CZ29268U1 - Zařízení pro nedestruktivní zkoušení a zjišťování povrchových vad kovového tělesa - Google Patents

Description

Předmětem technického řešení je zařízení pro nedestruktivní zkoušení a zjišťování povrchových vad kovového tělesa, zejména rotačních těles jako jsou disky, železniční kola, tlakové ocelové lahve, kovové trubky i plné materiály.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro zjišťování povrchových vad kovového materiálu používá magnetická prášková metoda, která je jednou z velmi rozšířených technik kontroly povrchů různých výrobků z feromagnetických materiálů. Je založena na principu rozptylových polí, kdy dochází k vystoupení magnetického pole v místě vady nad povrch zkoušeného předmětu. Je tak možno zviditelnit zjištěnou vadu pomocí vhodného prostředni, např. magnetického suchého prášku nebo roztoku suspenze magnetického prášku ve vodě. Magnetická prášková metoda slouží nejenom ke zviditelnění povrchových vad zkoušeného předmětu, ale navíc umožňuje identifikovat necelistvosti nacházející se těsně pod povrchem, avšak s povrchem nespojené.

Pro zjišťování povrchových vad kovového materiálu magnetickou práškovou metodou se používá vizuální hodnocení vad operátorem. Podmínky prohlížení jsou dány mezinárodní normou ISO 3059/2012, která obsahuje minimální požadavky na osvětlení, UV-A záření a jejich měření. Tyto požadavky jsou určeny pro aplikace, u kterých je hlavním detektorem lidské oko. Nevýhodou je nemožnost oddělení operátora od snímaného objektu a archivace zjištěného stavu pro možnosti následného posouzení. Současná zařízení nejsou koncipována pro současné využití inspekce operátorem a pomocí kamer. Vzhledem ktomu, že používané metody magnetizace zastiňují zkoušený předmět, např. železniční kolo při magnetizaci, je problém umístit kamery tak, aby přes cívku viděly na zkoušený povrch. Protože jsou požadavky na stoprocentní zkoušení povrchu, je takové zkoušení často rozloženo do více cyklů, a to magnetizace axiální, zvednutí cívky, prohlídka, magnetizace radiální, prohlídka při otáčení kola. Z tohoto důvodu jsou např. v dokumentu EP 2455752 B1 použity cívky asymetrické a cívky pevné, tak aby bylo možné umístit do osy kola snímací a osvitovou techniku.

Podstata technického řešení

Předmětem technického řešení je zařízení pro nedestruktivní zkoušení a zjišťování povrchových vad kovového materiálu, zejména rotačních feromagnetických kovových těles, magnetickou práškovou metodou, zahrnující vzduchové magnetizační cívky pro radiální a axiální magnetizaci a demagnetizaci zkoušeného tělesa a optický systém pro zviditelnění jeho povrchových a podpovrchových vad s kamerami. Zařízení je dále opatřeno nejméně dvěma výškově a horizontálně stavitelnými kamerami s UV lampami nebo LED zdroji UV světla pro skenování povrchu zkoušeného tělesa, přitom kamery jsou situovány na pohyblivých stolech, po jedné nebo obou stranách zkoušeného tělesa, které jsou uzpůsobeny pro posun kamer do požadované polohy na zkoušeném tělese. Po obvodu kamer jsou situovány osvitové jednotky UV. Podstata technického řešení spočívá vtom, že jednotlivé kamery, které jsou napojeny na monitor s displeji o hustotě pixelů vyšší než 300 ppi a na počítač, mají při pozorovací vzdálenosti v rozsahu 400 až 600 mm spolu s monitorem horizontální rozlišení řádově 4000 pixelů na řádek, tedy vyšší než rozlišení lidského oka.

Kamery jsou vybaveny procesorem pro vytváření a zpracování zaznamenaných nerozmazaných obrazů při otáčení zkoušeného tělesa, přenášených do počítače.

Kamery jsou pevné nebo polohovatelné, případně motoricky polohovatelné, a jejich počet je určen v závislosti na hloubce ostrosti objektivů a křivosti snímaného povrchu zkoušeného tělesa.

Jak již bylo uvedeno, při rozlišení snímacího a zobrazovacího systému může být hodnotící systém podle současných norem prozatím pouze doplňkový. Může upozorňovat operátora zařízení . i .

CZ 29268 Ul na indikace, které potvrdí nebo nepotvrdí. Problém je s rozlišením zobrazení, norma ISO 3059/2012 předpokládá jako hodnotící prvek lidské oko, které má vysoké rozlišení (přibližně 296 až 300 ppi). Proto je nutné, aby systém snímání při digitalizaci nesnižoval množství informace pod hodnotu, kterou lidské oko rozliší. Výhodou předloženého technického řešení je aplikace kamery a monitoru s rozlišením vyšším než má lidské oko, přitom zkoušený předmět se pozoruje z takové vzdálenosti, že detaily lze posoudit okem.

Kamery mohou snímat povrch zkoušeného tělesa staticky, pak je nutné osvítit větší část tělesa, anebo dynamicky za chodu při plynulém nebo postupném otáčení tělesa. Údaje jsou zobrazovány na monitoru pro obsluhu zařízení, jsou archivovány a označovány vady, které hodnotící program dovede rozpoznat a nerozpoznané defekty předat obsluze k ručnímu hodnocení. Kamera může mít při postupném natáčení na sobě umístěnou osvitovou jednotku tak, aby nevznikaly odrazy a odlesky od povrchu do kamery. Osvitové jednotky jsou rozmístěny po obvodu kamer a umožňují osvícení každé plochy jednotlivě.

Objasnění výkresu

Na připojeném výkresu je zobrazen příklad provedení zařízení podle tohoto technického řešení. Na obr. 1 je blokové schéma snímacího a zobrazovacího systému zařízení, na obr. 2 příklad provedení konstrukce zařízení pro nedestruktivní zkoušení a zjišťování povrchových vad železničního kola.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení je dále opatřeno čtyřmi CCD kamerami I, které slouží pro skenování povrchu zkoušeného rotačního předmětu 3, například železničního kola. Jsou umístěny na pohyblivých stolech, které umožňují posun kamer 1 do jakékoli polohy na železničním kole. Součástí kamer j sou osvitové jednotky 4 (UV lampy, případně LED zdroje UV světla), které jsou napojeny na blok 5 řízení osvitových jednotek, a vyzařují světelné vlnění pouze v určité části spektra. Kamery 1 mění svou polohu tak, aby pokryly svým obrazem celý zkoušený předmět. Pokud je na železničním kole fluorescenční kapalina a kolo je zmagnetováno, dochází osvětlením ke zviditelnění vad na povrchu železničního kola a vady je možno bezpečně detekovat.

Kamery jsou napojeny na monitor 2 s displejem o hustotě pixelů nad 300 ppi a na počítač s procesorem, který při pozorovací vzdálenosti 400 až 600 mm umožňuje zpracování zazname30 naných obrazů v rozlišení řádově 4000 pixelů na řádek, tedy vyšším než rozlišení lidského oka. Implementovány jsou metody zpracování obrazu, které zaručují záznam nerozmazaného obrazu během otáčení železničního kola. Kamerami 4 je skenován celý povrch železničního kola. Jelikož kamera zabírá pouze určitou část délky železničního kola, je po načtení průměru kola automaticky nastaven počet pásů, ve kterých kamera 4 bude obraz zaznamenávat. Jednotlivé pásy se přitom překrývají. Pokud kamera 4 zaznamená vadu na povrchu železničního kola, je otáčení kola automaticky zastaveno a oznámeno obsluze, že byla detekována vada. Souřadnice s vadou jsou zaznamenány a odeslány do počítače, kde je vše uloženo společně se souřadnicemi do databáze a archivováno. Obsluha pak místo s vadou vizuálně vyhodnocuje a určuje (potvrzuje), zda se jedná o vadu či nikoliv. Zobrazení na monitoru 1 je beze ztráty informace, operátor může mít zobrazen celý výrobek nebo detail, to znamená nasnímané informace jednotlivých kamer nebo jednotlivých úseků měření. Větší počet kamer je zpravidla dán složitějším povrchem zkoušeného tělesa, u plochého tělesa může stačit i jediná kamera z boku.

Claims (2)

1. Zařízení pro nedestruktivní zkoušení a zjišťování povrchových vad kovového materiálu, 45 zejména rotačních feromagnetických kovových těles (3), magnetickou práškovou metodou, zahr

CZ 29268 Ul nující vzduchové magnetizační cívky pro radiální a axiální magnetizaci a demagnetizaci zkoušeného tělesa a optický systém pro zviditelnění jeho povrchových a podpovrchových vad s kamerami (1), kde zařízení je opatřeno nejméně dvěma výškově a horizontálně stavitelnými kamerami (1) s osvitovými jednotkami (4) pro skenování povrchu zkoušeného tělesa (3), a kde

5 kamery jsou situovány na pohyblivých stolech, po jedné nebo obou stranách zkoušeného tělesa (3), které jsou uzpůsobeny pro posun kamer (1) do požadované polohy na zkoušeném tělese (3), přičemž po obvodu kamer (1) jsou situovány osvitové jednotky (4) s UV lampami nebo LED zdroji UV světla, vyznačující se tím, že jednotlivé kamery (1), které jsou napojeny na monitor (2) s displeji o hustotě pixelů vyšší než 300 ppi a na počítač, mají při pozorovací vzdáleio nosti 400 až 600 mm spolu s monitorem (2) horizontální rozlišení řádově 4000 pixelů na řádek, tedy vyšší než rozlišení lidského oka.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kamery (1) jsou vybaveny procesorem pro vytváření a zpracování zaznamenaných nerozmazaných obrazů při otáčení zkoušeného tělesa (3) přenášených do počítače.

15 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že kamery (1) jsou pevné nebo polohovatelné, případně motoricky polohovatelné.