多轮对列车车轮自动探伤系统的研究

摘要

车轮作为列车的重要部件，其在列车运行过程中会产生擦伤、剥离，甚至轮辋辋裂等伤损，这些伤损都会直接影响列车的行车安全。目前探伤主要依靠探伤员通过手持仪器进行车轮检测，操作复杂且准确度低。因此，研究并设计一套列车车轮自动探伤系统成为业内特别关注的问题。本文系统研究了超声无损检测技术在列车车轮自动探伤方面的应用，并在此基础上研制了一套多轮对列车车轮自动探伤系统。
　　论文以超声检测原理为理论基础，根据预研目标设计了系统方案，给出了一种阵列扫查技术，以多个探头以及编码器等组成的探头阵列模块对车轮轮辋及踏面部位进行全方位扫查；考虑到大量实时数据的高速采集与上传，论文提出了一种以FPGA和PowerPC组成的双核协同处理的架构模式，并将其应用于数据采集模块中，用FGPA完成高速数据采集、数字滤波和数据压缩处理，以PowerPC完成与操作控制显示模块的通信。
　　操作控制显示模块以工控机为显示平台，以LabVIEW为软件平台实现了对整个系统的操作控制管理、探伤数据处理与分析及结果显示。作者基于LabVIEW图形化编程语言的特点，设计了系统的操作控制管理软件；针对探伤系统对数据高速处理、检测结果实时显示以及数据存储管理等方面的功能需求，分别设计了相应的操作界面以及对应的程序处理模块。论文给出了通过改变画图分辨率来优化图像显示处理过程的方法，提高了系统的执行效率和实时性。
　　论文深入研究了超声定位与成像技术，给出了一种B型显示与C型显示相结合并辅以A型显示的综合扫描显示方式来呈现检测结果。以B型显示反映缺陷在深度方向上的位置，C型显示反映缺陷在踏面横断面上的位置，再通过A型显示核对缺陷信息，三者结合就可以确定缺陷在车轮上的准确位置。
　　论文给出了系统各主要模块的设计方法与设计结果，完成了系统的制作与调试，并进行了现场测试。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要工作

第二章 超声无损检测基本理论

2.1超声波基本特性

2.2超声检测的基本方法

2.3列车车轮检测方法概述

2.4本章小结

第三章 系统方案设计

3.1系统总体方案概述

3.2数据采集模块

3.3探头阵列模块

3.4其他部分设计

3.5本章小结

第四章 基于LabVIEW的系统软件设计

4.1软件架构

4.2软件关键功能设计

4.3软件优化改进

4.4本章小结

第五章 超声定位与成像

5.1 A型显示

5.2 B型显示

5.3 C型显示

5.4本章小结

第六章 实验结果分析与结论

6.1实验平台

6.2实验调试

6.3结果分析与总结

6.4本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢