本文選題：超聲波檢測(cè)　切入點(diǎn)：車(chē)輪掃描　出處：《華東交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：列車(chē)車(chē)輪的缺陷檢測(cè)一直以來(lái)都是鐵路運(yùn)輸部門(mén)高度關(guān)注的問(wèn)題,車(chē)輪的安全性能對(duì)于車(chē)輛的運(yùn)行極為重要,其隱含的缺陷是造成交通事故的重要因素之一。其中以列車(chē)車(chē)輪輪輞區(qū)的裂紋缺陷最為常見(jiàn),目前針對(duì)車(chē)輪輪輞裂紋缺陷的檢測(cè)方法較多各有優(yōu)缺點(diǎn),相關(guān)研究顯示車(chē)輪輪輞缺陷的超聲波檢測(cè)是使用比較廣泛的,其不僅檢測(cè)高效、精度高而且檢測(cè)成本低。通過(guò)對(duì)車(chē)輪輪輞缺陷的有效檢測(cè),對(duì)于實(shí)際的鐵路安全運(yùn)輸具有重大意義。本文基于超聲波檢測(cè)理論基礎(chǔ)和數(shù)值仿真模擬,通過(guò)車(chē)輪輪輞區(qū)徑向裂紋缺陷超聲波檢測(cè)實(shí)驗(yàn),來(lái)對(duì)車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重構(gòu),以此來(lái)直觀的反映缺陷的尺寸與位置結(jié)構(gòu);基于該種實(shí)驗(yàn)方法研制自動(dòng)掃描系統(tǒng)來(lái)對(duì)車(chē)輪進(jìn)行掃描檢測(cè)并重構(gòu),以此驗(yàn)證該種重構(gòu)方法的可行性和該掃描系統(tǒng)的實(shí)用性。本論文的主要工作如下:(1)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)。本文基于超聲波檢測(cè)基本原理,首先研究超聲波在含有不同缺陷的車(chē)輪輪輞區(qū)的傳播效應(yīng),并對(duì)其做數(shù)值仿真分析研究;然后通過(guò)做超聲波掃描檢測(cè)車(chē)輪缺陷實(shí)驗(yàn),來(lái)對(duì)超聲波在車(chē)輪內(nèi)部傳播作深入研究,從而定性地分析缺陷。(2)車(chē)輪三維重構(gòu)研究。首先通過(guò)對(duì)超聲波掃描車(chē)輪實(shí)驗(yàn)的超聲信號(hào)進(jìn)行分析與處理,提取信號(hào)特征;然后基于這些所獲取的信號(hào)特征進(jìn)行車(chē)輪三維重構(gòu)技術(shù)。無(wú)缺陷車(chē)輪輪輞重構(gòu)結(jié)果表明其重構(gòu)與實(shí)際測(cè)量值的誤差僅為2.67%;帶缺陷車(chē)輪輪輞重構(gòu)結(jié)果表明缺陷的識(shí)別效果較好,通過(guò)超聲的掃描與檢測(cè)實(shí)驗(yàn),能重構(gòu)出缺陷的大致尺寸與位置,從而直觀的反映輪輞區(qū)所包含的徑向裂紋缺陷。(3)自動(dòng)掃描系統(tǒng)研制與實(shí)驗(yàn)�；谲�(chē)輪掃描檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法,設(shè)計(jì)并制作出了自動(dòng)掃描檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)基于單片機(jī)控制,以步進(jìn)電機(jī)、絲桿螺母為傳動(dòng)件來(lái)引導(dǎo)超聲探頭對(duì)車(chē)輪進(jìn)行圓周掃描,該系統(tǒng)可沿X、Y、Z軸移動(dòng)和Z軸旋轉(zhuǎn),并對(duì)車(chē)輪的輪輞和輻板區(qū)域進(jìn)行掃描。通過(guò)掃描系統(tǒng)采集的超聲信號(hào)進(jìn)行車(chē)輪結(jié)構(gòu)三維重構(gòu),結(jié)果表明當(dāng)自動(dòng)掃描系統(tǒng)在輪輞掃描時(shí)給予電機(jī)每掃描一圈200個(gè)脈沖信號(hào)激勵(lì)下,掃描系統(tǒng)運(yùn)行的魯棒性好,掃描檢測(cè)的效果更好結(jié)果更準(zhǔn)確,此時(shí)重構(gòu)出的車(chē)輪三維結(jié)構(gòu)效果最好。
[Abstract]:The defect detection of train wheels has always been a high concern of railway transportation departments, and the safety performance of the wheels is extremely important to the operation of vehicles. The hidden defects are one of the important factors causing traffic accidents, among which the crack defects in the wheel rim area are the most common, and there are many methods for detecting the wheel rim crack defects, which have their own advantages and disadvantages. Related studies show that ultrasonic detection of wheel rim defects is widely used, which is not only high efficiency, high accuracy but also low detection cost. Based on the theoretical basis of ultrasonic detection and numerical simulation, the structure of wheel rim is reconstructed by ultrasonic testing experiment of radial crack defect in wheel rim region. Based on the experimental method, an automatic scanning system is developed to detect and reconstruct the wheel. In order to verify the feasibility of the reconstruction method and the practicability of the scanning system, the main work of this paper is as follows: 1) numerical simulation and experiment. First, the propagation effect of ultrasonic wave in the wheel rim with different defects is studied, and then the ultrasonic wave propagation inside the wheel is studied by the ultrasonic scanning test. Thus qualitatively analyzing the defect. (2) 3D reconstruction of wheel. Firstly, the ultrasonic signal of ultrasonic scanning wheel is analyzed and processed to extract the characteristics of the signal. The reconstruction results show that the error between the reconstruction and the actual measured value is only 2.67, and the reconstruction result of the wheel rim with defects shows that the defect recognition effect is good. Through the ultrasonic scanning and testing experiments, the approximate size and position of the defects can be reconstructed, and the automatic scanning system can be developed and tested directly to reflect the radial crack defects contained in the rim zone. An automatic scanning and detecting system is designed and manufactured. The system is based on the control of single chip microcomputer, and the ultrasonic probe is used as the driving part to guide the ultrasonic probe to scan the wheel circumferentially. The system can move and rotate along the axis of XY Z and Z axis. The wheel structure is reconstructed by the ultrasonic signal collected by the scanning system. The results show that when the automatic scanning system is scanning the wheel rim, 200 pulse signals per lap are given to the motor. The running robustness of the scanning system is good, the effect of scanning detection is better and the result is more accurate. At this time, the reconstructed 3D structure of the wheel is the best.
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U270.33;TB559

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1674332