一种基于轮对的相控阵超声探伤装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于轮对的相控阵超声探伤装置，由地磁传感器、第一红外发射器、第一红外接收器、超声波传感器组、喷水装置、高清夜视摄像头组、控制器组成，采用地磁传感器检测轨道车辆的到来，采用超声波传感器组组成相控阵超声探伤装置对轮对一定深度进行探伤，并通过高清夜视摄像头组对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集和识别，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，采用红外对射检测轮对的弦的变化量来计算轮对直径的变化量，进而判断轮对的外廓形变量。能有效精确测量轮对外廓形状尺寸参数，尤其是轮对踏面、轮缘部分的参数，并与设定安全阈值相比较，从而得到轮对变形量、踏面缺陷位置、车轮多边形。

【技术实现步骤摘要】
一种基于轮对的相控阵超声探伤装置
本专利技术涉及轮对探伤领域，尤其涉及一种基于轮对的相控阵超声探伤装置。
技术介绍
轮对是保证轨道车辆在钢轨上的运行和转向，承受来自轨道车辆的全部静、动载荷，把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给轨道车辆各零部件的重要组成部分。轨道车辆轮对的工作状态对机车能否安全运行起着至关重要的作用。然而，司机操作不当进行紧急制动与车轮闸瓦材料不结实等因素均会使机车车轮损伤，因此，通过探伤检测手段捕获轮对的工作状态，有针对性、预测性地制定维修计划和管理决策，对保证轨道车辆安全可靠运行、避免事故的发生具有重要意义。轮对变形量、踏面缺陷位置、车轮多边形等均会影响列车正常运行，而轮对形变会引起直径的变化，直径变化超过预设值时会严重影响列车的正常运行。现有技术中，主要采用人工检测和超声探伤装置检测等方法对轮对进行探伤。其中：人工检测采用榔头敲击轮对辨别声音和观察轮对外形来判断轮对损伤，这种方法的主观性较强、准确率较低，容易出现漏检的情况；超声探伤装置进行探伤时，每次探伤只能对轮对某个角度进行探伤，需要探伤轮对多个角度时就需要变换该装置探头的多个相应角度，非常麻烦，浪费大量的人力、物力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于轮对的相控阵超声探伤装置，通过检测轨道车辆的到来，触发轮对探伤设备对轮对进行探伤。采用超声波传感器组组成相控阵超声探伤装置对轮对一定深度进行探伤，并通过高清夜视摄像头组对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集和识别，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，采用红外对射检测轮对的弦的变化量来计算轮对直径的变化量，进而判断轮对的外廓形变量。能有效精确测量轮对外廓形状尺寸参数，尤其是轮对踏面、轮缘部分的参数，并与设定安全阈值相比较，从而得到轮对变形量、踏面缺陷位置、车轮多边形等影响列车正常运行的轮对故障隐患。为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于轮对的相控阵超声探伤装置是这样实现的：一种基于轮对的相控阵超声探伤装置，包括地磁传感器、第一红外发射器、第一红外接收器、超声波传感器组、喷水装置、高清夜视摄像头组、控制器、红外发射器组、红外接收器组，在火车站台前方的轨枕上安装地磁传感器，用于检测即将进站的车辆，便于超声波传感器组、高清夜视摄像头组提前进入工作状态等待检测轮对，地磁传感器前方安装第一红外发射器和第一红外接收器，用于检测即将进站的机车轮对，第一红外发射器和第一红外接收器检测到机车的轮对时，超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组即开始检测机车轮对，第一红外发射器前方的钢轨两侧安装超声波传感器组作为相控阵超声探伤装置，用于检测轮对一定深度的缺陷，确定轮对内部的缺陷位置，高清夜视摄像头组钢轨外侧的超声波传感器组旁，对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，喷水装置安装在高清夜视摄像头组旁边，用于对高清夜视摄像头组的镜头进行清洗，红外发射器组、红外接收器组安装在钢轨侧，用于检测轮对的弦的变化量，通过红外发射器组向红外接收器组发射红外光，根据轮对的弦的变化量来计算轮对直径的变化量，进而判断轮对的外廓形变量，控制器安装在钢轨内测的超声波传感器组旁边，用于接收地磁传感器、第一红外接收器、超声波传感器组、高清夜视摄像头组采集到的信息，控制第一红外发射器向第一红外接收器发射红外线，控制喷水装置向高清夜视摄像头组喷水，接收红外接收器组接收到的红外发射器组发射来的红外光。本专利技术的超声波传感器组、喷水装置、高清夜视摄像头组、控制器、红外发射器组、红外接收器组均安装在火车进站的轨道上，当火车进站时，速度相对比较慢，使得超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组能对轮对更好的检测。本专利技术的地磁传感器未检测到轨道车辆进站且第一红外发射器发射出来的红外光线被第一红外接收器接收到时，控制器判断当前没有机车进站，当地磁传感器检测到轨道车辆进站且第一红外发射器发射出来的红外光线被遮挡而不能被第一红外接收器接收到时，控制器判断当前有机车进站，此时超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组即开始对进站的机车轮对进行检测，第一红外发射器和第一红外接收器每检测到一个轮对经过时，控制器对它进行计数并编号，同时将该轮对被超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组检测到的数据进行对应，便于得知当前进站的机车的哪一个轮对存在哪些缺陷。本专利技术的超声波传感器组包括电磁超声波传感器、第一金属锲形块，第一金属锲形块长度为3.5米，在第一金属锲形块上每隔0.01米安装一个电磁超声波传感器，组成相控阵超声探伤装置，控制器根据每个电磁超声波传感器传来的数据信息判断当前轮对内部存在的缺陷及缺陷所在位置。本专利技术的高清夜视摄像头组包括高清夜视摄像头、第二金属锲形块，第二金属锲形块长3.5米，在第二金属锲形块上每隔0.08米安装一个高清夜视摄像头，组成相控阵摄像组，控制器根据每个高清夜视摄像头传来的数据信息识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑。本专利技术的红外发射器组采用多个第二红外发射器组成，红外接收器组由多个第二红外接收器组成，每个第二红外接收器接收一个第二红外发射器发出的红外光，红外发射器组、红外接收器组超出钢轨一定高度，轮对经过红外发射器组、红外接收器组时，轮对挡住红外光的部分就为轮对的弦长，轮对转动一圈，通过第二红外接收器未接收到红外光的数量来计算轮对的弦的长度，进而判断轮对外廓形变量，当轮对的弦长低于预设值时，就判断轮对的形变量威胁到了列车的安全行驶。本专利技术的电磁超声波传感器与钢轨垂直方向成30度角，与钢轨竖直方向成90度角，便于电磁超声波传感器能全面检测轮对的一定深度缺陷，高清夜视摄像头与钢轨垂直方向成30度角，与钢轨竖直方向成60度角，高清夜视摄像头对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，每个高清夜视摄像头的斜上方设有一个喷水装置，用于为高清夜视摄像头清洗镜面，防止灰尘污染高清夜视摄像头的镜面。本专利技术的电磁超声波传感器包括电磁铁、脉冲发生器、电磁线圈、脉冲接收器，脉冲发生器和脉冲接收器安装在电磁铁与电磁线圈之间，脉冲发生器向电磁线圈提供高频激励电流，电磁线圈在高频激励电流的作用下在轮对表面产生感应涡流，感应涡流在电磁铁的作用下会受到洛伦兹力的作用产生电磁超声，同样，强大的脉冲电流会向外辐射一个脉冲磁场，脉冲磁场和电磁铁产生的磁场的复合作用会产生磁致伸缩效应，磁致伸缩力的作用也产生不同波形的电磁超声，发射到轮对的电磁超声波反射回到脉冲接收器中，脉冲接收器再将信息传输到控制器中进行处理，与控制器中设定安全阈值相比较，从而得到轮对缺陷的位置。本专利技术的喷水装置包括水管、电磁阀，水管安装在高清夜视摄像头的斜上方，且水管上设有电磁阀，需要对高清夜视摄像头进行清洗时，控制器控制电磁阀打开，将水管中的水喷向高清夜视摄像头的镜片上进行清洗。本专利技术的控制器包括控制电路板、可编程逻辑控制器、光电隔离驱动器，控制电路板用于接收地磁传感器、第一红外接收器、脉冲接收器、高清夜视摄像头、第二红外接收器采集到的数据信息，且在控制电路板中预设轮对外廓形状尺寸参数值，控制可编程逻辑控制器的动作，进而控制第一红外发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于轮对的相控阵超声探伤装置，其特征在于：包括地磁传感器、第一红外发射器、第一红外接收器、超声波传感器组、喷水装置、高清夜视摄像头组、控制器、红外发射器组、红外接收器组，在火车站台前方的轨枕上安装所述地磁传感器，用于检测即将进站的车辆，便于所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组提前进入工作状态等待检测轮对，所述地磁传感器前方安装所述第一红外发射器和所述第一红外接收器，用于检测即将进站的机车轮对，所述第一红外发射器和所述第一红外接收器检测到机车的轮对时，所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组即开始检测机车轮对，所述第一红外发射器前方的钢轨两侧安装所述超声波传感器组作为相控阵超声探伤装置，用于检测轮对一定深度的缺陷，确定轮对内部的缺陷位置，高清夜视摄像头组钢轨外侧的超声波传感器组旁，对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，所述喷水装置安装在所述高清夜视摄像头组旁边，用于对所述高清夜视摄像头组的镜头进行清洗，所述红外发射器组、红外接收器组安装在钢轨侧，用于检测轮对的弦的变化量，通过所述红外发射器组向所述红外接收器组发射红外光，根据轮对的弦的变化量来计算轮对直径的变化量，进而判断轮对的外廓形变量，所述控制器安装在钢轨内测的所述超声波传感器组旁边，用于接收所述地磁传感器、第一红外接收器、超声波传感器组、高清夜视摄像头组采集到的信息，控制所述第一红外发射器向所述第一红外接收器发射红外线，控制所述喷水装置向所述高清夜视摄像头组喷水，接收所述红外接收器组接收到的所述红外发射器组发射来的红外光。...

【技术特征摘要】
1.一种基于轮对的相控阵超声探伤装置，其特征在于：包括地磁传感器、第一红外发射器、第一红外接收器、超声波传感器组、喷水装置、高清夜视摄像头组、控制器、红外发射器组、红外接收器组，在火车站台前方的轨枕上安装所述地磁传感器，用于检测即将进站的车辆，便于所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组提前进入工作状态等待检测轮对，所述地磁传感器前方安装所述第一红外发射器和所述第一红外接收器，用于检测即将进站的机车轮对，所述第一红外发射器和所述第一红外接收器检测到机车的轮对时，所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组即开始检测机车轮对，所述第一红外发射器前方的钢轨两侧安装所述超声波传感器组作为相控阵超声探伤装置，用于检测轮对一定深度的缺陷，确定轮对内部的缺陷位置，高清夜视摄像头组钢轨外侧的超声波传感器组旁，对轮对的轮缘和踏面的表面进行图像采集，识别出轮缘、踏面表面的裂纹和锈斑，所述喷水装置安装在所述高清夜视摄像头组旁边，用于对所述高清夜视摄像头组的镜头进行清洗，所述红外发射器组、红外接收器组安装在钢轨侧，用于检测轮对的弦的变化量，通过所述红外发射器组向所述红外接收器组发射红外光，根据轮对的弦的变化量来计算轮对直径的变化量，进而判断轮对的外廓形变量，所述控制器安装在钢轨内测的所述超声波传感器组旁边，用于接收所述地磁传感器、第一红外接收器、超声波传感器组、高清夜视摄像头组采集到的信息，控制所述第一红外发射器向所述第一红外接收器发射红外线，控制所述喷水装置向所述高清夜视摄像头组喷水，接收所述红外接收器组接收到的所述红外发射器组发射来的红外光。2.根据权利要求1所述的基于轮对的相控阵超声探伤装置，其特征在于：所述地磁传感器未检测到轨道车辆进站且所述第一红外发射器发射出来的红外光线被所述第一红外接收器接收到时，所述控制器判断当前没有机车进站，当所述地磁传感器检测到轨道车辆进站且所述第一红外发射器发射出来的红外光线被遮挡而不能被所述第一红外接收器接收到时，所述控制器判断当前有机车进站，此时所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组即开始对进站的机车轮对进行检测，所述第一红外发射器和所述第一红外接收器每检测到一个轮对经过时，所述控制器对它进行计数并编号，同时将该轮对被所述超声波传感器组、高清夜视摄像头组、红外发射器组、红外接收器组检测到的数据进行对应，便于得知当前进站的轨道车辆的哪一个轮对存在哪些缺陷。3.根据权利要求1所述的基于轮对的相控阵超声探伤装置，其特征在于：所述超声波传感器组包括电磁超声波传感器、第一金属锲形块，所述第一金属锲形块长度为3.5米，在所述第一金属锲形块上每隔0.01米安装一个所述电磁超声波传感器，组成相控阵超声探伤装置，所述控制器根据每个所述电磁超声波传感器传来的数据信息判断当前轮对内部存在的缺陷及缺陷所在位置。4.根据权利要求1所述的基于轮对的相控阵超声探伤装置，其特征在于：所述高清夜视摄像头组包括高清夜视摄像头、第二金属锲形块，所述第二金属锲形块长3.5米，在所述第二金属锲形块上每隔0.08米安装一个所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海燕，曹文琴，王超文，朱志和，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36