RU2650733C2 - Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью - Google Patents

Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью Download PDF

Info

Publication number
RU2650733C2
RU2650733C2 RU2016138993A RU2016138993A RU2650733C2 RU 2650733 C2 RU2650733 C2 RU 2650733C2 RU 2016138993 A RU2016138993 A RU 2016138993A RU 2016138993 A RU2016138993 A RU 2016138993A RU 2650733 C2 RU2650733 C2 RU 2650733C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
storage device
comparator
filter
Prior art date
Application number
RU2016138993A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016138993A (ru
RU2016138993A3 (ru
Inventor
Евгений Александрович Шумков
Константин Петрович Беляев
Надежда Владимировна Кушнир
Александр Валерьевич Кушнир
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2016138993A priority Critical patent/RU2650733C2/ru
Publication of RU2016138993A publication Critical patent/RU2016138993A/ru
Publication of RU2016138993A3 publication Critical patent/RU2016138993A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2650733C2 publication Critical patent/RU2650733C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам бесконтактной дефектоскопии. Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью содержит фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс. Второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, дополнительно в него введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс. Выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства. Технический результат - повышение точности диагностических показателей контроля дефектов материала и определение геометрических характеристик дефектов. 3 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к устройствам, использующим бесконтактный способ контроля материала на основании данных от лазерного сканера поверхности, может быть использовано для создания устройств неразрушающего контроля материалов.
Известен патент РФ МПК G01N 29/04, №2232983 «Способ лазерно-акустического контроля твердых материалов и устройство его осуществления». Данное устройство состоит из: импульсно-модулированного лазера, соединенного с оптическим волокном, торец которого направлен в сторону исследуемого твердого материала, и расположенный над поверхностью исследуемого твердого материала пьезоприемник, расширяющей линзы и акустически прозрачного распределенного оптико-акустического преобразователя, излучающего акустический сигнал со своих обеих поверхностей, и расположенного над поверхностью исследуемого материала, причем торец оптического волокна через расширяющую линзу направлен на оптико-акустический преобразователь, а пьезоприемник помещен либо между оптико-акустическим преобразователем и исследуемым твердым материалом, либо со стороны оптико-акустического преобразователя, противоположной по отношению к исследуемому твердому материалу, и выполнен в виде решетки из локальных пьезоэлементов, каждый из которых соединен через предусилитель и аналого-цифровой преобразователь с компьютером. Принцип работы данного устройства заключается в генерации оптического импульса, преобразовании его в акустический сигнал, излучении этого сигнала в среду исследуемого твердого материала и приеме пьезоприемником отраженного от исследуемого твердого материала акустического сигнала, при этом генерированный оптический импульс передается на преобразование в акустический сигнал через расширяющую линзу, а само преобразование осуществляется акустически прозрачным распределенным оптико-акустическим преобразователем, излучающим акустический сигнал со своих обеих поверхностей, первично сгенерированный опорный и отраженный от исследуемого твердого материала акустические сигналы принимают пьезоприемником, выполненным в виде решетки из локальных пьезоэлементов, расположенным либо между оптико-акустическим преобразователем и исследуемым твердым материалом, либо со стороны оптико-акустического преобразователя, противоположной по отношению к исследуемому твердому материалу, при этом сигнал, поступающий с пьезоприемника, на основании которого судят о наличии структурных неоднородностей в исследуемом твердом материале, обрабатывают в реальном масштабе времени.
Наиболее близким техническим решением является патент США: МПК G01R 31/02, 6528985 B1 "Non - destructive testing of passive components". Данное устройство состоит из объекта исследования, микрофона, запоминающего устройства, измерительного усилителя, фильтра, запоминающего устройства максимальной амплитуды сигнала, спектрального анализатора, компаратора и выходного интерфейса. Микрофон соединен с деталью и от микрофона идут связи на запоминающее устройство, измерительный усилитель и фильтр. Измерительный усилитель и фильтр связаны общей шиной с запоминающим устройством максимальной амплитуды сигнала и спектральным анализатором, запоминающее устройство максимальной амплитуды и спектральный анализатор связаны с компаратором, компаратор соединен с выходным интерфейсом.
Принцип работы устройства по патенту МПК G01R 31/02, 6528985 В1 следующий - с помощью микрофона снимаются параметры поверхности детали. Далее параметры поверхности пропускаются через измерительный усилитель и фильтр, параллельно этому эталонные параметры и данные о фильтрации подаются с запоминающего устройства. Параметры поверхности от фильтра и измерительного усилителя подаются на спектральный анализатор и запоминающее устройство максимальной амплитуды, где они проходят предобработку для анализа компаратором. Далее с устройства максимальной амплитуды сигнала и спектрального анализатора данные подаются на компаратор, который производит сравнительный анализ. После чего данные с компаратора подаются на выходной интерфейс, который выдает результат работы устройства.
Общий недостаток устройств, применяемых для анализа дефектоскопических и металлографических снимков в промышленности, в том, что в них применяют методы, которые не позволяют выполнить детальный разбор линейчатых по форме дефектов и всегда достоверно с заданной точностью определить геометрические характеристики дефектов. В связи с этим уровень автоматической обработки и анализа дефектоскопических изображений очень низок. Также нет возможности прогнозировать оставшийся ресурс детали.
Задача - разработка устройства неразрушающего контроля материала, способного прогнозировать долговечность материала.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности диагностических показателей контроля дефектов материала и определение геометрических характеристик дефектов.
Технический результат достигается тем, что в контроллере оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью, содержащем фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс, второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, дополнительно введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, при этом выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства.
Повышение точности диагностических показателей контроля и прогнозирование долговечности материала достигается тем, что в контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, модифицирован принцип работы запоминающего устройства, а также введены соответствующие связи.
В качестве исследуемого объекта может выступать широкий класс структурно неоднородных материалов: поликристаллические металлы и сплавы, металлокерамические композиты, пористые керамики, материалы с покрытиями и сварными соединениями и др.
Лазерный сканер предназначен для сканирования поверхности объекта исследования и получения изображения поверхности на микро-, мезо- и наноуровнях, для определения геометрических размеров дефектов, при этом количество изображений поверхности задается оператором. Диапазон волн должен быть соизмерим с шириной дефекта на разных уровнях. Диапазон представлен в таблице №1.
Figure 00000001
Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования аналогового сигнала лазерного сканера в цифровой.
Фильтр предназначен для фильтрации шумов в изображениях поверхности объекта исследования.
Запоминающее устройство предназначено для хранения информации об отсканированных исследуемых объектах и поиску исследуемого объекта по присвоенному оператором номеру.
Входной интерфейс предназначен для ввода информации о новом исследуемом объекте или ввода информации о повторном сканировании.
Компаратор предназначен для сравнения текущего состояния объекта исследования и первоначального, а также для прогнозирования оставшегося ресурса.
Выходной интерфейс предназначен для вывода информации от компаратора или запоминающего устройства.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достигнуть поставленную задачу.
На фиг. 1 изображена схема контроллера оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью.
Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью состоит из нескольких структурных компонентов: лазерного сканера 1, аналого-цифрового преобразователя 2, фильтра 3, запоминающего устройства 4, входного интерфейса 5, компаратора 6, выходного интерфейса 7.
Также в системе присутствуют следующие связи - выход лазерного сканера 1 и вход аналого-цифрового преобразователя 2 соединены по связи 8, выход аналого-цифрового преобразователя 2 и второй вход фильтра 3 соединены по связи 9, первый выход входного интерфейса 5 соединен с первым входом фильтра 3 по связи 10, второй выход входного интерфейса 5 соединен с первым входом запоминающего устройства 4 по связи 11, запоминающее устройство 4 соединено первым выходом с первым входом выходного интерфейса 7 по связи 12 и вторым выходом с первым входом компаратора 6 по связи 13. Фильтр 3 соединен первым выходом с третьим входом запоминающего устройства 4 по связи 15 и вторым выходом со вторым входом компаратора 6 по связи 16, выход компаратора 6 соединен со вторым входом выходного интерфейса 7 по связи 17.
Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью работает следующим образом:
I.) В случае подвода нового исследуемого объекта (для формирования базы данных изображений объектов исследования для последующего сравнения и прогнозирования долговечности):
1. К контроллеру оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью подводится объект исследования, который сканируется лазерным сканером 1.
2. Полученные данные с лазерного сканера 1 передаются по сигналу 8 на аналого-цифровой преобразователь 2, в котором преобразуется аналоговый выходной сигнал лазерного сканера 1 в цифровой формат.
3. После обработки информации аналого-цифровой преобразователь 2 передает данные об исследуемом объекте по сигналу 9 в фильтр 3, который производит очистку сканированного изображения от зашумлений.
4. Фильтр 3 передает обработанное изображение в запоминающее устройство 4 по сигналу 15, которое сохраняет изображение исследуемого объекта. Также с входного интерфейса 5 по сигналу 11 в запоминающее устройство 4 вводится номер исследуемого объекта (номер исследуемого объекта может присваиваться в автоматическом режиме). Таким образом, формируют базу данных изображений различных объектов исследования.
II.) В случае повторного подвода объекта исследования для обнаружения изменений в структуре материала:
1. С входного интерфейса 5 на запоминающее устройство 4 передается сигнал 11 о повторном подводе исследуемого объекта, содержащий информацию о номере исследуемого объекта (если нет номера, то по связи 11 подается сигнал об автоматическом поиске похожего изображения).
2. К устройству подводится исследуемый объект, который сканируют лазерным сканером 1.
3. Полученные данные (изображения поверхности) с лазерного сканера 1 передаются по сигналу 8 на аналого-цифровой преобразователь 2, в котором преобразуется аналоговый выходной сигнал лазерного сканера 1 в цифровой формат.
4. С аналого-цифрового преобразователя 2 подается сигнал 9 на фильтр 3 для фильтрации зашумлений.
5. Фильтр 3, очистив изображения от шумов, передает обработанное изображение в компаратор 6 по сигналу 16.
6.а. Запоминающее устройство 4, получив сигнал 11 от входного интерфейса 5 о поиске изображения, производит поиск изображения по номеру. После нахождения изображения данные о нем передаются по сигналу 13 на компаратор 6. Если изображение не найдено по номеру, то выдается сигнал 12 на выходной интерфейс 7 об отсутствии изображения запрашиваемого объекта исследования.
6.b. Если на запоминающее устройство 4 подан сигнал об автоматическом поиске похожего изображения объекта исследования, то запоминающее устройство 4 производит поиск изображений объектов исследования, идентичных с заданной погрешностью (погрешность задается оператором) изображениям, переданным от компаратора 6 по связи 14. При этом вначале запоминающее устройство 4 подает сигнал 13 на компаратор 6 о запросе изображений объекта исследования, которые необходимо искать, а затем компаратор 6 передает по сигналу 14 в запоминающее устройство изображения поверхности текущего объекта исследования. После нахождения изображения данные о нем передаются по сигналу 13 на компаратор 6. Если изображение не найдено по номеру, то выдается сигнал 12 на выходной интерфейс 7 об отсутствии запрашиваемого изображения.
7. Компаратор 6, получив сигнал 16 от фильтра 3 и сигнал 13 от запоминающего устройства 4, сравнивает два изображения путем математической обработки изображений. Формула расчета остаточного ресурса:
Figure 00000002
где n0 - вектор текущего значения количества дефектов на каждом масштабном уровне;
Figure 00000003
- исходное значение вектора количества дефектов на соответствующих уровнях материала объекта исследования; I - единичный вектор; n* - вектор предельного количества дефектов, при котором дальнейшая эксплуатация объекта исследования невозможна (рассчитывается и вводится экспертом). После расчета компаратор 6 передает данные расчета по связи 17 на выходное устройство 7.
На фиг. 2 представлено изображение поверхности конструкционной стали, полученное с помощью электронного микроскопа, увеличенное в 100 раз.
На фиг. 3 представлено изображение, полученное с помощью контроллера оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью.

Claims (1)

  1. Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью, содержащий фильтр, запоминающее устройство, компаратор, выходной интерфейс, второй выход компаратора связан со вторым входом выходного интерфейса, отличающийся тем, что в него введены лазерный сканер, аналого-цифровой преобразователь, входной интерфейс, при этом выход лазерного сканера связан с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя связан со вторым входом фильтра, первый выход входного интерфейса связан с первым входом фильтра, второй выход входного интерфейса связан с первым входом запоминающего устройства, первый выход фильтра связан с третьим входом запоминающего устройства, второй выход фильтра связан со вторым входом компаратора, первый выход запоминающего устройства связан с первым входом выходного интерфейса, второй выход запоминающего устройства связан с первым входом компаратора, первый выход компаратора связан со вторым входом запоминающего устройства.
RU2016138993A 2016-10-03 2016-10-03 Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью RU2650733C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138993A RU2650733C2 (ru) 2016-10-03 2016-10-03 Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138993A RU2650733C2 (ru) 2016-10-03 2016-10-03 Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016138993A RU2016138993A (ru) 2018-04-03
RU2016138993A3 RU2016138993A3 (ru) 2018-04-03
RU2650733C2 true RU2650733C2 (ru) 2018-04-17

Family

ID=61866790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138993A RU2650733C2 (ru) 2016-10-03 2016-10-03 Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650733C2 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5774575A (en) * 1995-01-12 1998-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Inspection apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the inspection apparatus
JP3729154B2 (ja) * 2002-05-10 2005-12-21 株式会社日立製作所 パターン欠陥検査方法及びその装置
US7295305B2 (en) * 2003-09-18 2007-11-13 Hitachi High-Technologies Corporation Method and its apparatus for inspecting a pattern
US7460220B2 (en) * 1994-10-07 2008-12-02 Renesas Technology Corporation Manufacturing method of semiconductor substrate and method and apparatus for inspecting defects of patterns of an object to be inspected
US7620232B2 (en) * 2004-05-07 2009-11-17 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for pattern inspection
US7911601B2 (en) * 2001-07-27 2011-03-22 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for inspecting pattern
RU2010116329A (ru) * 2010-04-23 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сооб Способ прогнозирования остаточного ресурса металлических изделий и устройство для его осуществления
US8253934B2 (en) * 2001-09-13 2012-08-28 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for inspecting a pattern formed on a substrate
US20140192353A1 (en) * 2008-09-10 2014-07-10 Hitachi High-Technologies Corporation Inspection apparatus

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460220B2 (en) * 1994-10-07 2008-12-02 Renesas Technology Corporation Manufacturing method of semiconductor substrate and method and apparatus for inspecting defects of patterns of an object to be inspected
US5774575A (en) * 1995-01-12 1998-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Inspection apparatus, and exposure apparatus and device manufacturing method using the inspection apparatus
US7911601B2 (en) * 2001-07-27 2011-03-22 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for inspecting pattern
US8149395B2 (en) * 2001-07-27 2012-04-03 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for inspecting pattern
US8253934B2 (en) * 2001-09-13 2012-08-28 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for inspecting a pattern formed on a substrate
JP3729154B2 (ja) * 2002-05-10 2005-12-21 株式会社日立製作所 パターン欠陥検査方法及びその装置
US7295305B2 (en) * 2003-09-18 2007-11-13 Hitachi High-Technologies Corporation Method and its apparatus for inspecting a pattern
US7620232B2 (en) * 2004-05-07 2009-11-17 Hitachi High-Technologies Corporation Method and apparatus for pattern inspection
US20140192353A1 (en) * 2008-09-10 2014-07-10 Hitachi High-Technologies Corporation Inspection apparatus
RU2010116329A (ru) * 2010-04-23 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сооб Способ прогнозирования остаточного ресурса металлических изделий и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016138993A (ru) 2018-04-03
RU2016138993A3 (ru) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5587700B2 (ja) 溶接部における欠陥のタイプ及び重度を分類するための方法及びシステム
EP2703806B1 (en) Non-destructive evaluation methods for aerospace components
RU2521720C1 (ru) Способ и устройство для получения изображения зоны сварки
US11022584B2 (en) Method and apparatus for scanning a test object and correcting for gain
WO1999044051A1 (en) Laser-ultrasound spectroscopy apparatus and method with detection of shear resonances for measuring anisotropy, thickness, and other properties
Courtney et al. Factors affecting the ultrasonic intermodulation crack detection technique using bispectral analysis
CN101620203B (zh) 基于小波理论的机械设备缺欠超声检测设备
US20130088724A1 (en) Method and apparatus for the inspection of sandwich structures using laser-induced resonant frequencies
KR101830461B1 (ko) 기계 부품 내부에 존재하는 결함의 방향을 측정하기 위한 방법 및 그 장치
KR101351231B1 (ko) 레이저-초음파 시스템의 분광 특성화를 위한 방법 및 장치
KR20100121818A (ko) 배관 마모 모니터링 시스템 및 그 방법
CN110779927A (zh) 一种基于超声调制的亚表面缺陷检测装置及方法
CN112666254B (zh) 基于智能视觉和大数据的玻璃幕墙服役状态的主动安全检测方法
RU2650733C2 (ru) Контроллер оценки и прогнозирования сохраняемости объектов со структурной неоднородностью
CN111665296B (zh) 基于emat测量超声换能器三维辐射声场的方法及装置
US20080236288A1 (en) Inspection systems and methods for detection of material property anomalies
CN113155967A (zh) 一种相控阵非线性激光超声检测系统
Her et al. 3D surface profile construction and flaw detection in a composite structure
Lozak et al. Phase statistics and spectral analysis of ultrasonic signals for CFRP component assessment
Donskoy et al. N-scan: New vibromodulation system for detection and monitoring of cracks and other contact-type defects
Imano Detection of drilled hole on subsurface of aluminum plate with rayleigh ultrasonic wave field by laser probing
KR100485450B1 (ko) 초음파 탐상 시험 장치 및 그 제어방법
CA2850839A1 (en) Method and apparatus for scanning a test object
Tortora et al. Past, present, and futures of non destructive techniques
Basiri et al. A Successive Wavenumber Filtering Approach for Defect Detection in CFRP using Wavefield Scanning