Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов
Разработан стенд автоматизированной ультразвуковой дефектоскопии сложнопрофильных изделий из полимерных материалов, решающий задачи автоматизации сбора и обработки многоканальной информации с целью обнаружения несплошностей на фоне структурных неоднородностей и помех....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102210 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов / О.Н. Будадин, Ю.Г. Кутюрин, А.А. Филипенко, Е.Е. Муханов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 25-29. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102210 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1022102016-06-12T03:03:32Z Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов Будадин, О.Н. Кутюрин, Ю.Г. Филипенко, А.А. Муханов, Е.Е. Производственный раздел Разработан стенд автоматизированной ультразвуковой дефектоскопии сложнопрофильных изделий из полимерных материалов, решающий задачи автоматизации сбора и обработки многоканальной информации с целью обнаружения несплошностей на фоне структурных неоднородностей и помех. A facility was developed for automated ultrasonic flaw detection in complex-contoured products from polymer materials, solving the tasks of automation of acquisition and processing of multichannel data, in order to detect discontinuities against the background of structural inhomogeneities and interference. 2011 Article Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов / О.Н. Будадин, Ю.Г. Кутюрин, А.А. Филипенко, Е.Е. Муханов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 25-29. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102210 621.19.41 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Будадин, О.Н. Кутюрин, Ю.Г. Филипенко, А.А. Муханов, Е.Е. Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Разработан стенд автоматизированной ультразвуковой дефектоскопии сложнопрофильных изделий из полимерных материалов, решающий задачи автоматизации сбора и обработки многоканальной информации с целью обнаружения несплошностей на фоне структурных неоднородностей и помех. |
| format |
Article |
| author |
Будадин, О.Н. Кутюрин, Ю.Г. Филипенко, А.А. Муханов, Е.Е. |
| author_facet |
Будадин, О.Н. Кутюрин, Ю.Г. Филипенко, А.А. Муханов, Е.Е. |
| author_sort |
Будадин, О.Н. |
| title |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| title_short |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| title_full |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| title_fullStr |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| title_full_unstemmed |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| title_sort |
стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102210 |
| citation_txt |
Стенд для автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля сложнопрофильных изделий из полимерных материалов / О.Н. Будадин, Ю.Г. Кутюрин, А.А. Филипенко, Е.Е. Муханов // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 25-29. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT budadinon stenddlâavtomatizirovannogoulʹtrazvukovogonerazrušaûŝegokontrolâsložnoprofilʹnyhizdelijizpolimernyhmaterialov AT kutûrinûg stenddlâavtomatizirovannogoulʹtrazvukovogonerazrušaûŝegokontrolâsložnoprofilʹnyhizdelijizpolimernyhmaterialov AT filipenkoaa stenddlâavtomatizirovannogoulʹtrazvukovogonerazrušaûŝegokontrolâsložnoprofilʹnyhizdelijizpolimernyhmaterialov AT muhanovee stenddlâavtomatizirovannogoulʹtrazvukovogonerazrušaûŝegokontrolâsložnoprofilʹnyhizdelijizpolimernyhmaterialov |
| first_indexed |
2025-07-07T11:59:46Z |
| last_indexed |
2025-07-07T11:59:46Z |
| _version_ |
1836989375323308032 |
| fulltext |
УДК 621.19.41
СТЕНД ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
УЛЬТРАЗВУКОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
О. Н. БУДАДИН, Ю. Г. КУТЮРИН, А. А. ФИЛИПЕНКО, Е. Е. МУХАНОВ
(Техн. ин-т энергетических обследований, диагностики и неразрушающего контроля «ВЕМО», Москва)
Разработан стенд автоматизированной ультразвуковой дефектоскопии сложнопрофильных изделий из полимерных
материалов, решающий задачи автоматизации сбора и обработки многоканальной информации с целью обнаружения
несплошностей на фоне структурных неоднородностей и помех.
A facility was developed for automated ultrasonic flaw detection in complex-contoured products from polymer materials,
solving the tasks of automation of acquisition and processing of multichannel data, in order to detect discontinuities against
the background of structural inhomogeneities and interference.
В условиях резко возрастающих требований к ка-
честву выпускаемой продукции основное внима-
ние уделяется обеспечению достоверного и вы-
сокопроизводительного контроля качества. Все
более очевидным становится факт невозможности
дальнейшего повышения качества продукции без
соответствующего, а в ряде случаев, опережаю-
щего развития методов и средств неразрушающего
контроля и диагностики*.
Перспективным направлением в современной
технике является использование углеродных и
полимерных композиционных материалов, име-
ющих широкие перспективы использования и
ряд преимуществ перед традиционными матери-
алами — металлами, особенно в авиакосмичес-
ких отраслях техники. Однако такие материалы
требуют особого подхода, новых решений при
разработке и создании методов и средств их де-
фектоскопии. Это вызвано множеством видов
таких материалов, специфическими особеннос-
тями конструкций из них и технологией изго-
товления, разбросом физико-механических и
прочностных характеристик, разнообразием ти-
пов дефектов, возникающих в процессе изготов-
ления и эксплуатации.
Учитывая, что указанными изделиями, начиная
от изготовления и заканчивая применением, за-
нимаются несколько специализированных предп-
риятий, возникает еще одна не менее сложная и
актуальная задача: обеспечить все заинтересован-
ные предприятия идентичными по техническим
и эксплуатационным характеристикам техничес-
кими, программными и методическими средства-
ми дефектоскопии.
Решение указанных задач возможно только
при условии резкого повышения информатив-
ности и достоверности результатов НК и диаг-
ностики на базе использования комплекса ме-
тодов и средств НК. Повышение информативнос-
ти результатов обусловливает переход к комплек-
сному многоканальному НК контролю, обеспечи-
вающему обнаружение и распознавание всех де-
фектов конструкции, влияющих на качество из-
делий и надежность их эксплуатации и, в конеч-
ном итоге, оценки определения степени их опас-
ности для функционирования изделий.
Это приводит к необходимости решения новых
классов задач НК:
– автоматизации сбора и обработки многока-
нальной информации для обнаружения несплош-
ностей на фоне структурных неоднородностей и
помех;
– обеспечение единства условий и методик
проведения дефектоскопии на различных предп-
риятиях.
Цель настоящей работы — обеспечение дос-
товерного производительного НК сплошности из-
делий из углеродных и полимерных композицион-
ных материалов путем универсальных, единых
для различных предприятий технических, прог-
раммных и методических средств, для исключе-
ния расхождений результатов дефектоскопии из-
делий на этих предприятиях путем их оснащения
современными едиными серийными средствами и
методиками автоматизированной дефектоскопии.
Для решения этой задачи создан стенд для ав-
томатизированного УЗ НК сложнопрофильных
изделий из полимерных материалов.
© О. Н. Будадин, Ю. Г. Кутюрин, А. А. Филипенко, Е. Е. Муханов, 2011
*Тепловой неразрушающий контроль изделий / О. Н. Будадин, А. И. Потапов, В. И. Колганов и др. — М.: Наука, 2002. — 476 с.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 25
На рис. 1 показан стенд для автоматизирован-
ного УЗК сложнопрофильных изделий.
Дефектоскопия изделий осуществляется в три
этапа.
1. Диагностика и тестирование технических и
программных средств системы дефектоскопии.
Тестирование и настройка УЗ дефектоскопа.
В качестве дефектоскопа используется прибор
УД2Н-П. Дефектоскоп функционирует в режиме
измерительного прибора, так как часть дефектос-
копических функций, в частности, обнаружение
дефектов (см. ниже) осуществляет специальное
программное обеспечение.
На рис. 2 приведено окно тестирования и ввода
параметров работы дефектоскопа.
Используя меню «Дефектоскоп», можно полу-
чить доступ к окну, в котором устанавливаются
параметры работы программы с дефектоскопом
— порт, к которому подключен прибор, скорость
обмена с ним, частота посылок (скорость изме-
рений амплитуды сигнала).
Нажав клавишу «Проверить», можно прове-
рить работоспособность программы с дефектос-
копом, при этом в нижней части окна будет вы-
водиться сигнал с дефектоскопа.
Кроме параметров дефектоскопа здесь же ус-
танавливается режим контроля, в зависимости от
которого программа проводит идентификацию де-
фектных участков изделия. Для режима «Теневой,
зеркально-теневой» дефектами признаются те
участки, на которых амплитуда сигнала не пре-
вышает установленный порог дефектности, а для
режима «Эхо-импульсный» — дефектными приз-
наются участки с амплитудой, превышающей по-
рог дефектности. При изменении режима контро-
ля происходит изменение цветовой схемы дефек-
тограммы.
Тестирование исправности механизированной
части системы контроля. На рис. 3 приведено
окно тестирования и ввода параметров механи-
ческой части.
В качестве параметров механической части не-
обходимо выбрать датчики положения, отвечаю-
щие за контроль оборотов изделия, начало и окон-
чание линейной зоны контроля. Окно параметров
механической части открывается из меню «Ме-
ханика».
Тестирование программного обеспечения и ус-
тановка параметров сбора информации при кон-
троле изделий. Для начала контроля изделия (рис.
4) необходимо выбрать пункт меню «Контроль из-
делия» и указать тип изделия, диаметр, длину кон-
тролируемой части, номер изделия и ФИО опе-
ратора. Затем включить привод механической час-
ти и нажать клавишу «Приступить к контролю».
2. Проведение контроля — сбор информации
по поверхности контролируемого изделия.
Технические характеристики системы дефектоскопии
Общие параметры системы:
Метод контроля ..............................................................................................ультразвуковой теневой или зеркально-теневой
Акустические преобразователи .........................................................................................................бесконтактные, f = 40 кГц
Дефектоскоп ...............................................................................УД2Н-ПМ либо другой с аналогичными характеристиками
Компьютер.....................................................................................................стационарный либо переносной малогабаритный
Управление процессом контроля.................................................................................................с единого пульта управления
Обеспечение полной информации о текущем состоянии системы контроля
и процесса контроля с автоматической сигнализацией о пришедшей либо
потенциальной неисправности ........................................................................................................................................... имеется
Нарушение соосности датчиков в процессе сканирования, не более, мм ..........................................................................0,5
Скорость перемещения точки сканирования, мм/с .......................................................................................................... до 100
Плотность заполнения поверхности сканирования, % ..........................................................................................................100
Общая масса, не более, кг..........................................................................................................................................................120
Электропитание стенда:
напряжение, В...........................................................................................................................................................................220 В
частота, Гц .....................................................................................................................................................................................50
Максимальная потребляемая мощность, Вт ............................................................................................................................250
Параметры контролируемых изделий:
Форма ..............................................................................................................цилиндр и конус с переменной толщиной стенки
Наличие неоднородных зон в пределах образующей изделия как по толщине,
так и по характеристикам материала: ..........................................................................................................................допускается
Диаметр, мм:
большой (для конуса)......................................................................................................................................................250…1500
малый ...................................................................................................................................................................................150…800
Толщина стенки, мм ................................................... (возможна переменная толщина в пределах одного изделия) 5…15
Материал .................................................................................................................... углепластик, органопластик, стеклопластик
Высота изделия, мм ................................................................................................................................................................до 1600
Выявляемые дефекты:
Тип дефектов ......................................................................... нарушение сплошности, воздушные включения и расслоения
Минимальные размеры, мм ....................................................................................................................................................10×10
Минимальное раскрытие, мм ......................................................................................................................................................0,1
Селекция и объединение дефектов ..................................................................... имеется на стадии обработки информации
26 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011
После выполнения операции «Приступить к
контролю» механизированная система осущест-
вляет вращение контролируемого изделия однов-
ременно с выполнением продольного движения
ультразвуковых преобразователей, выполняя та-
ким образом сканирование изделия по спирали.
Дефектоскоп, находясь под управлением програм-
мы, выполняет измерения с заданной частотой
повторений. Результатом каждого измерения слу-
жит максимальная амплитуда в зоне контроля,
значение которой программа получает от дефек-
тоскопа и сохраняет во внутренней памяти, фор-
мируя дефектограмму контроля изделия.
Для привязки к координатам изделия исполь-
зуется датчик оборотов для синхронизации начала
Рис. 1. Стенд для автоматизированного УЗ НК: 1, 2 — ульт-
развуковые преобразователи; 3, 4 — датчик соответственно
начала и окончания контроля; 5 — датчик оборотов; 6 —
контролируемое изделие; 7 — предварительный усилитель;
8 — механизированная сканирующая система; 9 — ЭВМ;
10 — блок ввода информации от датчиков положения изде-
лия; 11 — УЗ дефектоскоп; 12 — пульт управления механи-
зированной системой сканирования; 13 — принтер
Рис. 2. Окно тестирования и ввода параметров работы дефек-
тоскопа
Рис. 3. Окно тестирования и ввода параметров механической
части
Рис. 4. Окно ввода параметров контролируемого изделия
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 27
записи каждого кольца спирали, а также датчики
начала и окончания контроля изделия для при-
вязки по длине изделия. При отсутствии датчиков
начала и окончания контроля оператор может
вручную начинать и заканчивать запись по длине
изделия.
На рис. 5 показано главное окно в режиме кон-
троля изделия.
В процессе проведения контроля оператор мо-
жет визуально контролировать процесс.
В ручном режиме оператор задает начало зоны
контроля нажатием клавиши «F5» на клавиатуре
ЭВМ, а ее окончание — клавишей «F8». При работе
от датчиков положения начало зоны контроля оп-
ределяется по первому срабатыванию датчика на-
чала (после этого он может быть выключен), а окон-
чание — по первому срабатыванию датчика окон-
чания зоны контроля (если контроль уже начался).
Запись протокола начинается с момента пер-
вого срабатывания датчика оборотов, при начав-
шейся зоне контроля. В верхней части окна в ре-
жиме самописца выводится измеренная дефектос-
копом амплитуда в зоне контроля, а остальное
место занимает дефектограмма, которая форми-
руется в процессе измерения и дает общее пред-
ставление об изделии.
Для остановки записи дефектограммы опера-
тор может нажать клавишу «F10», после чего ука-
зать реальную длину проконтролированного учас-
тка изделия.
После окончания контроля ЭВМ предлагает
сохранить результат сканирования в файле для
последующей обработки.
3. Обработка результатов контроля и форми-
рование итоговых документов.
На рис. 6 приведено окно обработки результатов
контроля, на рис. 7 — дефектограмма изделия.
На этом этапе осуществляется автоматизиро-
ванный анализ матрицы ультразвукового сигнала
по поверхности изделия, с выделением единичных
дефектов и подсчетом общей площади дефектов.
Анализ проводится в соответствии с установ-
ленным режимом контроля и выбранным уровнем
дефектности. Точки с амплитудой сигнала, пре-
вышающей уровень при эхо-импульсном режиме
и точки с амплитудой менее уровня при теневом
режиме признаются дефектами.
Выбор порогового значения сигнала осущест-
вляется посредством специальных алгоритмов по
анализу матрицы ультразвукового сигнала.
Разработан метод и адаптивное математическое,
программное, алгоритмическое и информационное
обеспечение обнаружения внутренних нарушений
на основе гистограммных методов непараметричес-
кой классификации, методов оптимальной филь-
трации и т. д., включающие разработку признаков
нарушений сплошности на основе эксперименталь-
ных статистических исследований. Разработан ме-
тод фильтрации выявленных дефектных областей
(объединения, разделения, исключения и т. п.) на
основе геометрических критериев*.
Разработанный метод является объективным,
универсальным и единым для различных пользо-
вателей (различных предприятий).
Основными параметрами при анализе являются:
– пороговое значение сигнала;
– расстояние для объединения единичных де-
фектов — максимальное расстояние между двумя
единичными дефектами (минимальный дискрет-
ный элемент дефектограммы), при котором оба
дефекта объединяются в один;
– «не учитывать единичные дефекты менее» —
максимальная площадь единичного локализован-
ного дефекта, при которой он не рассматривается
как существенный и информация о нем не выво-
дится. Однако общая площадь таких неучтенных
дефектов выводится в конце отчета о результате
анализа.
Рис. 5. Главное окно в режиме контроля Рис. 6. Окно обработки результатов контроля
* См. сноску на с. 25
28 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011
Выводы
Разработан стенд для автоматизированной уль-
тразвуковой дефектоскопии сложнопрофильных
изделий из полимерных материалов, а также адап-
тивное математическое, программное, алгоритми-
ческое и информационное обеспечение обнару-
жения внутренних нарушений на основе гистог-
раммных методов непараметрической классифи-
кации, методов оптимальной фильтрации и т. д.,
включающие разработку признаков нарушений
сплошности на основе экспериментальных статис-
тических исследований. Представленные техничес-
кие и методические средства являются объектив-
ными, универсальными и едиными для различных
пользователей (различных предприятий).
Поступила в редакцию
23.04.2011
Рис. 7. Дефектограмма изделия
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 29
|