[发明专利]一种钢轨轨底缺陷分析方法

说明书

本发明公开的一种钢轨轨底缺陷分析方法，包括以下步骤：S1、建立钢轨3D模型；S2、求解超声波声束入射点；S3、求解反射点；S4、求解二次波交点；S5、转换缺陷点坐标：将相控超声波探伤装置采集回来的离散等距的点在一次波和二次波上依次排列，利用每一点距离第一个点的距离L换算出每一个点的坐标值。本发明的钢轨轨底缺陷分析方法通过对钢轨底部超声覆盖，可以将钢轨内部存在的缺陷位置大小形态进行复现，可以对钢轨内部的缺陷进行定量分析，从而可以对钢轨进行全面评估，跟踪伤损的发展趋向，提高检测质量。

技术领域

本发明属于探伤技术领域，具体涉及钢轨探伤领域，尤其涉及一种钢轨轨底缺陷分析方法。

背景技术

由于在焊接、安装、使用的过程中都有可能对钢轨造成一些无法用肉眼观察到的伤损。随着使用时间的推移，伤损情况会逐渐加重。当伤损达到一定程度时很有可能造成严重的安全事故。目前对于钢轨伤损的显示都是采用平面扇形来显示是否存在损伤，当存在伤损时将会在扇形的相应声程处显示出不同的颜色。

对于上述描述的伤损处理方法，还是存在很大的局限性。将探头发出的超声波束认为是一个扇形面，当只采用一次波进行探伤时，这种探伤方式可以非常方便的检测出伤损的大致形态，然而对于二次波及以上波次探伤时只能够定性的反应出是否存在伤损，而不能够精确的检测出伤损存在的位置和伤损的一个形态。然而，生产实践中往往采用多次波进行探伤，提高超声波对钢轨的覆盖率。也就是说采用传统的探伤显示方法不能够有效的跟踪研究伤损的演变，不利于对伤损成因的认识。而且，目前的这种探伤方法对于探伤人员的要求较高，需要具有丰富的探伤经验才能够大致估计出缺陷的存在位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种，提高对于钢轨缺陷的检查质量，屏蔽探伤人员由于经验等主观原因引起的错判漏判现象的发生。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种钢轨轨底缺陷分析方法，基于相控超声波探伤装置的检测进行分析，所述相控超声波探伤装置包含超声波相控阵探头、超声波控制板卡、编码器；其特征在于，所述超声波相控阵探头通过耦合剂和被测工件接触，所述超声波控制板卡与超声波相控阵探头电性相连，所述超声波控制板卡用于产生超声波信号并将接收到的返回信号经过编码器处理后生成一系列的数字信号，并在空间直角坐标系中建立钢轨3D模型；所述编码器用于结合超声波相控阵探头的位置信息和声束参数来计算超声波束的一次波二次波的路径方程，然后将采集到的数字信号转换成三维坐标；所述钢轨轨底缺陷分析方法，包括以下步骤：

S1、建立钢轨3D模型：相控超声波探伤装置的超声波控制板卡产生超声波信号并将接收到的返回信号经过编码器处理后生成一系列的数字信号，并在空间直角坐标系中建立钢轨3D模型；

S2、求解超声波声束入射点：根据探伤要求，轨底超声探伤时，利用夹持装置将探头固定在轨底的两个位置上，通过前后移动和左右旋转，实现轨底区域的超声覆盖；记录下探头旋转原点距离轨底边沿的距离l、探头与钢轨横向的夹角α；在进行移动探伤时，根据探头的旋转原点所在位置，以及旋转角度；通过旋转原点所在的位置换算出探头所在的坡度，进而求解出每条超声波声束的入射点坐标；

S3、求解反射点：读取相控超声波探伤装置的配置信息，获取超声波声束的数量、每一条声束的入射角、每一条超声波声束距离探头前沿的距离Li，超声波检测距离S、以及距离S上的数据点的个数n；利用入射点位置及每一声束的入射角信息，求解出一次波所在的直线方程，进而求解出一次波交点；

S4、求解二次波交点：在步骤S3求解出一次波直线方程后，将一次波进行延长，然后关于xoy面求解镜像，将会得到二次波所在直线方程，后将所在解出来的直线方程和钢轨表面的分段函数进行联立求解，求解出来的点即是二次波交点；

S5、转换缺陷点坐标：将相控超声波探伤装置采集回来的离散等距的点在一次波和二次波上依次排列，利用每一点距离第一个点的距离L换算出每一个点的坐标值。