一种钢轨探伤检测B型图重构装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钢轨探伤检测B型图重构装置，包括坐标单位校准模块，坐标单位校准模块进一步包括：钢轨接缝判断单元、轮径比例系数调整单元及钢轨长度坐标校准单元。钢轨接缝判断单元根据检测B型图判断钢轨接缝。钢轨长度坐标校准单元通过调整轮径比例系数对检测钢轨长度进行校准，未调整前值取1。轮径比例系数调整单元，根据钢轨接缝选定标准长度钢轨，计算并确定调整轮径比例系数。钢轨长度坐标校准单元根据调整后的轮径比例系数将测得的编码器脉冲数对应钢轨的长度作为校准后的钢轨长度坐标。本发明专利技术能解决现有钢轨探伤车参数需人工标定，检测B型图数据未进行规范化处理，容易出现检测误差，伤损识别率不高的技术问题。伤损识别率不高的技术问题。伤损识别率不高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨探伤检测B型图重构装置


[0001]本专利技术涉及铁路工程机械
，尤其涉及一种用于钢轨探伤车的检测B型图重构装置，用于对检测B型图进行自动校准规范，提高伤损识别率。

技术介绍

[0002]在铁路工程和维护车辆领域，超声波钢轨探伤车50广泛应用于钢轨的探伤和维护。如附图1所示，一个超声波钢轨探伤系统通常包括：设置在钢轨探伤车上的钢轨探伤检测系统10，钢轨探伤分析系统20，以及设置在钢轨探伤车下部的探轮30。当需要进行钢轨探伤操作时，钢轨探伤车控制探轮30压在钢轨40的上表面，钢轨探伤检测系统10向探轮30发出超声波激励脉冲信号，探轮30的超声波晶片在交变电场作用下，产生与电场同步的机械振动，从而发射超声波信号，这个过程被称为逆压电效应。超声波晶片也可在受到交变压力时，产生交变电场，实现超声波回波的接收，称为正压电效应。超声波探伤应用在钢轨探伤中的原理为：根据超声波的特性，一旦遇到两种不同介质的表面，超声波即会发生反射现象，从而形成一定的超声波回波信号。超声波从钢进入空气时将有100﹪的反射，所以对钢轨缺陷具有良好的检测效果。
[0003]如附图5所示，探轮30通常采用轮式结构体，轴中心架装有多组不同检测角度的超声波晶片5，探轮30的轮胎外膜内充满耦合液。当钢轨探伤车运行时，探轮30沿钢轨40滚动，超声波晶片5的移动方向与钢轨40平行。在进行钢轨探伤作业时，由探轮30的超声波晶片发出的超声波信号通常会在探轮模块30与钢轨40之间的接触面，钢轨40内的瑕疵面，以及钢轨40的下表面发生反射，探轮30的超声波晶片接收到超声波回波信号，可以通过压电效应进一步将声波信号转换为电信号，并传送给钢轨探伤检测系统10，钢轨探伤检测系统10通过以太网将检测数据传输到钢轨探伤分析系统20，钢轨探伤分析系统20生成钢轨伤损检测B型图并进行诊断分析。
[0004]超声波用于钢轨探伤，主要包括以下特性：1)穿透性：超声波可穿透厚达几米的钢材；2)方向性：有类似于光的直线传播的性质。频率越高，方向性越好，易于确定缺陷的位置；3)反射特性：超声波在传播途中遇到两种不同介质的表面，超声波会发生反射，产生超声波回波信号。超声波从钢材进入空气时将有100﹪的反射，所以对钢轨缺陷具有良好的检测效果，当缺陷尺寸大于超声波波长时，超声波便由缺陷面上反射回来。钢轨探伤主要根据检测，分别形成A型显示图和B型显示图。在检测过程中，探轮与轨面需喷水耦合，才能保证超声波到达钢轨，由于机车速度高，导致耦合效果不理想，加之在线路弯道处，探轮偏离钢轨中心，因而导致误报漏报较多。伤损识别很大程度上还依赖于人工识别，自动伤损识别缺陷较多。
[0005]如附图1所示，钢轨探伤检测系统10由多达30余个独立超声波通道的超声波晶片组成，以便对钢轨40进行多角度多方位的探伤。检测系统10配备探轮架，左右对称，每股钢轨分别安装3个探轮30。探轮30采用轮式结构，探轮架装有多组不同检测角度的压电晶片，探轮外膜内充满耦合液。当钢轨探伤车50运行时，探轮30沿钢轨滚动，晶片的移动方向与钢
轨平行。前后探轮为一种，安装方向相反，探轮内配有6个晶片，即0度、37度、70度三换能器阵列及侧打晶片；中间探轮有两个指向钢轨内侧偏角70度晶片和一个0度晶片。
[0006]检测系统10发送激励电信号给压电晶片，产生超声波，超声波信号在探轮30与钢轨40之间的接触面，钢轨40内的瑕疵面，以及钢轨40的底面发生反射，再通过晶片压电效应将超声回波信号转换为电信号，传送给钢轨探伤检测系统10，检测系统10将晶片类型、路径传输时间参数通过以太网传输给分析系统20。分析系统20根据晶片的类型、位置、路经传输时间计算出伤损点空间位置，形成钢轨超声B型显示图，分析系统20对图形进行自动识别，用黄色方框框出伤损，为钢轨维修提供现代化的检测手段。
[0007]钢轨探伤车车轮轴端安装有角度编码器，车轮行驶一周，产生N个脉冲，探伤B型图以脉冲数为X坐标，变为长度时，需根据车轮直径计算，由于车轮磨耗，需定期测量确定轮径比例系数。
[0008]在B型图中，根据超声波的反射面定义如附图2所示的故障特征点，其法线方向为超声波传输方向，每个故障特征点能被对应角度的超声波压电晶片检测到，对应超声波回波参数数据的检测通道号。如附图4所示，为后向37度压电晶片1检测钢轨螺栓孔2的示意图。根据超声波的指向性，在靠近晶片的检测范围内超声波是直线传播。以钢轨表面为基准，有超声波回波信号条件为：
[0009][0010]其中，X、Y为故障特征点A在钢轨中的坐标，a为超声波在钢轨40中的入射角，W为超声波晶片的宽度，钢轨探伤检测系统20、探轮30均安装在钢轨探伤车50上，X1为钢轨探伤车50的运行位置，X2为超声波晶片相对于钢轨探伤车50的相对坐标。
[0011]探伤B型图由位置不同的多个压电晶片检测得到，对应检测值的结果需根据压电晶片的位置即空间转换参数来计算，为避免测量误差，需经人工标定试验进行调试设定。

技术实现思路

[0012]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钢轨探伤检测B型图重构装置，自动对检测B型图数据进行规范化处理，以解决人工标定试验设置空间转换参数难度较大，容易出错，导致B型图伤损识别率不高的技术问题。
[0013]为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种钢轨探伤检测B型图重构装置的技术实现方案，钢轨探伤检测B型图重构装置，包括坐标单位校准模块，所述坐标单位校准模块进一步包括：钢轨接缝判断单元、轮径比例系数调整单元及钢轨长度坐标校准单元。所述钢轨接缝判断单元根据检测B型图判断钢轨接缝。所述钢轨长度坐标校准单元通过调整轮径比例系数k对检测钢轨的长度进行校准，未调整前k值取1。所述轮径比例系数调整单元，根据所述钢轨接缝选定标准长度钢轨，计算并确定调整轮径比例系数k。所述钢轨长度坐标校准单元根据调整后的轮径比例系数k将测得的编码器脉冲数n对应钢轨的长度作为校准后的钢轨长度坐标。
[0014]进一步地，所述钢轨接缝判断单元根据检测B型图中A字型特征图判断正常的螺栓孔，并根据Y字型特征图形判断钢轨接缝。所述钢轨接缝左右两侧的螺栓孔对称分布，并符合标准钢轨模型尺寸。
[0015]进一步地，检测B型图以轮对轴端安装的编码器脉冲数n作为坐标单位，所述钢轨长度坐标校准单元通过调整轮径比例系数k对检测钢轨的长度S
n
校准：其中，π为圆周率，轮径比例系数D0为标准轮对直径，D1为实际轮对直径，N为编码器旋转一周输出的脉冲数。
[0016]进一步地，所述轮径比例系数调整单元根据检测B型图选取无截断的标准长度钢轨：根据钢轨接缝的间距，计算钢轨的长度为其中，D0为标准轮对直径，N为对应编码器旋转一周输出的脉冲数，n1为所测钢轨对应的脉冲数。设标准长度钢轨的长度为S，δ1为钢轨轮径误差，当检测钢轨的长度S1满足(1
‑
δ1)S1≤S≤(1+δ1)S1时，判定长度S1的检测钢轨为无截断的标准长度钢轨。再选取计算另一检测钢轨的长度为其中，D0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于，包括坐标单位校准模块(1)，所述坐标单位校准模块(1)进一步包括：钢轨接缝判断单元(11)、轮径比例系数调整单元(12)及钢轨长度坐标校准单元(13)；所述钢轨接缝判断单元(11)根据检测B型图判断钢轨接缝(90)；所述钢轨长度坐标校准单元(13)通过调整轮径比例系数k对检测钢轨(40)的长度进行校准，未调整前k值取1；所述轮径比例系数调整单元(12)，根据所述钢轨接缝(90)选定标准长度钢轨，计算并确定调整轮径比例系数k；所述钢轨长度坐标校准单元(13)根据调整后的轮径比例系数k将测得的编码器脉冲数n对应钢轨(40)的长度作为校准后的钢轨长度坐标。2.根据权利要求1所述的钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于：所述钢轨接缝判断单元(11)根据检测B型图中A字型特征图判断正常的螺栓孔(80)，并根据Y字型特征图形判断钢轨接缝(90)；所述钢轨接缝(90)左右两侧的螺栓孔(80)对称分布，并符合标准钢轨模型尺寸。3.根据权利要求2所述的钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于：检测B型图以轮对轴端安装的编码器脉冲数n作为坐标单位，所述钢轨长度坐标校准单元(13)通过调整轮径比例系数k对检测钢轨(40)的长度S
n
校准：其中，π为圆周率，轮径比例系数D0为标准轮对直径，D1为实际轮对直径，N为编码器旋转一周输出的脉冲数。4.根据权利要求2或3所述的钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于：所述轮径比例系数调整单元(12)根据检测B型图选取无截断的标准长度钢轨：根据钢轨接缝(90)的间距，计算钢轨(40)的长度为其中，D0为标准轮对直径，N为对应编码器旋转一周输出的脉冲数，n1为所测钢轨对应的脉冲数；设标准长度钢轨的长度为S，δ1为钢轨轮径误差，当检测钢轨(40)的长度S1满足(1
‑
δ1)S1≤S≤(1+δ1)S1时，判定长度S1的检测钢轨(40)为无截断的标准长度钢轨；再选取计算另一检测钢轨(40)的长度为其中，D0为标准轮对直径，N为对应编码器旋转一周输出的脉冲数，n2为所测钢轨对应的脉冲数；当满足(1
‑
δ1)S2≤S≤(1+δ1)S2，判定长度S2的检测钢轨(40)为无截断的标准长度钢轨；所选两段钢轨长度的相对误差在δ2内，即则所述轮径比例系数调整单元(12)根据两段所测钢轨对应的编码器脉冲数均值确定轮径比例系数5.根据权利要求4所述的钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于：所述钢轨长度坐标校准单元(13)根据轮径比例系数调整单元(12)确定的轮径比例系数k，计算校准后的钢轨长度坐标S
n
：其中，n为测得的编码器脉冲数，k为调整后的轮径比例系数。6.根据权利要求1、2、3或5所述的钢轨探伤检测B型图重构装置，其特征在于：所述装置
还包括空间转换参数修正模块(2)，空间转换参数由晶片位置确定，定义后探轮超声波检测最远点为参考点，探轮(30)以轮轴中心为基准，后探轮距参考点距离为L，中心探轮距后探轮距离为L1，前探轮距后探轮距离为L2；前、后探轮为对称安装，0度晶片距轮轴距离为l1，37度晶片距轮轴距离为l2，70度晶片距轮轴距离为l3；中心探轮0度晶片距轮轴距离为l4，中心探轮后偏70度晶片距轮轴距离为l5，中心探轮前偏70度晶片距轮轴距离为l6；探轮(30)为固定结构且经校核，所述探轮(30)的结构参数l1～l6为恒定值；所述空间转换参数修正模块(2)根据以下公式计算晶片空间转换参数：后探轮0度晶片：L+l1；后探轮37度晶片：L
‑
l2；后探轮70度晶片：L+l3；中心探轮0度晶片：L+L1+l4；中心探轮后偏70度晶片：L+L1‑
l5；中心探轮前偏70度晶片：L+L1+l6；前探轮0度晶片：L+L2‑
l1；前探轮37度晶片：L+L2+l2；前探轮70度晶片：L+L2‑
l3；选取后探轮为基准，后探轮空间转换参数不修正；所述空间转换参数修正模块(2)选取钢轨探伤车低速运行时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨四清，凌浩东，彭耀旺，祝长春，罗江平，李红梁，夏浪，曹经纬，
申请(专利权)人：株洲时代电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：