钢轨焊缝多视角超声探伤系统及检测方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种对钢轨焊缝的快速超声检测系统及方法，具体系统部分包括扫查系统、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。本发明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。
【专利说明】钢轨焊缝多视角超声探伤系统及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无损检测【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】
[0002] 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 内工务部口，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，该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。
[0003] 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。
[0004] 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W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。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种对钢轨焊缝的快速超声检测系统及方法，具体系统部分 包括H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。
[0006] 本发明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：
[0007] -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。
[0008] 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。
[0009] 进一步优化；10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。
[0010] 进一步优化；探头组包括H组探头，分别检测钢轨的轨头、轨腰、轨底H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。
[0011] 上述中：扫查系统负责稳定可靠的扫查，包括探头组的运动、探头与工件的禪合、 编码器的脉冲产生及传输，是超声检测的辅助工装；
[0012] 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 测的核也部件。
[0013] 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也。
[0014] 由上述技术特征，本发明结合现有超声检测设备，还可集成如下优势：
[0015] UH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；
[0016] 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；
[0017] 3、扫查过程实现H组探头联动，可W同时展开对轨头、轨腰和轨底的检测。
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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；
[0021] 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。
[0022] 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：
[0023] 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；
[0024] 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；
[002引步骤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。
[0026] 成像系统的成像方法包括如下几个步骤：
[0027] 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；
[0028] 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；
[0029] 步骤3 ;定时将超声信号W 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。
[0030] 本发明的功能如下：
[0031] 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；
[0032] 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；
[0033] 3、具备性能校准功能，使得用户可W完成规定的性能指标的测试和校准；
[0034] 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；
[0035] 5、具有报警功能，帮助用户更好的发现缺陷；
[0036] 6、具备适应性，能适用现场不同的轨型。
[0037] 本发明的性能与技术指标如下表所示：
[0038]
【权利要求】
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、10控制板、电源 模组、显示模组，主机板连接10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：10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。
5. -种权利要求1-4任一项所述的钢轨焊缝多视角超声探伤系统的检测方法，其特征 在于包括如下几个步骤： 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10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。
6. 根据权利要求5所述的钢轨焊缝多视角超声探伤系统的检测方法，其特征在于成像 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。
【文档编号】G01N29/265GK104237378SQ201410514167
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】宋伟, 王虎 申请人:南通友联数码技术开发有限公司