一 概述

本系統(tǒng)是我司合作單位為中車某車輛廠定制開發(fā)的一套火車輪軸檢測系統(tǒng)，采用超聲相控陣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對車軸卸荷槽、輪座、齒輪箱座等部位的全覆蓋檢測。為滿足現(xiàn)場使用的需要，本系統(tǒng)設(shè)計為簡便、可移動的半自動檢測系統(tǒng)，可將探傷架移動到輪對所在位置進(jìn)行探傷。

系統(tǒng)主要部分由機(jī)械部分、超聲相控陣儀器部分、上位機(jī)電腦及軟件組成，下面對各個部分進(jìn)行簡要介紹。

二 機(jī)械部分

機(jī)械部分由移動式龍門架、探頭夾具及工具小車構(gòu)成，龍門架設(shè)計為可移動式，裝有四個輪子，可移動到位置并鎖定。探頭夾具安裝在龍門架上，可沿水平和垂直方向移動，帶有彈力耦合機(jī)構(gòu)及耦合液（水）噴淋功能，保證探頭與軸身軸頸的耦合。探頭夾具同時安裝一個旋轉(zhuǎn)編碼器，以獲得探頭掃查的周向位置。工具小車用于承載控制箱、水箱、上位機(jī)電腦及相控陣儀器，可隨龍門架一起移動。

三 相控陣儀器部分

相控陣儀器部分采用了一臺CTS-PA22X儀器，配置為32：128通道相控陣，不搭配常規(guī)通道。連接一個32陣元線性探頭，晶片間距1.0mm，楔塊角度55度，楔塊耦合面帶弧度，與軸身軸頸弧度吻合。CTS-PA22X儀器具有兩個編碼器接口，其中一個接口與探頭夾具上的編碼器連接，以獲得探頭掃查時的周向位置，并傳送給上位機(jī)軟件。

四 上位機(jī)電腦及軟件

視現(xiàn)場需要，上位機(jī)電腦采用筆記本電腦、臺式機(jī)電腦、工控機(jī)電腦均可，本系統(tǒng)為移動方便，采用了一臺ASUS筆記本電腦，配備千兆網(wǎng)卡，i7 CPU，4G內(nèi)存，1T硬盤。

輪軸探傷軟件采用C++開發(fā)，通過網(wǎng)絡(luò)socket與CTS-PA22X儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。軟件主界面分為扇掃圖顯示、A型波顯示、C掃圖顯示、參數(shù)調(diào)節(jié)四大功能。

軟件代碼參照了CTS-PA22X儀器提供的PA22X-DEMO源代碼，扇掃圖直接將CTS-PA22X儀器發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)貼圖，A型波直接根據(jù)接收到的A型數(shù)據(jù)連線繪圖即可。C掃圖需要稍做處理，截取扇掃圖相應(yīng)深度數(shù)據(jù)做投影，再依據(jù)數(shù)據(jù)包內(nèi)嵌的周向編碼器讀數(shù)，畫到C掃圖像相應(yīng)位置。參數(shù)調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn)也很簡單，將輸入?yún)?shù)格式化為一條命令字符串，再發(fā)送給CTS-PA22X儀器即可。由于CTS-PA22X儀器已經(jīng)完成了扇掃、A型波、法則計算等功能，大大降低了軟件開發(fā)的工作量，整個輪軸相控陣探傷軟件開發(fā)及調(diào)試只花了一個半月時間。

五 總結(jié)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對車軸卸荷槽、輪座、齒輪箱座等部位的相控陣全覆蓋檢測，經(jīng)現(xiàn)場使用，具有操作簡單、可移動性強(qiáng)、調(diào)試方便、性能穩(wěn)定、易于維護(hù)等特點(diǎn)，獲得了用戶高度認(rèn)可，目前已在中車某廠通過驗收并投入使用。

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