[发明专利]空心车轴探伤系统及探伤方法

说明书

技术领域

本发明涉及空心车轴探伤系统及探伤方法。更具体地说，本发明涉及一种通过检测探杆的偏转角度从而对探头的旋转角度进行补偿，准确定位缺陷位置的空心车轴探伤系统及探伤方法。

背景技术

当前，动车组空心车轴探伤已经成为保证列车安全运行的一项重要检修规程。国际上通用的空心车轴探伤技术是利用一个探杆，在探杆顶端安装超声波发射和接收探头。探头部分是通过电机连接探头架安装在探杆上。在探伤作业中，随着探杆往车轴内部沿着轴向纵深缓慢推进，同时前端的探头缓慢旋转，依靠超声信号即可实现在轴向位移上空心车轴径向360度的缺陷检测。通过准确测定探头的轴向位移和旋转角度，即可对车轴缺陷进行精准定位。该探杆与拖链柔性连接，在不探伤作业时收回到探伤机内部，其推进和收缩依靠伺服电机系统来驱动；而探头旋转角度则是依靠与探头旋转电机同轴的旋转编码器来精确测定。在整个探伤和行进过程中探杆并不旋转，只有探头旋转。

但是，实际测量时发现，由于探头的连续单向(顺时针或逆时针)旋转会对探杆产生一定的旋转作用力，虽然这个力非常小，正常情况下可以忽略。但是，因为探杆是依靠拖链与探伤机主体连接，连接有一定活动空间。因此在某些不可预知及不可控的情况下，探头的旋转作用力会导致探杆会有小幅度的偏转或摆动。该摆动量虽然很小，但是会对探头的旋转角度定位造成误差，最终影响了探伤准确度。同时，因为探杆长期处在受力状态，会造成拖链劳损，直接影响到探杆寿命。

鉴于以上，亟待有一种能够解决空心车轴探伤装置探头旋转角度误差问题，并且能对正在探伤作业时的探杆进行一定程度的状态检测的空心车轴探伤系统及探伤方法的产生。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种能准确定位缺陷位置、提高探伤准确度的空心车轴探伤系统及探伤方法。

本发明的一个目的是提供的了一种能提高探伤系统的探伤性能、提高探杆使用寿命的空心车轴探伤系统及探伤方法。

为此，本发明提供了一种空心车轴探伤系统，包括，设置在探头上的超声波传感器，设置在探杆上的编码器，用于接收超声波传感器发出的超声波信号和编码器发出的编码器数字脉冲信号并输出至上位机的UT超声处理模块，其中：

探头旋转角度补偿装置，其包括设置在探杆内的倾角传感器，所述探头旋转角度补偿装置输出倾角传感器模拟量信号；

倾角及编码信号处理模块，其接收倾角传感器模拟量信号和编码器数字脉冲信号，将其分别转化为探杆的偏转角度和探头的旋转角度，并输出至上位机；所述上位机根据探杆的偏转角度对探头的旋转角度进行补偿，以确定空心车轴的探伤位置。

优选的是，其中，所述倾角传感器通过模拟量采集电路将倾角传感器模拟量信号发送至倾角及编码信号处理模块。

优选的是，其中，所述编码器通过高速脉冲采集电路将编码器数字脉冲信号发送至倾角及编码信号处理模块。

优选的是，其中，所述倾角及编码信号处理模块为ARM7架构核心微控制器。

优选的是，其中，所述ARM7架构核心微控制器的操作系统为uC/OS嵌入式实时操作系统。

优选的是，其中，所述倾角及编码信号处理模块的主频为48MHz。

优选的是，其中，所述探杆的一端与探头连接，另一端通过拖链与输送机构柔性连接，所述输送机构通过拖链驱动所述探杆沿空心车轴内表面水平移动。

优选的是，其中，还包括：

驱动装置，其设置在所述探杆内，所述驱动装置的输出轴与所述探头相连，以驱动所述探头旋转。

一种基于所述的空心车轴探伤系统的探伤方法，包括以下步骤：

步骤一、在探头上安装超声波传感器、探杆内安装倾角传感器和编码器，建立UT超声处理模块及倾角及编码信号处理模块；

步骤二、所述超声波传感器向空心车轴内表面发射超声波并将反射回来的超声波信号发送至UT超声处理模块；所述倾角传感器将倾角传感器模拟量信号发送至倾角及编码信号处理模块；所述编码器将编码器数字脉冲信号分别上传至所述UT超声处理模块和倾角及编码信号处理模块；

步骤三、所述UT超声处理模块将编码器数字脉冲信号转换成探头的旋转角度，将超声波信号转换成与探头的旋转角度对应的超声波形，并输出至上位机进行显示；所述倾角及编码信号处理模块将编码器数字脉冲信号转换成探头的旋转角度，将倾角传感器模拟量信号转换成探杆的偏转角度，并形成一一对应关系输出至上位机；

步骤四、所述上位机根据探杆的偏转角度对探头的旋转角度进行补偿，以确定空心车轴的探伤位置。