Визуально-измерительный контроль — базовый метод диагностики объекта неразрушающим способом

Особенности организационных характеристик

Сам процесс состоит их двух составляющих: визуального осмотра и измерения геометрии обследуемого объекта или определенной области. Как первая часть, так и вторая очень сильно зависят от человеческого фактора, поэтому измерения проводят только аккредитованные специалисты, имеющие опыт и знающие особенности металлической или иной исследуемой структуры.

Внимание! Обращаем внимание на правильное название: вместо часто встречающегося «визуально-измерительного контроля» правильно использовать точное – «визуальный И измерительный контроль». Такое употребление профессиональное и именно в таком виде используется в руководящей документации:

• РД 03-606-03;
• СТО Газпром 2-2.3-251-2008;
• РД-25.160-10;
• КТН 016-15.

Визуальный осмотр выполняется как первично, так и параллельно измерительному. Характер проверяемых параметров существенно отличается. При визуальном осмотре выявляются такие факторы:

• особенности, принадлежащие определенному типу дефектов;
• характер повреждения;
• примерное время повреждения;
• целостность и состояние поверхности;
• наличие коррозии.

При измерении проводится проверка геометрии, качества поверхности. После чего эти данные сравниваются с нормативной документаций, разработанной конкретно для данного объекта.

Ценовая составляющая делает визуальный измерительный контроль самым доступным, поскольку здесь используются несложные измерительные инструменты и по большей части аналитика. Широкая область применения именно этого метода неразрушающего контроля (НК) определяется:

• Высокой эффективностью (знания о свойствах металла позволяют определить большинство дефектов поверхности и сварных соединений визуально).
• Использованием простых и недорогих инструментов (относительно сложного оборудования).
• Оперативностью.
• Доступностью применения (диагностировать можно поверхности всех видов материалов, конфигураций, в различных условиях).

Из недостатков метода можно озвучит такие как большая зависимость от человеческого фактора и осмотр непосредственно поверхности. Исследования микроструктуры и залегающих дефектов возможно только при более глубоком изучении с использованием ультразвука, рентгенографии, спектрального анализа, радиографии.

Когда используется визуальный и измерительный контроль

ВИК используется при изготовлении изделий из всех материалов (пластик, дерево и т. д.), но максимально строгий контроль проводится для металлических конструкций, начиная от небольших изделий и заканчивая крупными промышленными объектами (трубопроводы, резервуары, каркасы, грузоподъемные механизмы и пр.). Многообразие технических свойств металла обеспечивается не только комбинациями химических элементов, но способами обработки. Сплавы и металлы представляют собой сложные многокомпонентные соединения с большой вариантностью по физико-химическим свойствам и вариантов их обработки большое количество. Поэтому для получения качественных изделий нужно обеспечить 2 условия:

1. четкое выполнения технологических инструкций при изготовлении изделия;
2. контроль сырья, работ, заготовок, технических условий и т. д. на всех этапах производства: от подготовительного до завершающего.

Выполнение второго условия это и есть визуальный и измерительный контроль. Что характерно для этого метода так это то, с его помощью обеспечивается минимально возможное получения брака. В изделиях, к которым не предъявляются высокие требования к изучению микроструктуры сварного шва, механических видов соединения, поверхности, визуальный и измерительный контроль является единственно используемым методом. Контроль состоит из двух этапов:

1. Визуальный – при помощи увеличительного стекла, с разрешением в 2-6 раз;
2. Измерительный – при помощи измерительных приборов (штангенциркуля, линейки, специально разработанных шаблонов под конкретные задачи).

Если необходимо, то используют более углубленный анализ, так же методами неразрушающего контроля, но уже с помощью сложного узкоспециализированного оборудования. Применяется оно локально и чаще всего для изделий, к которым предъявляются высокие эксплуатационные характеристики на особо опасных объектах. Такое обследование дорогое и максимально эффективное, поскольку позволяет изучить микроструктуру металла и выявить скрытые опасные дефекты (особо опасные – усталость металла, флокены, микротрещины).

Но в любом случае для изделий, которые относятся к категории особо опасных объектов (перечислены в приложении №1 ПБ 03-372-00), и к которым применимо дополнительное изучение структуры металла более сложными методами – ВИК является первичным.

Задачи визуального и измерительного контроля

Работы, на которых проводится ВИК носят разный характера. Это производство готовой продукции и полуфабрикатов (фасонный, листовой прокат, литье заготовок, слябов, изделий), сборка и монтаж новых конструкций (все виды сварки), проведение ремонтных или укрепляющих операций, проверка состояния в процессе эксплуатации. Но, независимо от того на каком этапе проводятся освидетельствования, их цель состоит в подтверждении соответствия изделий, заготовок, элементов соответствию ГОСТ, ТУ и прочей нормативной документации:

• Выявлении деформации, трещин, свищей в процессе эксплуатации.
• Определении причин получения брака для последующего устранения при изготовлении изделий или на подготовительном этапе монтажных, сварочных работ – расслоение, забоины, закаты, раковины, зацепы, торцевую рванину (после рубки), ромбичность, плены.
• Проверке на качество при приемке сварочных работ – прожоги, неметаллические включения (флюсовые, шлаковые, вольфрамовые), размер и качество околошовной зоны.
• Определение размеров дефектов (ширина, глубина залегания, допустимое количество на площадь и т. д.).
• Проверка геометрических параметров – соосность расположения, точность угла, зазоры, смещения.

После выявления признаков и устранения проблем (это может быть неправильная работа оборудования, ведение технологического режима) проводится вторичная проверка.

Схема проведения контроля

Процедура ВИК разрабатывается каждым предприятием индивидуально и под конкретный объект на основании первичной документации: стандартов, инструкции к оборудованию, технических характеристик (сырья, материалов, полуфабрикатов), требований ТБ и т. д. Разработанная таким образом руководящая документация регламентирует основные этапы:

1. Изучение РД определение норм отбраковки и оформление наряд-допуска на работы.
2. Подготовка поверхности (при необходимости): удаление следов эксплуатации или предыдущей операции (брызги металла, шлака, ржавчина, масло, пыль). При подготовке сложного объекта (оборудование, трубопровод, сосуды под давлением, резервуары и пр.) – вывод из эксплуатации (отсоединение его от напряжения, освобождение от рабочей среды, охлаждение), зачистка от изоляции. При проведении контроля внутренней структуры методом дефектоскопии необходимо уменьшить шероховатость поверхности (для ультразвука она составляет не более Ra 6.3, капиллярном – Ra 3,2).
3. Непосредственно осмотр и замеры. Первично они проводятся на подготовительном этапе и для каждой технологической операции, определяется свой перечень параметров. При подготовке к сварочным работам имеет значение смещение и состояние кромок, перекрытие элементов, расположение проволочного флюса. Особе внимание обращается на маркировку свариваемого металла, расходников и настроек аппаратуры. При принятии – геометрия шва и околошовной зоны, выпуклость и/ или вогнутость, высота шва, чешуйчатость и т. д. Для труб (перед сваркой) проверяется овальность, кривизна, длина и толщина стенки по всему объему). Для литьевых форм (готовые изделия, поковки, слябы и т.д.), а также фасонного и листового проката существуют свои классификаторы брака. — Большое значение идентификации дефектов и их измерения уделяется при обучении, кроме того существует большое количество вспомогательной визуальной документации (фотоальбомы, методические инструкции и пособия).
4. Фиксирование. Итоги проверки должны быть задокументированы в акте/ заключении/ протоколе (форма утверждается индивидуально каждым предприятием) с указанием Ф.И.О. проверяющего и номером удостоверения, фактических значений, названия и номера объекта. Так же указывается шифр РД, номер наряда-допуска, данные руководителя. Дополнительно все дублируется в журнале учета и информационной системе. Непосредственно запись о дефектах должна содержать полное описание: местоположение, размеры, вид.
5. После ВИК при подготовительных работах на самих объектах могут быть сделаны уточняющие записи для исполнительного персонала.

ВИК проводится на каждом этапе работ. Это позволяет убедиться в отсутствии брака и обеспечивает высокое качество изделия.

Инструменты для визуального и измерительного контроля

Внимание! Каждый из инструментов первично проходит метрологическую проверку на соответствие ГОСТ в органах стандартизации и вносится в реестр СИ. На прибор составляется подтверждающий документ (паспорт, свидетельство, сертификат) утвержденной формы. В процессе эксплуатации инвентарь проходит обслуживание, а через указанный период и поверку, которая подтверждает точность систем измерения.

Индикаторный прибор	Опорная планка для индикаторного прибора	Приспособление «Струна»

В перечень входят приборы оптические и измерительные. Универсальные средства измерения – это линейки со стандартными штрихом, ленты, угольники, сравнительные шаблоны, люксметры и профилографы. Возможно использование инструментов или приборов с улучшенными метрологическими показателями, а также с уникальными свойствами. Для подготовки поверхности к осмотру используются металлические, синтетические щетки. Для несения надписей – мел, маркер, битум для горячей поверхности.

1. Линейка и рулетка. Изготавливаются из углеродистой с коррозионной защитой или нержавеющей стали (для измерения уровня в агрессивных средах) по ГОСТ 7502-98; ГОСТ 427-75.
2. Угольник стальной плоский. В стандартном исполнении предлагаются углы 45, 60, 90, 120 градусов. ГОСТ 3749-77.
3. Шаблоны радиусные. Предназначены для проверки выпуклости или вогнутости поверхности. Состоит из пластин с уже заданным радиусом кривизны. ГОСТ 4126-82.
4. Щупы стальные. Представляют собой набор стальных пластин h 0,02-1,0 мм. Используются для определения зазоров между плоскостями и/ или элементами. ГОСТ 882-75.
5. Разработаны также и специализированные наборы под конкретные цели, например, для сварщиков. Основная цель – проверка качества деталей и непосредственно самого шва: ширина, угол соединения, выпуклость, катет угла, глубина подреза, усиление и т. д. Из отечественных наборов можно отметить УШС-2/ 3/ 4, УШК-1, Шаблон Ушерова-Маршака, импортных – WG01/ 1/ 2+, V-WAC, Skew-T и др.
6. Штангенциркуль. ГОСТ 169-90. Допускается использование улучшенного варианта с электронным табло. Микрометры ГОСТ 6507-90.
7. Профилограф используется для замера волнистости и шероховатости. ГОСТ 19300-86.
8. Шаблоны шероховатости поверхности. Такие измерения проводятся методом сравнения, для чего к изучаемой поверхности подбирается наиболее идентичная пластина (шаблон). ГОСТ 9378-93.

К оптическим относятся увеличительные стекла с масштабом увеличения до 6 раз.

1. Люксметр. Измерение степени освещения. ГОСТ Р8.865-2013.
2. Просмотровая лупа. Кратность увеличения 2-6 раз.
3. Измерительная лупа. Встроенная шкала позволяет делать замеры как линейные, так и угловые. ГОСТ 25706-83.
4. Фотоаппарат.
5. Осветительные приборы стационарные и переносные.
6. Зеркала. Для осмотра удаленных и труднодоступных зон.

Люксметр	Просмотровая лупа	Измерительная лупа

Самые современные приборы для ВИК совмещают в себе и визуальный и измерительный метод. Нередко используется и видео/ фото фиксация. Это электронные видеоскопы, бароскопы, фиброскопы. Они делают возможным осмотр труднодоступных мест, одновременно увеличивая точность показаний, исключая человеческий фактор. Несмотря на то что оборудование дорогостоящее, в определенных условиях это единственно возможный способ контроля.

Выбор используемых инструментов определяется индивидуально, исходя из требований руководящей документации, технологии, техники безопасности на рабочем месте и т. д. Учитывается также необходимая степень точности измерений, стоимость самого оборудования и его обслуживания.

Подготовка специалистов ВИК

Главным достоинством визуального и измерительного контроля считается его доступность во всех аспектах. Немаловажным является и быстрая подготовка кадров. Лаконичное теоретическое обучение с минимум расчетов и формул (в отличие от подготовки с работой сложный оптических приборов, ультразвукового или рентген оборудования). В основном акцент делается на практические занятия, которые способствуют легкому «вливанию» в процесс и быстрому усвоению знаний.

Обучение проходит либо на специализированных курсах, либо на рабочем месте с обязательным прохождением последующей аттестации. Присвоение одного из трех квалификационных уровней происходит по итогам экзаменов либо поэтапно после периодической аттестации.

ВИК – это метод, в котором человеческий фактор имеет большое значение, поэтому и качеству обучения уделяется большое значение. Поскольку это защита от грубых нарушений и получения брака, то персоналу ставится более обширная программа, нежели выполнение однотипной функции. Так специалист 2 уровня должен владеть следующей информацией:

• Знать и понимать классификацию видов неразрушающего контроля.
• Хорошо знать объект контроля и понимать принцип его работы – конструктивные особенности оборудования, сквозную технологию, мощности оборудования, участки (оборудование) с наибольшими и наименьшими нагрузками – чтобы определять места с высокой вероятностью дефектов.
• Понимать физические основы и принципиальное устройство контроля. Знать основную первичную документацию (стандарты, ТУ), а также непосредственно руководящую документацию (действующие методики, инструкции, положения, технологические карты).
• Разбираться в используемых средствах и системе измерения, а также образцах, уметь рассчитывать параметры дефектов с учетом погрешности СИ.
• Подбирать инструменты для выполнения определенной задачи.
• Знать правило заполнения документации (наряд-допусков, актов, предписаний и т. д.).
• Знать перечень дефектов, их параметры, допуски и природу появления.
• Уметь организовать рабочее место, знать и выполнять правила техники безопасности.

Визуальный измерительный контроль, наряду с производственными линиями и технологиями претерпевает изменения. Это заключается в использовании совершенствующегося оптического оборудования, диодного освещения, автоматизированного и компьютерного сопровождения. На многих производствах с целью улучшения качества проверки, а также экономии времени процесс контроля частично автоматизирован. Но, несмотря на появление улучшающих факторов его нельзя исключить полностью. Поэтому целью всегда будет стремление улучшить качество проверки, минимизировать погрешность и повысить точность с целью предотвратить брак и некондицию.

Визуальный метод неразрушающего контроля | журнал, пратика.

Визуальный метод неразрушающего контроля

Данный метод контроля, вероятно, является наиболее недооцененным и часто неправильно используемым методом проверки сварки. Из-за своей простоты и отсутствия сложного оборудования потенциал этого метода проверки часто недооценивается. Визуальный осмотр сварки часто может быть самым простым и обычно наименее затратным. При правильном проведении этот тип проверки часто такой подход станет хорошим методом, который позволит решить проблемы со сваркой еще до их появления. При этом качество сварки на предприятии значительно вырастет.

Имея план контроля заранее, нам необходимо определить наиболее подходящие области для применения нашей проверки.

Нашим предприятиям необходим план работы по предупреждению проблем, в сварочном производстве, а не попытки обнаружить проблемы, которые могли возникнуть, а могли и нет.  Сложность состоит в том, что визуальный контроль, все используют только для проверки сварных швов. То есть в том момент, когда сварка уже завершена и считается, что возможно получился дефект.

Нужно использоваться визуальный метод неразрушающего контроля непосредственно пред сваркой швов.

3 важных функции визуального контроля:

Важно: Первое, наименее часто реализованное на предприятиях, это проверка перед сваркой.

Этот тип проверки даёт шанс не допустить проблемы еще до момента, когда они проявятся в реальной мире, т.е. будет испорчен сварной шов.

Второе: заранее подготовленные процессуальные требования по сварке, могут во многом предотвратить появления повреждения сварного шва, его браковки.

Последнее, использования визуального осмотра после завершения сварки, скорее всего полностью исключит возможность сдать испорченный сварной шов.

Давайте подробнее остановимся на этих этапах контроля.

Приготовление перед сваркой (проверка) визуальным методом неразрушающего контроля.

Эта проверка проводится до начала операции сварки. Этот тип проверки обычно связан с проверкой параметров и последующей подготовкой сварочного соединения, все это будет невозможно изменить, когда деталь будет приварена, именно поэтому эта очень важная часть контроля.

Эта часть контроля, лучшая с точки зрения внедрения визуального контроля и его средств, которые могут предотвратить дефектную сварку.

Вот некоторые области проверки, которые осуществляются у нас на предприятии, перед сваркой – это проверка готовности стыка / настройка перед сваркой.

Сюда включается, как вариант, проверка размеров корневых отверстий. Слишком узкие отверстия для корней скорее всего приведут к проблемам с заходом корней. Большие корневые отверстия вызовут чрезмерное проникновение.

Углы скоса сварного паза, если они если они очень маленькие скорее всего приведут к отсутствию плавления, а если они большие то, приведут к искажению соединения из-за перегрева и чрезмерного напряжения усадки.

Выравнивание соединения (смещение конструкции) приведёт к затруднениям при создании надежного шва и концентрации напряжений в его месте, что повысит усталость ресурса.

Отшлифованная сварочная поверхность плиты и ее чистота, необходима очистка перед работой, всегда критически важны. Недостаточная очистка или недостаточная шлифовка стыков обязательно вызовут дефекты в сварном шве, такие как пористость.

Проверка обязательная должна состоять из ознакомления с документацией, техническими характеристиками, аттестацию сварщика и методов, которые будут использоваться для сварки.

Визуальный смотр во время работы

Это проверка, которая проводится в процессе сварки и касается главным образом требований спецификации процедуры. Проверка включает такие элементы, как методы межпроходной зачистки, контролирование межпроходной температуры нагревания, контроль за током сварки, скорость хода сварки, правильность использования защитного газа, контроль за газом и его расход, последовательность действий который делает сварщик.

Кроме того, в контрольные нормы также попадает и погода в которую выполняется работа, снег, ветер, дождь.

Осмотр после сварки – визуальный метод контроля

Эта проверка обычно необходима для определения целостности готового сварного шва. Почти все методы неразрушающего контроля могут использоваться после процесса сварки. Однако, даже если сварное соединение должно исследоваться любым методом неразрушающего контроля, как то радиографическому контролю или ультразвуковому контролю, сначала нужно провести визуальный осмотр.

Это необходимо делать потому, что визуальный осмотр может помочь в понимании результатов, полученный от методов неразрушающего контроля.

Надо отметить что частые проблемы при сварке, которые легко визуально находятся это: недостаточные сварные швы, подрезка, перекрытие, растрескивание поверхности, пористость поверхности, недостаточное заполнение, неполное проникновение в корень, чрезмерное проникновение в корень, прожигание и чрезмерное армирование.

Заключение

Хороший план проверки визуального осмотра даёт нам отличную возможность убрать проблемы до их появления. Нам почти нечего не придётся исправлять и переделывать, если мы будем идти по подготовленной процедуре.

Визуальный осмотр сварки часто может обеспечить экономичный подход по определению качества сварного шва. А качественный и дорогостоящий контроль можно оставить экспертам.

 

Визуально-измерительный контроль

Сущность визуально-измерительного метода неразрушающего контроля

 

Визуальный и измерительный контроль (ВИК) относится к числу наиболее дешевых, быстрых и в тоже время информативных методов неразрушающего контроля. Данный метод является базовыми и предшествует всем остальным методам дефектоскопии.

Внешним осмотром проверяют качество подготовки и сборки заготовок под сварку, качество выполнения швов в процессе сварки, а также качество основного металла.

 

Цель визуального контроля

 

Цель визуального контроля – выявление вмятин, заусенцев, ржавчины, прожогов, наплывов, и прочих видимых дефектов.

Визуальный и измерительный контроль может проводиться с применением простейших измерительных средств, в том числе невооруженным глазом или с помощью визуально-оптических приборов до 20-ти кратного увеличения, таких как лупы, эндоскопы и зеркала. Несмотря на техническую простоту, основательный подход к проведению визуального контроля, предусматривает разработку технологической карты — документа, в котором излагаются наиболее рациональные способы и последовательность выполнения работ.

Нормативная документация для визуального контроля

 

Проведение измерительного контроля регламентируется инструкцией по визуальному и измерительному контролю РД 03-606-03. В инструкции содержатся требования к квалификации персонала, средствам и процессу контроля, а также к способам оценки и регистрации его результатов.

Визуальный и измерительный метод контроля при оценке состояния материала и сварных соединений в процессе эксплуатации технических устройств и сооружений выполняют в соответствии с требованиями руководящих документов (методических указаний) по оценке (экспертизе) конкретных технических устройств и сооружений.

 

Комплектация набора для проведения ВИК

Основной набор средств визуального контроля входит в состав набора ВИК, в стандартную комплектацию набора входят: шаблоны сварщика УШС-2 и УШС-3, шаблон Красовского УШК-1, угольник, штангенциркуль, фонарик, маркер по металлу, термостойкий мел, лупа измерительная, набор щупов № 4, наборы радиусов № 1, № 3, рулетка, линейка, зеркало с ручкой. Допускается применение других средств контроля при наличии соответствующих инструкций и методик их применения.

Требования к персоналу для проведения контроля

 

К проведению визуально-измерительного контроля допускаются только квалифицированные специалисты, аттестованные в соответствии с правилами аттестации персонала в области неразрушающего контроля – ПБ 03-440-02. Аттестацию специалистов неразрушающего контролю, проводят независимые органы по аттестации персонала в сфере НК.

 

Преимущества визуально-измерительного метода неразрушающего контроля

 

• простой и доступный метод;
• при сборе информации о качестве конструкции позволяет получить до 50% от всего объема;
• не трудозатратный и не требует дорогостоящего оборудования;
• легко подвергается проверки и повторному проведению.

 

Недостатки ВИК

 

• человеческий фактор, который влияет на 100% результатов;
• низкая достоверность полученных результатов, субъективность;
• используется только для поиска крупных дефектов (не менее 0,1 – 0,2 мм) и подозрений на возможные;
• ограниченность исследования только видимой частью конструкции;
• важна техническая грамотность сотрудников, которые должны правильно подобрать методику измерения, сравнительный шаблон или нормативы и дать точную оценку результатам измерения.

 

Оборудование для проведения визуально-измерительного контроля

При проведении визуального и измерительного контроля персонал лаборатории неразрушающего контроля ООО «Эталон» использует сертифицированные комплекты ВИК-1 и ВИК «Эксперт».

Визуальный осмотр — кратчайший путь к снижению затрат и повышению надежности производства электроники

Электронные продукты широко применяются в бытовой электронике, телекоммуникационной электронике, промышленной управляющей электронике, военной и аэрокосмической электронике. Все они играют важную роль во всех сферах жизни людей и даже некоторые из них связаны с жизнью людей. Хотя электронные продукты можно разделить на несколько категорий, как указано выше, они в основном используют один и тот же производственный процесс.По сути, производство электроники в основном состоит из четырех элементов: компонентов, PWB (печатная монтажная плата), SMT (технология поверхностного монтажа) и технологии AI (автоматическая вставка) и сборки. Электронные компоненты сначала прикрепляются к печатным платам с помощью технологии SMT и / или AI, а затем несколько электронных секций объединяются вместе для создания конечных продуктов.

Необходимо утверждать, что так называемый визуальный осмотр, упомянутый в этой статье, относится к производственному контролю с помощью устройств визуального контроля, таких как устройства захвата изображения.Посредством усиления изображения, захвата символов или обработки изображений будет проводиться сравнение практических продуктов и исходных данных, чтобы гарантировать качество продукта. До сих пор типичные устройства для визуального контроля включают микроскоп, видеоувеличение, оборудование для проверки паяльной пасты, AOI (автоматизированный оптический прибор) и многие другие. Однако визуальный осмотр невооруженным глазом исключен.

Постепенное развитие технологий ведет к непрерывному совершенствованию технологий производства электроники.В результате электронные продукты имеют тенденцию становиться миниатюрными, а уплотнения становятся все более выпуклыми. Более того, по мере того, как компоненты уменьшаются в размерах, а печатные платы (печатные платы) должны принимать соединения с более высокой плотностью соединений, плотность монтажа резко возрастает, что приводит к все более высоким требованиям к качеству продукции. Таким образом, проверка качества продукции в процессе электронного производства никогда не бывает незначительной.

Помимо потенциальной тенденции современной электроники, визуальный контроль с помощью устройств визуального контроля демонстрирует больше достоинств, чем традиционный осмотр невооруженным глазом.
• Осмотр невооруженным глазом утомляет при низкой эффективности.

• Невооруженным глазом не удовлетворяются требования к проверке миниатюрных компонентов.

Удаленный визуальный осмотр (RVI) | Инспекционная

Удаленный визуальный осмотр (RVI) — это метод неразрушающего контроля , созданный в 1970-х годах, который использует различные типы видеозондов, видеоборескопов, дистанционно управляемые камеры, роботов-обходчиков и другие специализированные инструменты для удаленного исследования компонентов для Коррозия и повреждения .Существует несколько различных методов RVI, которые можно использовать для проверки различного оборудования.

В своей основной форме система RVI состоит из линзы и осветительного источника света, оба из которых подключены к светопропускающему удлинителю, на конце которого прикреплен окуляр. Однако большинство современных дизайнов более сложны. Некоторые из них используют волоконную оптику или дистальные светодиоды в качестве источников света. Бортовые компьютеры также могут использоваться для улучшения функциональности систем.

Три метода RVI

Три основных метода RVI: (1) сравнительное измерение, (2) стерео измерение и (3) теневое измерение.

Сравнение измерений

Метод сравнительного измерения основан на известном контрольном размере на контрольном изображении, который используется для измерения других объектов в том же виде и в той же плоскости. Объект, используемый для определения контрольного размера, также может быть установлен производителем прибора или введен вместе с датчиком.Для этого метода точность сравнительного измерения зависит от двух факторов: расстояния от дистального конца бороскопа до объекта и степени перпендикулярности плоскости объекта к камере бороскопа.

Стерео измерение

С другой стороны, метод стереоизмерения, который также иногда называют измерением стереозонда, использует призму или двойную линзу для разделения изображений, что позволяет камере захватывать левый и правый виды с точным углом разделения.Затем положение курсоров, установленных пользователем, анализируется с помощью компьютерного алгоритма, и к ним применяется геометрия триангуляции для получения точных измерений. Точность этого метода зависит от расстояния между призмой или двойной линзой и от расстояния дистального конца бороскопа до измеряемого объекта. Резкость и контраст рассматриваемого изображения также очень важны для точности измерения. В отличие от других методов, стерео метод не зависит от перпендикулярности между плоскостью объекта и дистальным отводом видеоборескопа.

Измерение тени

Последний метод, измерение тени, основан на триангуляции тени на расстоянии от кончика до цели. Устройство, известное как наконечник для измерения тени, проецирует тень на исследуемую область. Таким образом, расположение и размер тени на результирующем изображении напрямую связаны с расстоянием от кончика до объекта. Обладая этой информацией, система измерения теней может точно рассчитать размер любых деталей или дефектов. Точность этого метода зависит от расстояния от дистального конца бороскопа до исследуемого объекта.Резкость и контраст изображения менее важны, чем при использовании стерео метода. Плоскость объекта должна быть перпендикулярной для некоторых типов измерений и может быть перекошена для других типов измерений.

Приложения RVI

RVI может быть использован для проверки различного оборудования, такого как котлы , паровые и газовые турбины, генераторы, теплообменники, и конденсаторы, резервуары и сосуды , вращающееся оборудование, сварные швы и системы трубопроводов на наличие дефектов и коррозии.Используемый с инструментами извлечения, RVI также имеет приложения для поиска и извлечения посторонних объектов.

Преимущества

Основным преимуществом RVI является то, что он позволяет проверять большинство систем и компонентов предприятия, не требуя входа в ограниченное пространство или разборки. Следовательно, это может быть значительно дешевле, чем другие методы. Точно так же это намного безопаснее, чем традиционные методы проверки, предполагающие отправку инспекторов в небезопасные условия.

Это определение неполное? Вы можете помочь, внося свой вклад.

Поделиться темой

Визуальный осмотр поверхности самолета с использованием дистанционно настраиваемого робота-альпиниста и усовершенствованной техники глубокого обучения

Осмотр поверхности самолета включает обнаружение дефектов поверхности, вызванных коррозией, а также трещин и пятен от разливов нефти, смазки, отложений грязи и т. Д.В обычном процессе осмотра поверхности самолета выполняется визуальный осмотр человека, который занимает много времени и неэффективен, тогда как роботы с бортовыми системами обзора могут безопасно, быстро и точно осмотреть обшивку самолета. В этой работе предлагается модель обнаружения дефектов и пятен на поверхности самолета с использованием реконфигурируемого альпинистского робота и усовершенствованного алгоритма глубокого обучения. Реконфигурируемый дистанционно управляемый робот, названный «Kiropter», предназначен для захвата изображений поверхности самолета с помощью встроенной камеры RGB.Для обнаружения пятен и дефектов по этим изображениям предлагается усовершенствованная платформа SSD MobileNet. В структуру глубокого обучения SSD MobileNet включен фильтр обнаружения периодических образов на основе самофильтрации, позволяющий улучшить обнаружение пятен и дефектов на изображениях обшивки самолета. Модель была протестирована с использованием реальных изображений поверхности самолета, полученных с Boeing 737, и поверхности компактного самолета с помощью дистанционно управляемого робота. Результаты экспериментов доказывают, что усовершенствованная платформа SSD MobileNet обеспечивает повышенную точность обнаружения поверхностных дефектов и пятен самолета по сравнению с традиционными моделями.

1. Введение

Осмотр обшивки самолета необходим в рамках Программы предотвращения и контроля коррозии (CPCP) для обеспечения структурной целостности самолета [1]. Согласно CPCP, самолет должен содержаться в полной чистоте от отложений, содержащих загрязняющие вещества, такие как масло, смазка, грязь и другие органические или инородные материалы, чтобы предотвратить потенциальный риск коррозии, разрушения уплотнений и пластиковых компонентов в самолете. Кроме того, после плановой очистки самолета его следует тщательно осмотреть на предмет выявления неочищенных участков (обычно пятен) и дефектов поверхности.Во время очистки чистящее средство может нарастить эти дефекты, что может увеличить причиненный ущерб [1, 2].

Визуальный осмотр человека на сегодняшний день является наиболее широко используемым методом проверки поверхности самолетов [3, 4] согласно CPCP. Однако сложившаяся практика проникновения на корпус самолета для проведения инспекции поверхности вызывает у инспекторов вопросы безопасности. Это также отнимает много времени и временами оказывается неэффективным из-за усталости инспектора или скуки. Автоматизированные системы проверки обшивки самолета, основанные на методах компьютерного зрения, могут позволить инспектору безопасно, быстро и точно выполнить необходимый визуальный осмотр [3, 5, 6].Роботизированная помощь для осмотра обшивки самолета исследовалась в [4, 7–9]. Этим системам требуется гибкая роботизированная платформа с дистанционным управлением с различными возможностями передвижения для доступа к поверхности самолета и оптимальный алгоритм обнаружения для автоматического обнаружения пятен и дефектов на обшивке самолета.

Разработка роботизированной инспекционной платформы с хорошей адгезией, мобильностью и гибкостью является ключевой задачей. Обычно для проверки самолетов используются альпинистские роботы фиксированной морфологии.Они используют магнитные устройства, вакуумные присоски или силу пропеллера, чтобы удерживаться и подниматься по поверхности самолета [8, 10–12]. Однако эти альпинистские роботы сталкиваются с трудностями при доступе к замкнутым пространствам из-за их менее гибкой конструкции [8, 9, 13]. Им также трудно преодолевать стыки и фюзеляж, перекрывающиеся друг с другом, что снижает их охват [9]. Реконфигурируемые роботизированные платформы могут получать доступ к замкнутым пространствам, пересеченной местности и труднопроходимым поверхностям за счет динамического изменения их формы и функциональности.В последнее время реконфигурируемая роботизированная платформа была широко разработана и развернута в различных приложениях, включая инспекции [14, 15], ремонт [16], уборку [17, 18] и космические приложения [19]. Kwon et al. [20] разработал реконфигурируемый робот для инспекции внутренних трубопроводов и осмотра канализационных трубопроводов. В [14] авторы разработали реконфигурируемый робот для осмотра мостов. Реконфигурируемые изменяющие форму роботы, основанные на алгоритме укладки тромино и тетромино, также были разработаны для мытья полов [21, 22].Робот для уборки пола обеспечивает лучшее покрытие площади пола, чем роботы с фиксированной морфологией.

Еще одним ограничением для метода визуального осмотра самолета является разработка алгоритма обнаружения для автоматического распознавания пятен и дефектов. В последнее десятилетие различные алгоритмы визуального осмотра применялись в области осмотра самолетов и обнаружения поверхностных дефектов. Эти алгоритмы визуальной проверки подразделяются на два типа, такие как традиционный визуальный контроль на основе обработки изображений [5, 23–25] и методы машинного обучения [26–31].Обычно традиционные алгоритмы используют элементарные характеристики, такие как границы, яркость, гистограмма и спектральные характеристики для обнаружения и сегментации дефектов [28]. Однако эти методы обработки изображений хорошо работают только в контролируемых средах и часто не работают в сложных реальных сценариях из-за шума и сложного фона. Более того, для различных дефектов пороговые значения, часто используемые в этих алгоритмах, необходимо отрегулировать, или может даже потребоваться переработать алгоритмы [28]. Алгоритмы на основе CNN были успешно реализованы в приложениях для обнаружения и проверки дефектов, включая обнаружение поверхностных трещин и дефектов [26–28, 30, 32], проверку солнечных панелей [33] и проверку очистки [34].Ча и Чой предложили использовать CNN [32] и метод Faster RCNN [29] для лучшего обнаружения трещин в бетонных и металлических поверхностях. Автор предлагает использовать Faster RCNN, который имеет более оптимизированную ограничивающую рамку для локализации трещин. Кроме того, автор также предлагает систему БПЛА для маркировки и локализации трещин в бетоне [35, 36].

Как правило, ключевой проблемой алгоритмов глубокого обучения для этого приложения является требование большого объема данных изображения и оптимального алгоритма предварительной обработки.Предварительная обработка играет жизненно важную роль, помогая сети распознавать малоконтрастные объекты и различать объекты со схожими характеристиками, такими как грязь, пятна и царапины на поверхности самолета, и все это при небольших затратах, которые ничтожны по сравнению с увеличением сложность архитектуры CNN [26]. Ли и др. включил алгоритм предварительной обработки с SSD MobileNet в приложение для обнаружения поверхностных дефектов. Здесь авторы используют гауссову фильтрацию, обнаружение краев и алгоритмы обнаружения Хафа по кругу, чтобы улучшить качество краев и отфильтровать шум из изображения [26].В [37] использовалась информация о границах для повышения точности обнаружения Faster RCNN в приложении для обнаружения дорожных знаков. Автор доказал, что информация о краях улучшила точность обнаружения и скорость отзыва Faster RCNN. Брендель и Бетге разработали модель CNN, названную BagNets, которая использует функцию локального изображения для достижения лучшего коэффициента обнаружения и хорошей чувствительности функции [38]. В [28] Tao et al. доказывают, что их компактные CNN обеспечивают лучшее обнаружение в обученной сети на основе текстур, чем изображение контента.

Чтобы преодолеть недостатки, упомянутые ранее, в этой статье предлагается реконфигурируемый робот на основе всасывания под названием «Kiropter» для проверки самолетов вместе с усовершенствованной платформой глубокого обучения SSD MobileNet для распознавания и классификации пятен и дефектов на поверхности самолета. Реконфигурируемый робот способен получать доступ к ограниченным областям, перекрывающимся стыкам и фюзеляжу на корпусе самолета, динамически изменяя его форму и функциональность. Фильтр обнаружения периодических образов на основе самофильтрации принят, как и в случае с платформой глубокого обучения SSD MobileNet, для эффективного улучшения результатов распознавания в малоконтрастных пятнах и дефектных областях на изображении кожи самолета.Эта статья организована следующим образом: соответствующая работа описана в Разделе 2. Раздел 3 описывает архитектуру и функциональность робота. Усовершенствованная модель проверки, основанная на глубоком обучении, описана в разделе 4. Результаты экспериментов приведены в разделе 5. Наконец, в разделе 6 представлены выводы и будущие работы. осмотр есть в литературе. Некоторые из этих работ посвящены разработке роботизированной платформы для проверки, а другие — алгоритму обнаружения.Siegel и Gunatilake [39] разработали модель проверки поверхности самолета на основе мобильной платформы проверки короны (CIMP), которая фиксирует изображения корпуса самолета и использует алгоритм компьютерного визуального контроля для распознавания дефектов на поверхности. Визуальный алгоритм состоит из схемы улучшения изображения на основе вейвлетов для выделения трещин и трехуровневой нейронной сети с прямой связью, состоящей из десяти входов, тридцати скрытых слоев и двух выходов для классификации трещин и коррозии.Усовершенствованный дистанционный визуальный осмотр обшивки самолета на основе роботизированной системы CIMP с использованием улучшенного алгоритма NN предложен Alberts et al. [40]. Здесь автор проектирует трехуровневую сеть (входной, скрытый и выходной слои) с 169 входными сетевыми узлами на основе узлов для различения здоровых и потрескавшихся участков поверхности самолета. Об автоматизированном визуальном осмотре самолета сообщает Rice et al. [24], где авторы используют камеру глубины, установленную на крыше, для сканирования поверхности самолета. Затем следует алгоритм подбора контура для визуализации дефектов, имеющихся на самолете.Mumtaz et al. [23] исследовали три алгоритма обработки изображений, чтобы различать трещины и царапины на обшивке самолета. Авторы протестировали нейронную сеть, контурное преобразование (CT) с классификатором скалярного произведения (DPC) и дискретное косинусное преобразование (DCT) с DPC и комбинацией DCT и CT с DPC. Среди трех DCT CT с комбинированными схемами DPC обеспечивает более высокую скорость распознавания. Jovacevíc et al. [5] разработали автоматизированную модель внешнего осмотра самолета для автономного мобильного коллаборативного робота (кобота) с использованием методов обработки 2D-изображений.Авторы используют маску ядра для удаления шума и улучшения текстуры на участках поверхности самолета. Алгоритмы преобразования Хафа (HT) и окружности обнаружения краев (EDC) используются для извлечения геометрических форм объектов на поверхности самолета (кислородный отсек, защелка обтекателя, воздухозаборное отверстие, двигатель и зонд Пито). используется для проверки изменения состояния. Shang et al. [41] разработал альпинистского робота для осмотра крыльев и фюзеляжа самолетов. Разработанная модель была разработана для проведения различных неразрушающих испытаний, включая вихретоковый контроль на предмет поверхностных трещин и подповерхностной коррозии, а также термографический контроль для обнаружения ослабленных заклепок.В [9] роботизированная система «змея рука» разработана для неразрушающей оценки удаленного доступа к самолетам (RANDE). Робот может проникать в ограниченное пространство в крыльях самолета и выполнять проверку на наличие трещин и дефектов. Инспекция самолетов с помощью реконфигурируемого робота и усовершенствованной схемы глубокого обучения — это новый подход, имеющий большой потенциал для исследований.

3. Предлагаемый метод

Функциональная блок-схема предлагаемой модели визуального контроля показана на рисунке 1. Она состоит из проверяющего робота (Kiropter) и усовершенствованного алгоритма проверки.В этом разделе сначала описывается структура и оборудование робота, а затем алгоритм, используемый для обнаружения пятен и дефектов.

3.1. Общий обзор

Kiropter представляет собой полуавтономную дистанционно управляемую роботизированную платформу 8W 2 D , показанную на Рисунке 1. Этот мобильный робот может перемещаться по поверхности самолета, используя его реконфигурируемую природу. Он построен на основе полимолочной кислоты (PLA) для конструкции, акрила толщиной 5 мм для основания и термопластичного полиуретана (TPU) для держателей электрических канальных вентиляторов (EDF).Платформа имеет длину 450 мм, ширину 200 мм и примерно 2 . Общий вес 21 кг. Колеса изготовлены из мягкой резины с высоким коэффициентом трения для увеличения сцепления с поверхностью самолета во время движения. Робот питается от 11 . 1 В, 42000 мАч, 45 куб.см LIPO-аккумуляторы, подключенные параллельно к устройствам.

3.2. Архитектура оборудования

На рисунке 2 показана архитектура оборудования робота Kiropter. Он состоит из четырех функциональных блоков, включая центральный блок управления (CCU), локомотивную систему, систему EDF и систему технического зрения.Робот общается по беспроводной сети и может управляться через графический интерфейс пользователя (GUI). Функциональное описание каждого блока приведено ниже.

3.3. Центральный блок управления

Центральный блок управления (CCU) питается от микроконтроллера Arduino Mega 2560. Он управляет интерфейсом беспроводной связи и генерирует необходимые управляющие сигналы для блока передвижения и блока изменения формы в соответствии с блок-схемой управления, показанной на рисунке 3.

3.4. Система локомотива

Передвижение робота Kiropter достигается за счет трех функций, включая сцепление, качение и трансформацию. Электрические турбины используются для сцепления, а серводвигатели используются для навигации по поверхности самолета и для трансформации. Электрические турбины управляются от CCU через контроллер бесщеточного двигателя HV75A. CCU генерирует требуемый сигнал PWM в приводной блок (HV75A) для регулировки скорости турбины.Для трансформации серводвигатель помещается в центральное сочленение робота. Он имеет крутящий момент 1 . 5 Нм и управляется асинхронно через CCU. С помощью серводвигателей робот может изменять свою форму под разными углами: 0 ° , 90 ° (на ортогональных поверхностях), 45 ° , -5 ° и -7 ° (Рисунок 4). Это позволяет ему перемещаться по труднопроходимым поверхностям, в частности между крылом самолета и корпусом за счет кривизны поверхности самолета.Таким образом, робот удерживает колеса в контакте с поверхностью, что имеет решающее значение для устойчивости платформы. Положение робота можно оценить, учитывая обратную связь углового положения серводвигателей колес и углового положения центрального шарнира. Кроме того, колесный энкодер и два датчика инерциального измерительного блока (IMU) закреплены в передней и задней части робота для оценки положения и ориентации робота на конструкции самолета. С помощью колесных энкодеров и данных датчика IMU информация о положении и ориентации пятна была оценена на этапе проверки.

3.5. Система электрического канального вентилятора (EDF)

EDF — это крыльчатка, приводимая в движение бесщеточным двигателем, установленным внутри круглого воздуховода. Он имеет тягу 3,5 кг. EDF получает питание непосредственно от батарей. Скорость EDF и используемая энергия регулируются путем изменения импульсов от CCU независимо для каждого EDF с помощью электронного управления скоростью (ESC) (Рисунок 5). Благодаря системе EDF робот может удерживать и проверять кривизну и нижнюю поверхность самолетов.

3.6. Система технического зрения

Система технического зрения состоит из камеры HD 1080 p с поддержкой Wi-Fi (HDDB 10AD). Камера размещается на 72 мм над поверхностью самолета, в центре корпуса робота. Камера наклонена под углом 30 ° ° от плоскости — робота (рисунки 6 и 7), поэтому предполагается, что центр камеры на высоте 72 мм имеет диапазон ≈460 мм на плоские поверхности. Угол раскрытия камеры 60 ° .Итак, точка обзора начинается на ≈ 23 мм от робота в плоскости.

4. Усовершенствованная структура глубокого обучения

В этом разделе описывается обнаружение пятен и дефектов поверхности самолета на основе технического зрения, основанное на усовершенствованном методе глубокого обучения, как показано на рисунке 8. Структура состоит из двух этапов: предварительной обработки и обнаружения. .

4.1. Предварительная обработка изображений

Как правило, фоны, присутствующие в данных обучающих и тестовых изображений, могут влиять на возможности обучения и распознавания всех алгоритмов обнаружения [26, 28, 38].За счет предварительной обработки влияние этих фонов может быть уменьшено, что может повысить точность распознавания при относительно небольших затратах. Предварительная обработка также может помочь улучшить слабые грани и особенности, которые в противном случае могут оказаться трудными для изучения модели. Ввиду этого принимаются основанный на самофильтрации фильтр обнаружения периодических образов и метод обнаружения границ Собеля. Фильтр обнаружения периодических шаблонов использует метод самофильтрации для подавления нежелательных фоновых шаблонов, присутствующих в этих изображениях.Это основано на том свойстве, что в пространственной области периодический узор на захваченном изображении будет иметь отчетливые пики в частотной области. Методы самофильтрации автоматически изменяют функцию фильтра в соответствии с фоном изображения. Он вычисляет соответствующую функцию фильтра, вычисляя величину преобразованного Фурье изображения. После этого используется детектор контуров Собела для улучшения слабых краев, присутствующих на изображении. Алгоритм этапа предварительной обработки описан в алгоритме 1.

Алгоритм 1. Алгоритм предварительной обработки.
Данные: изображение в градациях серого (координаты в пикселях)
Результат:

Метод визуального осмотра с использованием «темного поля …

Технические статьи

, Ёсихиро Сатаке, инженер по продажам — Nacacue Corporation Опубликовано 12.09.2018

Для освещения для визуального осмотра традиционно широко использовалось светлое поле.

Чтобы наблюдать аномалию состояния в ярком поле, аномалия становится темнее, чем окружающая среда.

Поле зрения и проверяемый объект становятся максимально яркими, и если есть отклонения от нормы, отклоняется ненормальный отраженный свет, так что согласно теории отклонение от нормы выглядит темнее, чем окружающее.

С другой стороны, в случае темного поля (и коллимации) аномалия становится ярче, чем окружающая среда.

Держите поле зрения темным (не смотрите на освещение), держите проверяемый объект над лучом. В это время коллимированный световой луч идет прямо и отражается при ненормальном попадании. Поскольку этот аномально отраженный свет достигает глаз, логично предположить, что аномалия выглядит яркой в ​​темноте.

В ярком поле из-за способа наблюдения световые лучи, отличные от аномально отраженного света, также достигают глаза, поэтому осмотр был затруднен.

В этом отношении, если это коллимация темного поля, будет виден (только) аномально отраженный свет, что облегчит проверку.

Вместо того, чтобы улавливать ненормальный отраженный свет в ярко-конденсированном состоянии, легче оставаться в глазу, если аномалия радостно светится в темноте.

Например, даже если образец, обладающий таким свойством отражать световые лучи, как призма или светоделитель, если применяется коллимированное освещение темного поля, видимые световые лучи (аномально отраженный свет) достигают глаза, за исключением лишние лучи, осмотр становится легким.

Кроме того, он совместим с осмотром в проходящем свете и исследованием с помощью отраженного света, и также можно сказать, что отраженный свет можно использовать для просмотра состояния поверхности зеркала или для определения внутреннего состояния линзы в проходящем свете.

Другими словами, он широко доступен для визуального осмотра.

Кроме того, он может излучать не только белый свет, но и зеленый, поэтому он может быть использован в качестве исследования.

.