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

【摘要】：列車車輪的缺陷檢測一直以來都是鐵路運輸部門高度關(guān)注的問題,車輪的安全性能對于車輛的運行極為重要,其隱含的缺陷是造成交通事故的重要因素之一。其中以列車車輪輪輞區(qū)的裂紋缺陷最為常見,目前針對車輪輪輞裂紋缺陷的檢測方法較多各有優(yōu)缺點,相關(guān)研究顯示車輪輪輞缺陷的超聲波檢測是使用比較廣泛的,其不僅檢測高效、精度高而且檢測成本低。通過對車輪輪輞缺陷的有效檢測,對于實際的鐵路安全運輸具有重大意義。本文基于超聲波檢測理論基礎(chǔ)和數(shù)值仿真模擬,通過車輪輪輞區(qū)徑向裂紋缺陷超聲波檢測實驗,來對車輪輪輞結(jié)構(gòu)進行三維重構(gòu),以此來直觀的反映缺陷的尺寸與位置結(jié)構(gòu);基于該種實驗方法研制自動掃描系統(tǒng)來對車輪進行掃描檢測并重構(gòu),以此驗證該種重構(gòu)方法的可行性和該掃描系統(tǒng)的實用性。本論文的主要工作如下:(1)數(shù)值模擬與實驗。本文基于超聲波檢測基本原理,首先研究超聲波在含有不同缺陷的車輪輪輞區(qū)的傳播效應(yīng),并對其做數(shù)值仿真分析研究;然后通過做超聲波掃描檢測車輪缺陷實驗,來對超聲波在車輪內(nèi)部傳播作深入研究,從而定性地分析缺陷。(2)車輪三維重構(gòu)研究。首先通過對超聲波掃描車輪實驗的超聲信號進行分析與處理,提取信號特征;然后基于這些所獲取的信號特征進行車輪三維重構(gòu)技術(shù)。無缺陷車輪輪輞重構(gòu)結(jié)果表明其重構(gòu)與實際測量值的誤差僅為2.67%;帶缺陷車輪輪輞重構(gòu)結(jié)果表明缺陷的識別效果較好,通過超聲的掃描與檢測實驗,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)自動掃描系統(tǒng)研制與實驗�；谲囕啋呙铏z測實驗方法,設(shè)計并制作出了自動掃描檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)基于單片機控制,以步進電機、絲桿螺母為傳動件來引導(dǎo)超聲探頭對車輪進行圓周掃描,該系統(tǒng)可沿X、Y、Z軸移動和Z軸旋轉(zhuǎn),并對車輪的輪輞和輻板區(qū)域進行掃描。通過掃描系統(tǒng)采集的超聲信號進行車輪結(jié)構(gòu)三維重構(gòu),結(jié)果表明當自動掃描系統(tǒng)在輪輞掃描時給予電機每掃描一圈200個脈沖信號激勵下,掃描系統(tǒng)運行的魯棒性好,掃描檢測的效果更好結(jié)果更準確,此時重構(gòu)出的車輪三維結(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U270.33;TB559

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 王軍;馮菁菁;;基于超聲波檢測的小徑彎管缺陷識別[J];科技信息;2012年34期

2 韓紅濤;張瑾;;基于STC89C52RC單片機的紅外發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計方案[J];科技信息;2012年28期

3 鄒強;錢健清;陳昌華;;列車車輪缺陷的超聲波C掃描分析[J];物理測試;2012年02期

4 鄧書莉;張立炎;石英;全書海;溫進;;基于體繪制法的多孔材料三維重建[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版);2012年01期

5 王節(jié)旺;;一種基于STC89C52RC單片機的計時系統(tǒng)的設(shè)計方案[J];微型機與應(yīng)用;2011年06期

6 于翠峰;;淺談LY-660型機車輪對動態(tài)檢測裝置常見故障及解決方法[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟;2011年01期

7 趙勇;方宗德;田麗麗;;列車車輪踏面缺陷的圖像區(qū)域提取[J];光學(xué)精密工程;2009年04期

8 徐云翔,吳秀清,胡擁軍;在Matlab環(huán)境下實現(xiàn)體繪制法的生物切片圖象的三維重建[J];計算機工程;2001年12期

9 蔡清福;;便攜式超聲探傷儀跨入數(shù)字化時代[J];試驗技術(shù)與試驗機;1991年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王年;三維重構(gòu)中關(guān)鍵算法研究[D];安徽大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹飛;高速列車車輪健康自動檢測系統(tǒng)的研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

2 張書增;鋼軌內(nèi)的超聲波傳播模擬及缺陷檢測方法研究[D];中南大學(xué);2014年

3 韓磊;金屬管道缺陷磁場斷層成像理論與應(yīng)用[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

4 程文紅;基于STC89C52天然氣氣體泄露報警器的設(shè)計[D];東北石油大學(xué);2014年

5 王嘉;脈沖渦流管道檢測方法的理論與技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

6 張博南;鐵道機車車輛車輪在線超聲波自動檢測系統(tǒng)的研究[D];北京交通大學(xué);2013年

7 焦玉朋;基于51單片機的PWM直流電機調(diào)速系統(tǒng)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2013年

8 張佳瑞;基于單片機的數(shù)據(jù)采集和無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D];西南交通大學(xué);2013年

9 蔣秋月;輪對缺陷超聲檢測圖像自動識別算法實現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2013年

10 郝培培;金屬材料超聲缺陷檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D];南京信息工程大學(xué);2013年

，

本文編號：1674332