CTS-PA22X应用案例:火车轮轴相控阵检测系统

一 概述

本系统是我司合作单位为中车某车辆厂定制开发的一套火车轮轴检测系统,采用超声相控阵技术,实现了对车轴卸荷槽、轮座、齿轮箱座等部位的全覆盖检测。为满足现场使用的需要,本系统设计为简便、可移动的半自动检测系统,可将探伤架移动到轮对所在位置进行探伤。

系统主要部分由机械部分、超声相控阵仪器部分、上位机电脑及软件组成,下面对各个部分进行简要介绍。

二 机械部分

机械部分由移动式龙门架、探头夹具及工具小车构成,龙门架设计为可移动式,装有四个轮子,可移动到指定位置并锁定。探头夹具安装在龙门架上,可沿水平和垂直方向移动,带有弹力耦合机构及耦合液(水)喷淋功能,保证探头与轴身轴颈的耦合。探头夹具同时安装一个旋转编码器,以获得探头扫查的周向位置。工具小车用于承载控制箱、水箱、上位机电脑及相控阵仪器,可随龙门架一起移动。

三 相控阵仪器部分

相控阵仪器部分采用了一台CTS-PA22X仪器,配置为32:128通道相控阵,不搭配常规通道。连接一个32阵元线性探头,晶片间距1.0mm,楔块角度55度,楔块耦合面带弧度,与轴身轴颈弧度吻合。CTS-PA22X仪器具有两个编码器接口,其中一个接口与探头夹具上的编码器连接,以获得探头扫查时的周向位置,并传送给上位机软件。

四 上位机电脑及软件

视现场需要,上位机电脑采用笔记本电脑、台式机电脑、工控机电脑均可,本系统为移动方便,采用了一台ASUS笔记本电脑,配备千兆网卡,i7 CPU,4G内存,1T硬盘。

轮轴探伤软件采用C++开发,通过网络socket与CTS-PA22X仪器进行数据通讯。软件主界面分为扇扫图显示、A型波显示、C扫图显示、参数调节四大功能。

软件代码参照了CTS-PA22X仪器提供的PA22X-DEMO源代码,扇扫图直接将CTS-PA22X仪器发送过来的图像数据贴图,A型波直接根据接收到的A型数据连线绘图即可。C扫图需要稍做处理,截取扇扫图相应深度数据做投影,再依据数据包内嵌的周向编码器读数,画到C扫图像相应位置。参数调节功能实现也很简单,将输入参数格式化为一条命令字符串,再发送给CTS-PA22X仪器即可。由于CTS-PA22X仪器已经完成了扇扫、A型波、法则计算等功能,大大降低了软件开发的工作量,整个轮轴相控阵探伤软件开发及调试只花了一个半月时间。

五 总结

本系统实现了对车轴卸荷槽、轮座、齿轮箱座等部位的相控阵全覆盖检测,经现场使用,具有操作简单、可移动性强、调试方便、性能稳定、易于维护等特点,获得了用户高度认可,目前已在中车某厂通过验收并投入使用。