)并收 回超聲信號(hào)；掃查系統(tǒng)通過(guò)傳動(dòng)系將探頭組移動(dòng)到初始位置；成像系統(tǒng)將編碼器的值置為 初值，將成像顯示置為空；
[002引步驟3 ;初始化操作執(zhí)行結(jié)束后，用戶向成像系統(tǒng)發(fā)出檢測(cè)開(kāi)始指令，并同時(shí)向動(dòng) 力源發(fā)出掃查指令，探頭組開(kāi)始移動(dòng)，超聲系統(tǒng)將從探頭組獲取的超聲數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)?成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的成像處理，并定時(shí)顯示A掃和圖譜；探頭組到達(dá)終點(diǎn)位置 后，用戶向成像系統(tǒng)發(fā)出檢測(cè)結(jié)束指令，成像系統(tǒng)將檢測(cè)數(shù)據(jù)和成像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。
[0026] 成像系統(tǒng)的成像方法包括如下幾個(gè)步驟：
[0027] 步驟1 ;首先掃查系統(tǒng)將探頭組移動(dòng)到初始位置，成像系統(tǒng)執(zhí)行初始化操作，開(kāi)始 從超聲系統(tǒng)獲取位置信號(hào)與超聲信號(hào)，隨著探頭組的移動(dòng)，獲得不同位置的超聲信號(hào)；
[0028] 步驟2 ;成像系統(tǒng)將取得的位置信號(hào)與超聲信號(hào)異步保存到存儲(chǔ)器上，同時(shí)將超 聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖譜，轉(zhuǎn)換方法為將A掃高度值轉(zhuǎn)換為顏色值，根據(jù)探頭組各自的角度，將位 置信號(hào)分別轉(zhuǎn)換到左視、俯視和正視的位置值，在對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行著色，色彩為A掃轉(zhuǎn)換的顏色 值，從而形成圖譜；
[0029] 步驟3 ;定時(shí)將超聲信號(hào)W A掃形式顯示到顯示模組的指定區(qū)域，定時(shí)將圖譜顯示 到顯示模組的指定區(qū)域。
[0030] 本發(fā)明的功能如下：
[0031] 1、具備完善的文件管理功能，能夠滿足用戶對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖像的保存、調(diào)閱、拷 貝、分析等文件操作和管理功能；
[0032] 2、具備完善的用戶管理功能，能夠滿足用戶數(shù)據(jù)安全和流程管理；
[0033] 3、具備性能校準(zhǔn)功能，使得用戶可W完成規(guī)定的性能指標(biāo)的測(cè)試和校準(zhǔn)；
[0034] 4、提供自檢功能，使得設(shè)備在不符合使用要求的情況下不能進(jìn)行探傷，保證檢測(cè) 的有效性；
[0035] 5、具有報(bào)警功能，幫助用戶更好的發(fā)現(xiàn)缺陷；
[0036] 6、具備適應(yīng)性，能適用現(xiàn)場(chǎng)不同的軌型。
[0037] 本發(fā)明的性能與技術(shù)指標(biāo)如下表所示：
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)，包括掃查系統(tǒng)、超聲系統(tǒng)，掃查系統(tǒng)連接超聲系 統(tǒng)構(gòu)成超聲掃查系統(tǒng)，其特征在于：還包括成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包括主機(jī)、10控制板、電源 模組、顯示模組，主機(jī)板連接10控制板、顯示模組，電源模組為成像系統(tǒng)提供電源；主機(jī)連 接超聲系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)，其特征在于：掃查系統(tǒng)包括 探頭信號(hào)分配器、動(dòng)力源、傳動(dòng)系、探頭組、編碼器，探頭信號(hào)器連接動(dòng)力源，動(dòng)力源分別連 接傳動(dòng)系和探頭組，傳動(dòng)系連接探頭組，編碼器連接傳動(dòng)系；探頭信號(hào)器通過(guò)信號(hào)線連接超 聲系統(tǒng)，編碼器連接超聲系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)，其特征在于：10控制板連接 鍵盤(pán)板、報(bào)警器、電源模組，主機(jī)連接存儲(chǔ)器，主機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接超聲系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)，其特征在于：探頭組包括三 組探頭，分別檢測(cè)鋼軌的軌頭、軌腰、軌底三個(gè)部位，探頭組安裝在傳動(dòng)系上，超聲系統(tǒng)整合 編碼器編譯的位置信號(hào)和探頭信號(hào)分配器通過(guò)信號(hào)線傳來(lái)的超聲信號(hào)。
5. -種權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征 在于包括如下幾個(gè)步驟： 步驟1 :連接上電，首先將各部件連線上電，連接后成像系統(tǒng)向10控制板發(fā)出電源指 令，將超聲系統(tǒng)上電，然后成像系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)線與超聲系統(tǒng)進(jìn)行連接，對(duì)超聲系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù) 設(shè)置和數(shù)據(jù)讀取； 步驟2 :初始化，超聲系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)線、探頭信號(hào)分配器向探頭組發(fā)出電信號(hào)并收回 超聲信號(hào)；掃查系統(tǒng)通過(guò)傳動(dòng)系將探頭組移動(dòng)到初始位置；成像系統(tǒng)將編碼器的值置為初 值，將成像顯示置為空； 步驟3:初始化操作執(zhí)行結(jié)束后，用戶向成像系統(tǒng)發(fā)出檢測(cè)開(kāi)始指令，并同時(shí)向動(dòng)力源 發(fā)出掃查指令，探頭組開(kāi)始移動(dòng)，超聲系統(tǒng)將從探頭組獲取的超聲數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)匠上?系統(tǒng)，成像系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的成像處理，并定時(shí)顯示A掃和圖譜；探頭組到達(dá)終點(diǎn)位置后，用 戶向成像系統(tǒng)發(fā)出檢測(cè)結(jié)束指令，成像系統(tǒng)將檢測(cè)數(shù)據(jù)和成像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼軌焊縫多視角超聲探傷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于成像 系統(tǒng)的成像方法包括如下幾個(gè)步驟： 步驟1 :首先掃查系統(tǒng)將探頭組移動(dòng)到初始位置，成像系統(tǒng)執(zhí)行初始化操作，開(kāi)始從超 聲系統(tǒng)獲取位置信號(hào)與超聲信號(hào)，隨著探頭組的移動(dòng)，獲得不同位置的超聲信號(hào)； 步驟2 :成像系統(tǒng)將取得的位置信號(hào)與超聲信號(hào)異步保存到存儲(chǔ)器上，同時(shí)將超聲信 號(hào)轉(zhuǎn)換為圖譜，轉(zhuǎn)換方法為將A掃高度值轉(zhuǎn)換為顏色值，根據(jù)探頭組各自的角度，將位置信 號(hào)分別轉(zhuǎn)換到左視、俯視和正視的位置值，在對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行著色，色彩為A掃轉(zhuǎn)換的顏色值， 從而形成圖譜； 步驟3 :定時(shí)將超聲信號(hào)以A掃形式顯示到顯示模組的指定區(qū)域，定時(shí)將圖譜顯示到顯 示模組的指定區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G01N29/265GK104237378SQ201410514167
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】宋偉, 王虎 申請(qǐng)人:南通友聯(lián)數(shù)碼技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司