CN210427453U - 钢轨探伤装置自动对准*** - Google Patents
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Abstract
提供一种钢轨探伤装置自动对准***，该钢轨探伤装置包括内部设置有0度声波换能器的探轮，所述自动对准***包括：调节机构单元，其包括驱动器、探轮水平调节机构和探轮摆动调节机构；信息采集单元，其包括多通道超声信息采集卡和高速传输接口；信号处理单元，其包括回波信息提取单元，调节机构控制单元和人机交互单元。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钢轨探伤装置自动对准***，其可应用于钢轨声波探伤车上，属于钢轨探伤车技术领域。
背景技术
声波例如超声检测是目前钢轨无损探伤的重要方式，对确保机车运行安全具有重要意义。钢轨超声波探伤主要有滑靴式和轮式两种，本实用新型涉及轮式超声波探伤装置。超声探轮是轮式超声波探伤车的核心组件，在开始探伤之前，为保证超声波声束能够准确地检测缺陷，必须把超声探轮放置在钢轨踏面的中心线上，即探轮对准或探轮对中。现有技术中，通常通过人工对准，这种方式受人为因素影响大，不同人员难以保证操作一致性，从而影响检测效果。
因此，有必要研究一种钢轨探伤装置自动对准***来解决上述的一个或多个技术问题。
实用新型内容
经过研究发现，在探轮下压水程一定(即与钢轨踏面压接触)的情况下，通过调节伺服或摇杆电机使探轮在水平和摆动两个方向移动，可使0度探头轨底回波幅值最大，此时即可达到对准(对中)效果。
本实用新型基于以上研究发现，为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，提供了一种钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于该钢轨探伤装置包括内部设置有0度声波换能器的探轮，所述自动对准***包括：
调节机构单元，其包括驱动器、探轮水平调节机构和探轮摆动调节机构；
信息采集单元，其包括多通道超声信息采集卡和高速传输接口；
信号处理单元，其包括回波信息提取单元，调节机构控制单元和人机交互单元。
根据本发明另一方面，回波信息提取单元为轨底回波信息提取单元，其通过信号采集单元与0度声波换能器连接。
根据本发明另一方面，信号处理单元与调节机构单元连接。
根据本发明另一方面，信号处理单元还包括轨底回波幅值比较单元和回波参考幅值存储单元。
根据本发明另一方面，述钢轨探伤装置为双轨式声波探伤装置。
根据本发明另一方面，所述钢轨探伤装置为双轨式超声波探伤装置。
根据本发明另一方面，信号处理单元还包括对准判定单元。
与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：该对准***使探伤车在开始检测前的对准过程全程不需要人工参与，避免了操作人员人为因素干扰，对准准确度高，对准效率高。
附图说明
图1为根据本实用新型一种优选实施例的自动对准***的示意图；
图2为根据本实用新型一种优选实施例的自动对准***的操作流程示意图；
图3为根据本实用新型优选实施例的钢轨探伤装置的结构示意图；
图4为根据本实用新型优选实施例的探轮水平方向上的调节示意图；
图5为根据本实用新型另一优选实施例的探轮摆动方向上的调节示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过优选实施例来描述本实用新型的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本实用新型，而不应理解为对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本实用新型的保护范围之内。
实施例1
参见图1，本实用新型提供了一种钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于该钢轨探伤装置包括内部设置有0度声波换能器的探轮，所述自动对准***包括：
调节机构单元，其包括驱动器、探轮水平调节机构和探轮摆动调节机构；
信息采集单元，其包括多通道超声信息采集卡和高速传输接口；
信号处理单元，其包括回波信息提取单元，调节机构控制单元和人机交互单元。
优选地，回波信息提取单元为轨底回波信息提取单元，其通过信号采集单元与0度声波换能器连接。
优选地，信号处理单元与调节机构单元连接。
优选地，信号处理单元还包括轨底回波幅值比较单元和回波参考幅值存储单元。例如，轨底回波幅值比较单元用于比较采集的轨底回波信号与回波参考幅值存储单元中存储的参考值。当回波信号大于等于该参考值时，判定为对准。该参考值可以通过经验或实验来获得，例如该参考值优选取最大的轨底回波信号幅值。可以理解的是，为了兼顾对准效率和探伤准确度，该参考值R可略小于该最大轨底回波信号幅值Amax。优选地，该参考值R为0.95-0.99Amax，例如优选为0.98Amax。该最大轨底回波信号幅值Amax例如为多次检测或实验所获得的最大轨底回波信号幅值的平均值。
优选地，述钢轨探伤装置为双轨式声波探伤装置。
优选地，所述钢轨探伤装置为双轨式超声波探伤装置。
优选地，信号处理单元还包括对准判定单元。例如当回波信号小于该参考值时，对准判定单元判定为未对准，反之，则判定为对准。
优选地，信号处理单元还包括轨底回波幅值分析单元。当轨底回波幅值随时间而增大时，控制摆动机构和/或水平机构继续朝某一方向调整，当其随时间不再增大时，判定为对准。
实施例2
优选地，本实用新型还提供了一种钢轨探伤装置自动对准***，包括调节机构单元、信息采集单元和信号处理单元。
优选地，调节机构单元包括驱动器、水平调节机构和摆动调节机构。信息采集单元包括多通道超声信息采集卡和高速传输接口。信号处理单元包括回波信息提取单元，调节机构控制单元和人机交互单元。
优选地，调节机构单元中的驱动器接收信号处理单元的调节指令，转化为水平或摆动机构的位移量控制信号，以控制水平或摆动机构实现探轮的水平或摆动方向调节。信息采集单元实时地采集探轮内各探头的模拟回波信号，并将模拟信号数字化后通过高速接口传输至上位机的信号处理单元。
优选地，信号处理单元是本自动对准***的控制单元，其所包含的回波信息提取单元根据信息采集单元上传的数据提取0度探头轨底回波，调节机构控制单元检测0度轨底回波的幅度，将调节机构指令发送至调节机构单元中的驱动器，进而使探轮水平或摆动移动。
优选地，信息采集单元实时采集探头(例如内部设置有0度换能器以及用于钢轨探伤的换能器)回波，信号处理单元实时监测0度轨底回波并及时调节水平或摆动机构，形成闭环调节，无需人工干预。优选地，信号处理单元还提供人机交互功能，主要有两个目的，一是提示工作人员当前对准完毕，可以开始检测；二是询问操作人员是否需要移动车体再次对准，如果是，则操作人员推动或开动探伤车到另一个位置，然后点击启动新一轮对准，避免一个位置的轨况给对准带来不良影响。
优选地，图2是信号处理单元工作流程图。调节机构控制单元检测0度轨底回波的幅度，当向一个方向调节摆动机构时，若0度轨底回波增大，则继续向该方向调节，若回波开始降低，则停止调节该机构，转而调节水平机构，直到0度轨底回波也不再增加，即找到0度轨底回波最大的探轮位置，对准完成。
优选地，图4为探轮水平方向调节示意图，31为探轮横向中心线，32为探轮，33为钢轨横截面中心线，34为钢轨。调节水平调节机构后，L为探轮横向中心线偏离钢轨横截面中心线的距离。图5为探轮摆动方向调节示意图，41为探轮横向中心线，42为探轮，43为钢轨横截面中心线，44为钢轨，其中钢轨横截面中心线43在钢轨纵剖面上。调节摆动调节机构后，α为探轮横向中心线偏离钢轨横截面中心线即钢轨纵剖面的角度。
优选地，图3为本实用新型的自动对准***在双轨式探伤车上的一个实例。该双轨式探伤车1包括：探轮架固定板，使探轮架与探伤车车体连接；20和21为摆动调节机构，30和31位水平调节机构，50和51为两个探轮。在本实施例中，两个探轮检测一条钢轨，两侧共四个探轮检测两根钢轨。相比于单探轮技术，本实用新型双探轮可容纳更多的探头，对不同的缺陷可进行更加针对性的探头角度设计，提高了探伤效率和伤损检出率。两个探轮里分别包含一个0度换能器。
优选地，在本实施例中，对准调节机构20、21、30、31可以为丝杆步进电机或者蜗轮蜗杆电机。调节步进为0.1mm～0.5mm。20和30为探轮50的调节机构，21和31为探轮51的调节机构。信号处理单元按照图2所示流程，两个探轮依次或同时调节对准，依次校准时先调节探轮50，再调节探轮51；两个探轮可同时、独立校准，校准时间可缩短一倍。
优选地，还提供了一种带有自动对准***的钢轨声波探伤设备，包括：一次波换能器，其设置在探轮内，且配置为使得其发射的一次波与钢轨轨鄂的第一交点与钢轨踏面中心线之间的距离为0.48-0.56L，用于探测钢轨的第一部分的缺陷；二次波换能器，其设置在探轮内，且配置为使得其发射的二次波与钢轨轨鄂的第二交点与钢轨踏面中心线之间的距离为0.62-0.73L，用于探测钢轨的第二部分的缺陷；0度换能器，用于检测探头是否对准钢轨踏面中心线，以及前述任一自动对准***。其中，L为钢轨侧面与钢轨踏面中心线之间的距离。可以理解的是，与现有技术中一样，某角度换能器定义为声波换能器发射声束入射到在钢轨表面后，进入钢轨内部时形成的折射角度对应为某角度的换能器，一次波为声波进入钢轨后形成的折射波，二次波为该折射波被钢轨轨鄂反射后形成的反射波。
优选地，钢轨的第一部分为钢轨踏面到轨鄂的区域，钢轨的第二部分为轨鄂到轨头轨距角区域。
通过该钢轨声波探伤***，可以实现对轨鄂和轨头侧部的缺陷的全面检测，提高了钢轨探伤车伤损检出率和探伤效率。优选地，该声波例如为超声波。
与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：该对准***使探伤车在开始检测前的对准过程全程不需要人工参与，避免了操作人员人为因素干扰，对准准确度高，对准效率高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于该钢轨探伤装置包括内部设置有0度声波换能器的探轮，所述自动对准***包括：
调节机构单元，其包括驱动器、探轮水平调节机构和探轮摆动调节机构；
信息采集单元，其包括多通道超声信息采集卡和高速传输接口；和
信号处理单元，其包括回波信息提取单元，调节机构控制单元和人机交互单元；
其中，信号处理单元与调节机构单元连接，回波信息提取单元通过信号采集单元与0度声波换能器连接。
2.根据权利要求1所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于回波信息提取单元为轨底回波信息提取单元。
3.根据权利要求2所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于信号处理单元还包括轨底回波幅值比较单元和回波参考幅值存储单元。
4.根据权利要求3所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于所述钢轨探伤装置为双轨式声波探伤装置。
5.根据权利要求3所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于，所述钢轨探伤装置为双轨式超声波探伤装置。
6.根据权利要求4所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于信号处理单元还包括对准判定单元。
7.根据权利要求5所述的钢轨探伤装置自动对准***，其特征在于信号处理单元还包括对准判定单元。
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