УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ РЕЛЬСОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА Российский патент 2016 года по МПК G01N29/04 

Заявляемое изобретение - устройство отображения рельсового дефектоскопа предназначено для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии оператором.

Известен способ отображения результатов диагностики рельсового пути [1], использующий различные датчики состояния и 3D изображения рельсового пути, которые позволяют одному оператору охватить взглядом и оценить данные от разных систем контроля.

Достоинством и одновременно недостатком такой системы является обобщенный подход к анализу состояния, который позволяет с одной стороны комплексно оценить общее состояние пути, но не дает точного представления о конкретных проблемах.

Известны различные способы отображения результатов УЗ диагностики [2], стр. 16-17, в виде развертки типа В, содержащие изображения рельса для повышения наглядности.

Недостаток таких способов состоит в сложности наблюдения оператором одновременно за множеством отображений сигналов.

Возрастающие требования к качеству УЗ дефектоскопии привели к созданию многоканальных УЗ дефектоскопов [3], в которых делались попытки автоматизировать процесс обработки УЗ зондирований. Однако на сегодняшний день авторам неизвестны полностью автоматизированные устройства УЗ дефектоскопии сложных объектов, в частности рельсов.

Наиболее близким к заявляемому является диагностический комплекс рельсосварочного предприятия [4], того же Заявителя, который содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей (ЭАП), соединенных с многоканальным УЗ дефектоскопом, подсистему отображения результатов УЗ зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки ЭАП, содержащихся в соответствующем блоке и полученные ими сигналы. Диагностический комплекс [4] содержит 8 акустических колес, в каждом из которых размещены до 10 ЭАП с различными схемами прозвучивания. Опыт применения комплекса «АВТОКОН-С» показал, что оператор не в состоянии наблюдать одновременно за 20 и более диаграммами сигналов, полученных от ЭАП (развертками типа В) без потери внимания и возможности пропуска дефекта. Для повышения качества УЗ диагностики потребовалось увеличить число каналов зондирований - до 12 в каждом блоке (что усугубило проблему) и обеспечить удобный интерфейс оператора со средствами УЗ дефектоскопии.

Таким образом, недостатком диагностического комплекса [4] является сложность анализа результатов измерений оператором-дефектоскопистом.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание простого и наглядного интерфейса между многоканальным УЗ дефектоскопом и оператором, обеспечивающего быструю и точную реакцию оператора на подозрительные объекты (потенциальные дефекты) в контролируемом изделии.

Для решения поставленной задачи устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, снабжено устройством автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.

Существенным отличием заявляемого изобретения по сравнению с прототипом является:

наличие устройства автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, позволяющего автоматически выделять интересующие объекты УЗ дефектоскопии в контролируемом изделии по заданным критериям.

В прототипе стремятся отобразить все результаты измерений, что создает проблемы с наблюдением оператором одновременно нескольких окон. Это приводит к быстрой утомляемости оператора и возможным пропускам дефектов.

Выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, отображения сигналов от них, а также местоположение дефекта на мнемоническом изображении рельса позволяет оператору реагировать только на предполагаемые дефекты, оперативно оценивать их и принимать решение.

В прототипе оператор вынужден наблюдать за результатами всех измерений.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы.

Фиг. 1 - структурная схема устройства отображения рельсового дефектоскопа, где:

1. Электроакустические преобразователи.

2. Акустические блоки.

3. Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп.

4. Компьютер.

5. Дисплей.

Фиг. 2 - экран дисплея устройства отображения рельсового дефектоскопа, где:

6. Мнемоническое изображение рельса.

7. Метки акустических блоков.

8. Метки электроакустических преобразователей.

9. Сигналы от ЭАП.

10. Метка акустического блока, обнаружившего дефект.

11. Метка ЭАП, обнаружившего дефект.

12. Сигналы от ЭАП, обнаружившего дефект.

13. Метка дефекта.

Электроакустические преобразователи 1 предназначены для излучения зондирующих и приема отраженных от дефектов УЗ сигналов.

Акустические блоки 2 в рассматриваемом случае выполнены в виде акустических колес, внутри которых расположены ЭАП. Колеса имеют эластичную оболочку и заполнены жидкостью, проводящей УЗ зондирующие сигналы. Такие колеса имеют надежный контакт с поверхностью рельса и хорошо пропускают УЗ зондирующие сигналы через пятно контакта.

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп 3 предназначен для формирования зондирующих УЗ сигналов ЭАП, а также для приема и преобразования в цифровую форму отраженных сигналов. Работа дефектоскопа осуществляется по командам от компьютера 5.

Компьютер 4 предназначен для обработки и отображения результатов зондирований.

Подсистема автоматического обнаружения дефектов по результатам УЗ зондирования может быть реализована в многоканальном ультразвуковом дефектоскопе 3 путем установки порогов обнаружения (амплитуд эхо-сигналов, количества эхо-импульсов от дефектов) или в компьютере 4, путем программной обработки цифровых результатов зондирований.

Дисплей 5 обеспечивает отображение результатов УЗ зондирований в форме, удобной для оператора-дефектоскописта.

Работа заявляемой системы заключается в следующем.

Акустические блоки 2 под управлением соответствующих приводов перемещаются вдоль рельса. Содержащиеся в них ЭАП 1 по командам от компьютера 4 излучают зондирующие УЗ сигналы в соответствии с множественными схемами прозвучивания и временной диаграммой, исключающей взаимовлияние сигналов. Некоторые ЭАП 1, в том числе, переключаясь из режима излучения в режим приема, принимают отраженные (от дефектов) сигналы, которые принимает многоканальный УЗ дефектоскоп 3. Последний сравнивает амплитуду принятых сигналов с порогами обнаружения и передает номера ЭАП, в которых превышен порог обнаружения дефектов и полученные от них сигналы, в соответствующем виде.

В исходном состоянии, Фиг. 2 на дисплее 5 отображаются:

- мнемоническое изображение рельса 6;

- метки акустических блоков 7;

- метки электроакустических преобразователей 8;

- малогабаритные диаграммы сигналов от ЭАП 9;

- метки акустических блоков, обнаруживших дефект 10;

- метки ЭАП, обнаруживших дефект 11;

- сигналы от ЭАП, обнаруживших дефект 12, в том числе с увеличенной выноской.

В результате, оператор может оперативно обнаружить источник подозрительного на дефект сигнала: акустический блок 10, ЭАП 11 и местоположение дефекта в рельсе 13, не отвлекаясь на «пассивные каналы». Оценка диаграммы 12 позволяет оценить по полученным сигналам степень опасности дефекта и при необходимости повторить зондирование или перейти к ручным методам зондирования. Таким образом, заявляемое изобретение может быть реализовано, обеспечивает возможность наблюдения оператором одновременно множества (до сотни и более) работающих УЗ каналов дефектоскопии, и повышает качество выпускаемой продукции.

Источники информации

1. Патент RU 2446971.

2. Марков А.А., Шпагин Д.А. Регистрация и анализ сигналов ультразвукового контроля рельсов. Энциклопедия рельсовой дефектоскопии. Том 3. - СПб.: «Образование - Культура», 2003. - 148 с.

3. Патент RU 2227911.

4. Патент RU 139458.

Использование: для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, устройство автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса. Технический результат: обеспечение возможности отображения наглядным образом дефектов в контролируемом изделии. 2 ил.

Устройство отображения рельсового дефектоскопа, содержащее подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, отличающееся наличием устройства автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.