本發(fā)明涉及無損檢測領域，更確切的說，涉及軌道交通中一種列車車輪內(nèi)部缺陷超聲波檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術：

目前鐵路運輸?shù)奶崴俸椭剌d快速發(fā)展，導致車輪的擦傷、剝離、不圓度、非正常磨耗加劇，特別是性質(zhì)十分嚴重的輪輞周向裂損故障時有發(fā)生，直接危及行車安全。因此對機車車輪進行無損檢測并判斷車輪內(nèi)部的傷損類型和位置一直是鐵路運輸部門十分關心的問題，所以，研制一種列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)，對于保障列車的日常行車安全很有必要。

現(xiàn)有技術中，發(fā)明專利《一種列車車輪便攜式探傷系統(tǒng)及其檢測方法》公開了一種便攜式探傷系統(tǒng)及其檢測方法，其硬件結構如圖1所示，由圖可以看出，該便攜式探傷系統(tǒng)未集成電源、水箱、客戶端等，這就使得該系統(tǒng)實際工作時需要外接電源、水箱等，操作存在一定的不方便，在其權利要求中，明確提出列車移動速度小于等于5km/h，以3.6km/h為最優(yōu)，該速度不能滿足機務段對探傷效率的要求，上位機軟件容易因速度快而導致崩潰且只能實時顯示A掃、B掃圖，而沒有C掃和3D的顯示，同時也沒有云端數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。發(fā)明專利申請《一種跟隨式機車車輛超聲波探傷機》公開了一種跟隨式機車車輛超聲波探傷機，該發(fā)明類似于機械臂，安裝較為繁瑣，內(nèi)部控制邏輯復雜，成本較高，且在檢測效率和缺陷的顯示方式上存在一定的不足。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種隨動式智能探傷系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術的缺陷。本發(fā)明設計一種列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)，使之具有安裝方便、檢測效率高、精度高、信息化程度高、人工依賴程度低等特點。本發(fā)明支持實時探傷的A掃、B掃、C掃顯示，能夠實時顯示設備狀態(tài)和車輪健康狀況，也支持數(shù)據(jù)回放，添加、編輯、刪除用戶信息，數(shù)據(jù)回放時顯示B掃、C掃信息，并呈現(xiàn)3D效果，可以對車輪健康狀況進行自動分析，同時可根據(jù)車輪的歷史信息對車輪的健康狀況做評估和預測，可以方便的生成報表，還可以將原始的探傷數(shù)據(jù)和探傷結果上傳至云端。

本發(fā)明解決的技術問題：

(1)解決了實時探傷的效率問題；

(2)實現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的回溯；

(3)實現(xiàn)了報警數(shù)據(jù)的共享。

本發(fā)明的技術方案如下：一種列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集模塊，通信模塊，綜控模塊以及云端數(shù)據(jù)傳輸模塊。

所述數(shù)據(jù)采集模塊(圖3)，一組或多組所述數(shù)據(jù)采集模塊同時工作，分別檢測同一列車的不同車輪；包括支架(圖2(1))、支架的上方安裝超聲波激勵板(圖3(3))、電源(4)、水箱(2)、支架的一側安裝探頭(7)、編碼器(6)、水管、噴頭(8)。所述超聲波激勵板連接所述探頭、所述編碼器和所述電機；所述電源給所述超聲波激勵板、所述電機、所述客戶端供電；所述客戶端(5)安裝在所述支架上方，和所述超聲激勵版相連；所述水箱、電機、水管、噴頭構成耦合系統(tǒng)，所述電機安裝在電源下方，為所述耦合系統(tǒng)提供動力，使耦合劑能連續(xù)填充所述探頭和車輪踏面之間的空隙。

所述通信模塊，包括客戶端、無線路由、增益天線；

所述綜控模塊，包括工控機、軟件系統(tǒng)；所述工控機是所述軟件系統(tǒng)的載體；

所述云端數(shù)據(jù)傳輸模塊，包括服務器、網(wǎng)卡、存儲云。

所述通信模塊中，所述客戶端與所述無線路由之間的距離小于等于50m，增益天線大于等于2dB，無線協(xié)議兼容/g模式。

所述綜控模塊，工控機是軟件系統(tǒng)的載體，所述軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的架構為：采用多核并行處理架構，但軟件同一時刻并行處理的數(shù)量不多于工控機內(nèi)核處理器的數(shù)量；數(shù)據(jù)的處理單獨占用一個內(nèi)核，連續(xù)處理多臺探傷設備上傳的數(shù)據(jù)，多臺探傷設備的數(shù)據(jù)接收與存儲單獨占用一個內(nèi)核；

所述軟件系統(tǒng)分權限對登錄用戶進行管理，權限級別高的可設置所述超聲激勵板的參數(shù)，權限級別低的只能進行探傷操作，所述軟件系統(tǒng)支持實時探傷的A掃、B掃、C掃顯示，實時顯示設備狀態(tài)和車輪健康狀況，所述軟件系統(tǒng)也支持數(shù)據(jù)回放，添加、編輯、刪除用戶信息，數(shù)據(jù)回放時顯示B掃、C掃信息，并呈現(xiàn)3D效果，所述軟件系統(tǒng)對車輪健康狀況進行自動分析，同時根據(jù)車輪的歷史信息對車輪的健康狀況做評估和預測，生成報表，并將原始的探傷數(shù)據(jù)和探傷結果上傳至云端。

一種列車車輪隨動式智能探傷方法，包括以下步驟：

步驟1：將數(shù)據(jù)采集模塊固定在車輪旁的轉向架上，使所述數(shù)據(jù)采集模塊上的探頭與車輪踏面充分接觸，并打開電源；

步驟2：登陸軟件系統(tǒng)，錄入列車信息；

步驟3：由軟件系統(tǒng)向所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送啟動采集命令，實時探傷；

步驟3.1：超聲波激勵板通電后等待所述軟件系統(tǒng)的命令，當收到采集命令時，所述超聲波激勵板檢測編碼器的信號，所述編碼器動作后，所述超聲波激勵板開始激勵聲波：所述編碼器動作頻率越高，所述超聲波激勵板發(fā)射聲波的次數(shù)就越多，聲波遇見缺陷就會發(fā)生反射，當沒有缺陷時，聲波反射較小，反射的聲波被所述超聲激勵板回收，并將回波進行濾波后轉換為數(shù)字量，得到探傷數(shù)據(jù)；

步驟3.2：通過所述通信模塊將探傷數(shù)據(jù)送至所述軟件系統(tǒng)：首先將探傷數(shù)據(jù)傳遞給客戶端，客戶端將探傷數(shù)據(jù)打包后通過增益天線發(fā)送至無線路由，無線路由可同時接收多臺客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)，也可以同時向多臺客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)；無線路由將收到的探傷數(shù)據(jù)進行解析，然后送至工控機，即傳送至軟件系統(tǒng)；

步驟4：探傷結束后通過所述軟件系統(tǒng)向所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送停止采集命令；

步驟5：探傷回放，選擇要查看的車輪，顯示B掃、C掃和3D效果，通過調(diào)節(jié)閾值以顯示不同閾值下車輪的傷損情況，顏色空間的映射方法為：描述圖片顏色采用8位顏色編碼方式，即一個數(shù)字代表一種顏色，數(shù)字范圍0～255。探傷數(shù)據(jù)到像素空間的映射采用一對一的方式，即每一個有效數(shù)據(jù)對應一個像素點?；蛘{(diào)節(jié)3D效果的大小和透明度，回放完畢后生成報表并啟動云端存儲功能；

步驟5.1：當所述軟件系統(tǒng)發(fā)出云端存儲命令后，通過所述軟件系統(tǒng)首先將所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的探傷數(shù)據(jù)轉換為云端傳輸所需的格式，并暫存在所述工控機上，隨后啟動服務器調(diào)用程序不斷讀取探傷數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)卡將探傷數(shù)據(jù)發(fā)送至云端，所述云端擁有較大的存儲空間和多個接口，每個接口都有一個唯一的地址，通過接口實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的上傳和下載，從而實現(xiàn)探傷數(shù)據(jù)的回溯與報警數(shù)據(jù)的共享；

步驟6：如果需要重復探測，重復步驟2～6，否則退出軟件系統(tǒng)；

步驟7：關閉電源，拆卸所述探傷設備，清洗維護并放入庫房。

探傷結果判定方法為：設定閾值，范圍為0-100％，大于閾值的視為有傷，標注為紅色，如果超出閾值較少(即傷損程度較低)則為暗紅色，超出閾值較多(即傷損程度較高)則為鮮紅色，閾值以下視為無傷，表現(xiàn)為灰色。

本發(fā)明的有益效果為：(1)安裝方便；(2)檢測效率高，圖形顯示的效果良好；(3)信息化程度高，可方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)云存儲，有利于數(shù)據(jù)的共享和分析；(4)系統(tǒng)集成程度較高，智能程度較高，從而降低了人工依賴程度。

本發(fā)明提高了數(shù)據(jù)采集模塊的集成度，提高了實時檢測的效率和準確性，允許列車移動速度達到7.2km/h，并且擁有C掃和3D顯示，還擁有云端數(shù)據(jù)傳輸功能，有利于數(shù)據(jù)的共享和再利用。

本發(fā)明探傷數(shù)據(jù)到像素空間的映射采用一對一的方式，即每一個有效數(shù)據(jù)對應一個像素點，這種對應方式可降低算法的復雜度，有利于提高效率。軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理采用多核并行處理架構，但軟件同一時刻并行處理的數(shù)量不多于工控機內(nèi)核處理器的數(shù)量。該架構模式可解決大數(shù)據(jù)量與實時處理之間的矛盾。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的一種列車車輪便攜式探傷系統(tǒng)結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)結構示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)采集模塊結構示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例的通信模塊結構示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例的綜控模塊和云端上傳模塊結構示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例的軟件系統(tǒng)工作流程圖。

圖7是本發(fā)明實施例的軟件系統(tǒng)實時探傷界面示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例的軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)回放界面示意圖。

圖9是本發(fā)明實施例的云端模塊工作流程圖。

具體實施方式

具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1：

本實施例的列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)，如圖2所示；包括數(shù)據(jù)采集模塊，如圖3所示；通信模塊，如圖4所示；綜控模塊以及云端數(shù)據(jù)傳輸模塊，如圖5所示。數(shù)據(jù)采集模塊(圖3)，一組或多組數(shù)據(jù)采集模塊同時工作，分別檢測同一列車的不同車輪；包括支架(圖2(1))、支架的正上方安裝超聲波激勵板(圖3(3))、電源4、水箱2、支架的一側安裝探頭7、編碼器6、水管、噴頭8。超聲波激勵板連接探頭、編碼器和電機；電源給超聲波激勵板、電機、客戶端供電；客戶端5安裝在支架上方，和超聲激勵版相連；水箱、電機、水管、噴頭構成耦合系統(tǒng)，電機安裝在電源下方，為耦合系統(tǒng)提供動力，使耦合劑能連續(xù)填充探頭和車輪踏面之間的空隙。

實施例2：

通信模塊的無線客戶端和數(shù)據(jù)采集模塊集成在一起，大功率路由(圖4)放置在控制柜內(nèi)部，同綜控模塊和云端傳輸模塊集成在一起，其結構示意圖如圖5，客戶端與無線路由之間的距離小于等于50m，增益天線大于等于2dB。軟件系統(tǒng)，其操作步驟如下：首先，驗證用戶名和密碼是否正確，分用戶權限進入探傷系統(tǒng)；其次，錄入檢測信息；再次，發(fā)送啟動采集命令，開始進行實時探傷；最后，回放實時檢測的結果，并生產(chǎn)報表，同時啟動云端數(shù)據(jù)傳輸，其詳細工作流程如圖6所示。軟件的實時探傷界面如圖7所示，支持實時探傷的A掃、B掃、C掃顯示，能夠實時顯示設備狀態(tài)和車輪健康狀況；軟件的數(shù)據(jù)回放界面如圖8所示，數(shù)據(jù)回放時能顯示B掃、C掃信息，并呈現(xiàn)3D效果，可以對車輪健康狀況進行自動分析，同時可根據(jù)車輪的歷史信息對車輪的健康狀況做評估和預測，可以方便的生成報表，還可以將原始的探傷數(shù)據(jù)和探傷結果上傳至云端。

實施例3：

云端數(shù)據(jù)傳輸模塊，包括服務器、網(wǎng)卡、存儲云。當軟件系統(tǒng)發(fā)出云端存儲命令后，軟件首先將數(shù)據(jù)轉換為云端傳輸所需的格式，并暫存在工控機上，隨后啟動服務器的調(diào)用程序，服務器調(diào)用程序不斷讀取數(shù)據(jù)，并通過3G/4G網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端，云端擁有較大的存儲空間和多個接口，每個接口都有一個唯一的地址，通過云端接口可實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的上傳和下載，從而實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的回溯與報警數(shù)據(jù)的共享。云端數(shù)據(jù)傳輸模塊工作流程如圖9所示。

綜上所述，一種列車車輪隨動式智能探傷系統(tǒng)檢測效率高，圖形顯示的效果良好，并且信息化程度高，可方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)云存儲，有利于數(shù)據(jù)的共享和分析。以上的實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明涉及的技術若未詳細說明則均可通過現(xiàn)有的技術加以實現(xiàn)。