一种外锁闭装置探伤仪

摘要

一种外锁闭装置探伤仪，包括数据采集装置和中央处理单元组成，其特征是：所述的数据采集装置包括超声波采集卡和超声波传感器，所述超声波采集卡驱动超声波传感器，所述超声波传感器检测外锁闭装置的状态信息，传输给超声波采集卡，超声波采集卡进行信号放大，A/D模数转换操作并传输给中央处理单元。本发明能够在线探伤，不拆解外锁闭，减小现场工作强度，配置设备简便、附件少，满足快速、准确和可靠性高的要求，具有系统功能扩展性，携带方便，尤其适合基层车间工区使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路道岔外锁闭装置探伤仪。

背景技术

随着高速铁路的全面建设和开通运行，道岔是高铁轨道系统的重要组成 部分，道岔转换设备更是重要的基础安全设备，直接关系到铁路运输的安全。 然而，国内外对于道岔外锁闭装置等转换设备的无损检测还没有相关的标准 和仪器。无损检测作为一种先进成熟的在线检测方式在国内外的铁路行业中 应用已较为广泛，特别是针对不同产品应用，通过对其伤损机理的研究，制 定了检测标准和技术条件，研制出了专用、自动化检测装备和工艺方法，极 大提高了检测精度和检测效率。进而这些产品探伤研究和数据的积累也为设 计服务，指导产品设计的结构优化以减少伤损，同时为产品的使用安全评估 提供依据。但道岔外锁闭装置的无损检测在世界范围内还没有检测标准，通 用的探伤仪检测手段也无法满足外锁闭零件形状复杂、检测位置不易操作等 要求，因此没有成熟的专用探伤仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种外锁闭装置探伤仪，该探伤仪能够在线探伤， 不拆解外锁闭，减小现场工作强度，配置设备简便、附件少，满足快速、准 确和可靠性高的要求，具有系统功能扩展性，携带方便，尤其适合基层车间 工区使用。

本发明解决其技术问题所采用的方案为：一种外锁闭探伤仪，包括数据采 集装置和中央处理单元组成,所述的数据采集装置包括超声波采集卡和两个 超声波传感器，由超声波采集卡驱动超声波传感器，超声波传感器检测外锁 闭装置的状态信息，传输给超声波采集卡，超声波采集卡进行信号放大，A/D 模数转换等操作并传输给中央处理单元。

所述的中央处理单元为一台工业级计算机，包括数据接口模块、数字化滤 波与智能补偿模块、耦合状态判断模块、智能检测点选择模块、检测特征量 自动设置模块、缺陷评定专家模块、手动检测模块、信息输入与设置模块、 自动记录和查询模块、信息显示模块、数据存储模块等部分组成。

所述的数据接口模块将数据采集装置传输的数据传入计算机；所述的数字 化滤波与智能补偿模块将检测数据进行滤波和补偿放大处理；所述的耦合状 态判断模块，将检测数据与已设置的超声波耦合特征量相对比，自动进行耦 合状态判断，耦合合格后方能转入下一步，减少由于人为操作水平不同带来 的测试结果不可靠；所述的智能检测点选择模块，将检测数据与已设置的检 测点超声波特征量相对比，智能选择为已保存的探伤检测点进行检测；所述 的检测特征量自动设置模块，根据选定的各检测点，选择其保存的探伤工艺， 设置超声波采集卡的闸门特征、增益量参数量；所述的缺陷评定专家模块， 根据超声波采集卡的缺陷检测闸门报警状态判断所检工件缺陷状态，从而完 成工件检测点的合格判定；所述的信息显示模块将探伤的过程提示及各种状 态、信息、检测结果显示于彩色液晶显示器上；所述的信息输入与设置模块、 具有触摸屏幕操作和已编程按键操作功能，其中已编程按键包含8个功能键， 和一组导航键，直接控制探伤软件的模块按钮操作；设置模块直接进行超声 波采集卡的特征量设置；所述的自动记录和查询模块进行探伤操作的结果记 录，并可按不同项目分类查询；所述的数据存储模块将探伤操作的信息、图 片、结果进行存储；所述的手动检测模块为提供手动探伤检测功能；所述的 采集卡控制及数据处理模块功能由安装在计算机的外锁闭探伤软件实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)专为铁路道岔外锁闭装置探 伤研制，为铁路电务工人提供了一种专用维护工具，并根据研究的外锁闭关 键零件超声波检测特征量，设计了智能探伤工艺方法，探伤时不需要操作者 进行复杂操作，也不需要识别复杂的探伤波形，仅通过探伤仪软件提示按步 骤操作即可完成检测。2)尤其适合基层车间、工区使用，具有界面友好的智 能化操作向导，操作者仅需输入道岔型号等信息，按照提示清洁探测点并放 置超声波传感器，探伤完毕后系统自动判断结果并保存，同时采用声、光等 提示报警，操作者不需对超声波波形等复杂图形进行识别处理。3)利用有限 空间，选取几个重点探伤点进行检测，不拆解外锁闭，减小现场工作强度， 满足快速、准确和可靠性高的要求，在现场设备的指定位置进行探伤即可检 测到全部探伤点，在密贴和斥离状态各测一次。4)配置设备简便、附件少， 具有触摸屏与按键操作功能，并具有系统功能扩展性，携带方便。

附图说明

图1为本发明外锁闭装置探伤仪系统组成原理图；

图2为本发明外锁闭装置探伤仪现场操作示意图；

图3为本发明现场操作流程图；

图4为本发明智能检测流程图；

图5为本发明自动检测流程图；

图6为本发明辅助工具结构图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的实施例。

本实施例所采用的道岔外锁闭装置探伤仪系统组成原理如图1所示。探 伤仪由工业级计算机、超声波采集卡2和超声波传感器1组成，通过安装于 计算机中的软件实现数据接口模块3、数字化滤波与智能补偿模块4、耦合状 态判断模块7、智能检测点选择模块8、检测特征量自动设置模块5、缺陷评 定专家模块9、手动检测模块6、信息输入与设置模块11、自动记录和查询模 块10、信息显示模块12、数据存储模块13。

超声波传感器为直探头与60°超声波斜探头，对不同的检测工件选择不 同的超声波传感器类型。由超声波采集卡驱动超声波传感器，超声波传感器 检测外锁闭装置的状态信息，传输给超声波采集卡，超声波采集卡进行信号 放大，A/D模数转换等操作并传输给计算机。

数据接口模块将数据采集装置传输的数据传入计算机。

数字化滤波与智能补偿模块可将检测数据进行滤波和补偿放大处理。

耦合状态判断模块，可将检测数据与已设置的超声波耦合特征量相对比， 自动进行耦合状态判断，耦合合格后方能转入下一步，减少由于人为操作水 平不同带来的测试结果不可靠。

智能检测点选择模块，可将检测数据与已设置的检测点超声波特征量相对 比，智能选择为已保存的探伤检测点进行检测。

检测特征量自动设置模块，可根据选定的各检测点，选择其保存的探伤工 艺，设置超声波采集卡的闸门特征、增益量等参数量。

缺陷评定专家模块，可根据超声波采集卡的缺陷检测闸门报警状态判断所 检工件缺陷状态，从而完成工件检测点的合格判定。

信息显示模块将探伤的过程提示及各种状态、信息、检测结果等显示于彩 色液晶显示器上。

信息输入与设置模块、具有触摸屏幕操作和已编程按键操作功能，其中已 编程按键包含8个功能键，和一组导航键，可直接控制探伤软件的模块按钮 操作；设置模块可直接进行超声波采集卡的特征量设置。

自动记录和查询模块可进行探伤操作的结果记录，并可按不同项目分类查 询。

数据存储模块可将探伤操作的信息、图片、结果等进行存储。

手动检测模块可提供手动探伤检测功能。

采集卡控制及数据处理等模块功能由安装在工业级计算机的外锁闭探伤 软件实现。

外锁闭装置探伤仪内置可充电电源，无需另接电源。

本发明现场应用方法如图2、图3所示，将探伤仪14与超声波传感器1 连接、上电，软件启动后选择检测模式及检测零件类型，在待检测外锁闭工 件上指定位置清洁表面并均匀涂抹耦合剂，放置超声波传感器并自动进行耦 合检验，耦合合格后进行检测点识别，计算机自动设置检测特征量，并进行 探伤判定，探伤完成后给出报警提示存储数据。其中，探伤软件自动检验流 程见图4，探伤软件智能检测流程见图5。

本例的探伤辅助工具结构如图6所示。超声波传感器1置于探头套筒15 内并可上下移动，探头套筒内底部装有弹簧16，装配后安装于底板17上，底 板上另装有凸面镜18。底板设有把手19，把手19长短与安装角度可调整。 探头套筒为磁性材料制造。

本发明提供一种外锁闭探伤仪应用方法。该方法通过分析研究，针对在用 道岔外锁闭装置的复杂组件，选取一些关键检测点进行探伤，这些检测点为 运行中易出现疲劳裂纹的检测点，而不需要对全部组件全部表面进行探伤。

作为优化方案，本发明所采用的超声波采集卡为双通道自发自收、USB传 输便捷式超声波采集卡。

作为优化方案，本发明所采用的中央处理单元为工业级平板电脑，并具有 触摸屏操作和可编程按键；并内置可充电电源，现场操作时无需另接电源。

作为优化方案，本发明外部使用铝合金特制的专用机箱，并采用防水外兜 包装。

作为优化方案，本发明的机箱设有提手和可调整支架，方便进行搬动和安 置角度的调整。

作为优化方案，本发明中设有辅助工具帮助操作者完成零件底部位置检 测。

作为优化方案，本发明的专用辅助工具装有凸面镜帮助操作者观察。

作为优化方案，本发明的专用辅助工具的超声波传感器底部装有弹簧，可 以在探伤时施加预紧力。

作为优化方案，本发明的专用辅助工具采用磁性材料，探伤时可吸附在工 件表面，提高探伤操作稳定性。

作为优化方案，本发明的探伤仪具有声、光报警功能，为操作者提供多种 报警提示。

作为优化方案，本发明的专用辅助工具把手与超声波传感器的角度可调 整，把手长短可调整。

本发明的工作原理和过程为：

根据超声波无损检测原理，在进行超声波探伤时，对于各个工件的不同检 测位置，由于厚度，周边特征等状态不同，即使在无损状态下也具有不同的 超声波回波,如一次波或二次波，利用这些正常的回波的位置不同则可通过计 算机区别出不同的检测位置，即可完成检测点的识别；同时，若该位置存在 内部缺陷，再将缺陷位置的特征设置为报警闸门值，由计算机识别闸门状态 则可进行检测判断。

检验前，在工区或车间内预先开启探伤仪并输入道岔图号、零件类型、道 岔站场布置号等道岔信息；

检验时，首先打开软件，选择预先输入的道岔信息，然后根据软件示意图 中探伤位置提示，清理探伤表面，均匀涂抹耦合剂。

将超声波传感器放到零件指定位置压紧并匀速缓慢移动，系统自动进行耦 合效果检查。

当耦合状态合格后，系统进行检测点自动识别。

当检测点识别成功后，系统进行自动探伤；

待探伤完毕，系统自动判断零件是否合格，并保存结果，然后重新进入耦 合缺陷状态，重复检测操作。