一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置的制作方法

本实用新型属于轨道检测技术领域，具体涉及一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置。

背景技术：

无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段；随着工业的不断发展和无损探伤技术的不断积累，超声探伤在无损探伤领域的应用最为普遍。特别是我国在铁路、地铁行业的高效快速发展，列车只要运行每一秒都要对列车的钢轨进行严重的磨损，随着钢轨的磨损也越来越严重，时刻掌握钢轨质量状态，已成为铁路、地铁工作中的重中之重，快速高效的检测装备，是钢轨日常维护工作的必不可少的工具。

由于超声波也是一种声波，超声波在空气中的传播速度与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可认为超声波在空气中的传播速度是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/秒，但其传播速度易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度和湿度的影响较大，如温度每升高1℃，超声波传播速度增加约0.6米/秒，从干燥的空气环境到湿度饱和的空气环境，超声波传播速度增加了6.68米/秒。如果测距精度要求高，则应通过温湿度补偿的方法加以校正。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其结构简单、设计合理，通过超声波测距传感器得到轨道面与超声波测距传感器之间的距离检测值，通过温度传感器为超声波传播速度的温度补偿提供测量依据，通过移动控制机构和轨道车实现了超声波测距传感器在轨道面上的移动，测量范围广，测量精度高，适应性好，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：包括轨道车、轨道车驱动装置、设置在所述轨道车上的超声波探伤装置，所述轨道车由底板和设置在所述底板底部的行走轮构成，所述轨道车驱动装置包括第一微控制器和用于驱动所述行走轮的行走电机，所述第一微控制器的输出端与行走电机之间连接有行走电机驱动器，所述第一微控制器通信连接有客户端，所述超声波探伤装置包括检测机构和用于带动所述检测机构移动的移动控制机构，所述检测机构由用于检测轨道面磨损的超声波测距传感器和用于检测当前环境温度的温度传感器组成，所述超声波测距传感器的输出端和温度传感器的输出端均与第二微控制器连接，所述第二微控制器接有存储器，所述第二微控制器与第一微控制器通信连接，所述移动控制机构包括用于带动所述超声波测距传感器沿所述轨道面的长度方向移动的丝杠螺母单元和与第一微控制器连接的减速电机驱动器，所述丝杠螺母单元通过连接杆与超声波测距传感器连接，所述连接杆与所述轨道面的长度方向平行布设，所述减速电机驱动器接有减速电机，所述减速电机与丝杠螺母单元之间连接有联轴器，所述减速电机和联轴器均滑动安装在底板上。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述减速电机和联轴器均固定安装在电机安装板上，所述电机安装板的底部设置有滑块，所述底板上设置有滑槽，所述滑槽与所述轨道面的宽度方向平行布设，所述滑块与滑槽滑动连接。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述滑槽的两侧设置有多个电机安装板限位孔，所述电机安装板限位孔与限位件配合连接。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述第一微控制器接有GPS定位模块。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述超声波探伤装置的个数为两个。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述第一微控制器和客户端通过无线通信模块通信连接。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述第一微控制器和第二微控制器通过串口通信模块通信连接。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述底板的底部设置有电控箱，所述第一微控制器、行走电机驱动器、第二微控制器、和减速电机驱动器均设置在电控箱内。

上述的一种带有温度补偿功能的超声波轨道探伤检测装置，其特征在于：所述底板的底部设置有行走电机安装板。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。

2、本实用新型通过超声波测距传感器得到轨道面与超声波测距传感器之间的距离检测值，根据不同区域的距离是否相等，判断轨道面是否发生磨损，通过温度传感器检测当前测量环境的温度值，工作人员根据当前测量环境的温度值对距离检测值进行补偿，温度传感器为工作人员进行超声波传播速度的温度补偿提供测量依据。

3、本实用新型通过移动控制机构带动连接杆在轨道面的长度方向上发生位移，连接杆的位移带动超声波测距传感器在轨道面的长度方向上发生位移，使得超声波测距传感器可对轨道车的停车点的一定区域内的轨道面进行磨损面检测，摒弃了在轨道车的运行状态中进行磨损面检测，避免由于轨道车运行状态中的颠簸降低检测精度。

4、本实用新型将超声波探伤装置设置在轨道车上，轨道车可沿轨道的长度方向移动，从而带动轨道上的超声波探伤装置对轨道的不同区域的磨损面进行检测，适应性好，使用方便。

5、本实用新型通过客户端控制行走电机驱动器，行走电机驱动器带动行走电机旋转，行走电机驱动行走轮行走，实现了轨道车的远程自行走控制，不需要工作人员实时处于工作现场，减少了工作人员的劳动强度和劳动时间。

6、本实用新型中，电机安装板通过滑块和滑槽与底板滑动连接，因此电机安装板的位置可调节，通过调节电机安装板的位置，可适用于不同型号的轨道，适用性强。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，通过超声波测距传感器得到轨道面与超声波测距传感器之间的距离检测值，通过温度传感器为超声波传播速度的温度补偿提供测量依据，通过移动控制机构和轨道车实现了超声波测距传感器在轨道面上的移动，测量范围广，测量精度高，适应性好，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—底板； 2—滑槽； 3—电机安装板；

4—超声波测距传感器； 5—温度传感器； 6—连接杆；

7—丝杠螺母单元； 8—联轴器； 9—减速电机；

10—行走电机； 11—电控箱； 12—行走轮；

13—行走电机安装板； 14—限位件；

15—电机安装板限位孔； 16—第一微控制器；

17—无线通信模块； 18—客户端； 19—减速电机驱动器；

20—滑块； 21—GPS定位模块； 22—行走电机驱动器；

23—第二微控制器； 24—串口通信模块； 25—存储器。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括轨道车、轨道车驱动装置、设置在所述轨道车上的超声波探伤装置，所述轨道车由底板1和设置在所述底板1底部的行走轮12构成，所述轨道车驱动装置包括第一微控制器16和用于驱动所述行走轮12的行走电机10，所述第一微控制器16的输出端与行走电机10之间连接有行走电机驱动器22，所述第一微控制器16通信连接有客户端18，所述超声波探伤装置包括检测机构和用于带动所述检测机构移动的移动控制机构，所述检测机构由用于检测轨道面磨损的超声波测距传感器4和用于检测当前环境温度的温度传感器5组成，所述超声波测距传感器4的输出端和温度传感器5的输出端均与第二微控制器23连接，所述第二微控制器23接有存储器25，所述第二微控制器23与第一微控制器16通信连接，所述移动控制机构包括用于带动所述超声波测距传感器4 沿所述轨道面的长度方向移动的丝杠螺母单元7和与第一微控制器16连接的减速电机驱动器19，所述丝杠螺母单元7通过连接杆6与超声波测距传感器4连接，所述连接杆6与所述轨道面的长度方向平行布设，所述减速电机驱动器19接有减速电机9，所述减速电机9与丝杠螺母单元7之间连接有联轴器8，所述减速电机9和联轴器8均滑动安装在底板1上。

实际使用时，超声波测距传感器4设置在所述轨道面的正上方，通过超声波测距传感器4朝着轨道面发射超声波束，并从轨道面接收超声波返回信号，根据超声波的发射和返回信号的时间差，得到轨道面与超声波测距传感器4之间的距离，根据不同区域的距离是否相等，判断轨道面是否发生磨损。通过温度传感器5检测当前测量环境的温度值，温度检测值与室温相比，每升高1℃，超声波传播速度增加约0.6米/秒，温度传感器5为工作人员进行超声波传播速度的温度补偿提供测量依据。因此通过超声波测距传感器4检测轨道面与超声波测距传感器4之间的距离并将距离检测值发送给第二微控制器23，通过温度传感器5实时检测当前测量环境的温度值并发送给第二微控制器23，第二微控制器23将距离检测值和当前测量环境的温度值存储在存储器25中，方便工作人员调用查看，工作人员根据当前测量环境的温度值对距离检测值进行补偿。

实际使用时，超声波测距传感器4与连接杆6相连接，连接杆6与轨道面的长度方向平行布设，连接杆6通过丝杠螺母单元7和联轴器8与减速电机9相接，丝杠螺母单元7将减速电机9的旋转运动转化为直线运动，从而带动连接杆6相对于的丝杠螺母单元7的伸缩，因此连接杆6在移动控制机构的带动下发生位移时，带动超声波测距传感器4在轨道面的长度方向上发生位移，可对轨道车的停车点的一定区域内的轨道面进行磨损面检测，摒弃了在轨道车的运行状态中进行磨损面检测，避免由于轨道车运行状态中的颠簸降低检测精度。

实际使用时，行走轮12为与轨道车配合的轨道车车轮，轨道车可沿轨道的长度方向移动，从而带动轨道上的超声波探伤装置对轨道的不同区域的磨损面进行检测，适应性好，使用方便。

实际使用时，通过客户端18对第一微控制器16发送控制命令，第一微控制器16接收到控制命令后，发出控制信号给行走电机驱动器22，行走电机驱动器22带动行走电机10旋转，行走电机10驱动行走轮12行走，实现了轨道车的远程自行走控制，不需要工作人员实时处于工作现场，减少了工作人员的劳动强度和劳动时间。

实际使用时，减速电机9和联轴器8滑动安装在底板1上，因此减速电机9和联轴器8相对于底板1的位置可改变，由于联轴器8通过丝杠螺母单元7与连接杆6连接，连接杆6与超声波测距传感器4固定连接，因此通过改变减速电机9和联轴器8的位置，可改变超声波测距传感器4的位置，灵活性高。

如图1所示，本实施例中，所述减速电机9和联轴器8均固定安装在电机安装板3上，所述电机安装板3的底部设置有滑块26，所述底板1 上设置有滑槽2，所述滑槽2与所述轨道面的宽度方向平行布设，所述滑块26与滑槽2滑动连接。实际使用时，

实际使用时，电机安装板3通过滑块20和滑槽2与底板1滑动连接，因此电机安装板3的位置可调节，通过调节电机安装板3的位置，可改变减速电机9和联轴器8的位置，从而改变与联轴器8通过丝杠螺母单元7 连接的连接杆6的位置，以此改变超声波测距传感器4的位置，实现对超声波测距传感器4的位置的调整，使得超声波测距传感器4保持位于轨道面的正上方。

如图1所示，本实施例中，所述滑槽2的两侧设置有多个电机安装板限位孔15，所述电机安装板限位孔15与限位件14配合连接。实际使用时，限位件14为螺杆，电机安装板限位孔15为螺纹孔，通过滑槽2和滑块20 调节了电机安装板3相对于底板1的位置后，将限位件14与位于电机安装板3两侧的电机安装板限位孔15配合连接，防止电机安装板3在轨道车运行过程中，由于运行过程中的颠簸造成电机安装板3在滑槽2上的位移，提高了电机安装板3的稳固性。

如图2所示，本实施例中，所述第一微控制器16接有GPS定位模块21。实际使用时，在测量过程中，通过GPS定位模块21检测当前位置的坐标并将当前位置的坐标发送给第一微控制器16，第一微控制器16将当前位置的坐标通过无线通信模块17发送给客户端18，方便工作人员将检测结果和当前位置进行对应，防止数据混乱。

如图1所示，本实施例中，所述超声波探伤装置的个数为两个。实际使用时，由于轨道均包括两条路线，因此设置两个超声波探伤装置，在轨道车的一次行驶过程中，对轨道车经过的两条轨道路线上的轨道面均进行磨损检测，省时省力，使用效果好。由于滑槽2与轨道面的宽度方向平行布设，因此改变两个超声波探伤装置中的减速电机9的位置，可使超声波探伤装置适用于不同型号的轨道，适用性强。

如图2所示，本实施例中，所述第一微控制器16和客户端18通过无线通信模块17通信连接。实际使用时，客户端18与第一微控制器16通过无线通信模块17通信连接，可实现对第一微控制器16的远程控制，不受线缆布设的影响，控制方式灵活。

如图2所示，本实施例中，所述第一微控制器16和第二微控制器23 通过串口通信模块24通信连接。

如图1所示，本实施例中，所述底板1的底部设置有电控箱11，所述第一微控制器16、行走电机驱动器22、第二微控制器23、和减速电机驱动器19均设置在电控箱11内。

如图1所示，本实施例中，所述底板1的底部设置有行走电机安装板 13。实际使用时，行走电机安装板13用于安装行走电机10，由于行走电机10用于驱动行走轮12，而行走轮12布设在底板1的底部，因此通过行走电机安装板13将行走电机10也布设在底板1的底部，减少行走电机10 和行走轮12之间的距离，减少线缆长度，减低成本。

具体实施时，通过客户端18通过无线通信模块17对第一微控制器16 发送控制命令，实现了轨道车的远程自行走控制，第一微控制器16接收到控制命令后，发出控制信号给行走电机驱动器22，行走电机驱动器22带动行走电机10旋转，行走电机10驱动行走轮12行走，轨道车沿轨道的长度方向移动，从而带动轨道上的超声波探伤装置对轨道的不同区域的磨损面进行检测。轨道车到达目的地后停止，第一微控制器16发出控制信号给减速电机驱动器19，减速电机驱动器19带动减速电机9旋转，丝杠螺母单元7将减速电机9的旋转运动转化为直线运动，实现连接杆6相对于丝杠螺母单元7的伸缩，连接杆6的位移带动超声波测距传感器4在轨道面的长度方向上发生位移，使得超声波测距传感器4可对轨道车的停车点的一定区域内的轨道面进行磨损面检测。超声波测距传感器检测得到轨道面与超声波测距传感器4之间的距离检测值并将距离检测值发送给第二微控制器23，通过温度传感器5检测当前测量环境的温度值并将当前测量环境的温度值发送给第二微控制器23，第二微控制器23将接收到的检测值通过串口通信模块24发送给第一微控制器16，通过GPS定位模块21检测当前位置的坐标并将当前位置的坐标发送给第一微控制器16，工作人员根据当前测量环境的温度值对距离检测值进行补偿，通过位置信息实现了检测值的定位，提高了检测精度。通过改变减速电机9和联轴器8的位置，可改变超声波测距传感器4的位置，实现对超声波测距传感器4的位置的调整，使得超声波测距传感器4保持位于轨道面的正上方。

以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。