Устройство для неразрушающего контроля

Полезная модель направлена на расширение диапазона применения, простоту технологического процесса контроля и низкой трудоемкости применения. Устройство для неразрушающего контроля содержит сверхширокополосный зеркальный оптический объектив высокого разрешения, по меньшей мере, одну камеру ультрафиолетового диапазона, по меньшей мере, одну камеру видимого диапазона, по меньшей мере, одну камеру инфракрасного диапазона, переключатель диапазонов, при этом каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним сменным матричным приемником, причем зеркальный объектив, камеры, переключатель диапазонов и персональная ЭВМ сообщены между собой посредством интерфейса. 1 ил.

Полезная модель относится к средствам оптического контроля и может быть применена во всех отраслях народного хозяйства, где используются технические системы и объекты и требуется поддержание их надежности и обеспечение безопасности использования по назначению.

Эффективным способом поддержания надежности технических систем различных объектов и обеспечения безопасности их использования по назначению является применение методов и средств технического контроля - одним из видов которого является неразрушающий контроль. Неразрушающий контроль - это контроль технического состояния деталей, узлов, конструкций и других объектов, не нарушающий их пригодность к использованию по назначению. Неразрушающий контроль подразделяют на техническую диагностику, дефектоскопический контроль, контроль геометрических параметров объектов и контроль напряжений и деформаций материала объектов.

Для определения технического состояния, исправности, работоспособности механических, электрических, гидравлических, пневматических и др. систем используют различные методы, средства (устройства) и технологии, имеющие определенные ограничения и условия применения, обладающие как достоинствами, так и недостатками (Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. Под ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с., ил).

Некоторыми недостатками известных средств неразрушающего контроля являются:

существенные трудности диагностики технических систем при нарушении их исправности, связанной с незначительным повышением температуры диагностируемого объекта (например, нарушения целостности электропроводки в начальной стадии развития неисправности или нарушения исправности агрегатов, сопровождающиеся повышенным трением узлов);

трудоемкость определения технического состояния составляющих элементов конструкции при нарушении их свойств или исправности в начальный (скрытый) период (например, отслоение многослойных конструкций, наличие воды в сотовых конструкциях).

Для контроля качества материала узлов и деталей объектов в настоящее время применяют множество устройств контроля, применяемых для соответствующих методов (Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В.Клюева. Т. 1-7. - М.: Машиностроение, 2006). Контролю подвергаются как отдельные узлы и детали, так и технические системы.

Для контроля напряжений и деформаций используют различные тензодатчики, которые прикрепляют к контролируемому объекту и по их показаниям после нагружения конструкции или узла фиксируют величину напряжения и деформации материалов объекта. Использование подобных устройств достаточно трудоемко (Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В.Клюева. Т. 1-7. - М.: Машиностроение, 2006).

Используемые на практике средства контроля основаны на различных физических принципах, отличаются по техническим возможностям и дополняют друг друга. Многие устройства сложны в применении и требуют наличия высококвалифицированных специалистов. Как следствие, результаты контроля в основном носят субъективный характер.

С учетом сложности в выборе метода контроля, выбор устройства контроля для выбранного метода, обеспечивающего наиболее эффективные результаты, является более сложной задачей, чем выбор самого метода и требует учета многих взаимосвязанных между собой факторов, относящихся к объектам контроля и условиям его проведения, методам контроля, а также особенностей каждого из устройств.

Например, устройства для контроля ультразвуковым, магнитопорошковым, оптико-визуальным, вихретоковым и капиллярным методами применяются для определения трещин на различных материалах и сплавах, при этом устройства для контроля оптико-визуальным, вихретоковым и капиллярным методами используются для определения только поверхностных трещин. Другими словами, для определения одного типа дефекта, но для различных материалов и сплавов используются различные устройства контроля. Устройства для контроля акустическим импедансным и радиационным методами применяются для обнаружения непроклеев и расслоений в поверхностных слоях многослойных конструкций, при этом устройство для контроля акустическим импедансным методом используется строго для определения этого вида дефектов.

Кроме указанных выше недостатков, существующие устройства для контроля различными методами не позволяют контролировать объект в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Очевидно дублирование устройств для определения одного типа дефекта.

Для контроля геометрических параметров объектов используют различные устройства, основанные на использовании оптических систем в видимом оптическом диапазоне, содержащие объективы и считывающие устройства (Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В.Клюева. Т. 1-7. - М.: Машиностроение, 2006).

Основным недостатком существующих устройств является трудоемкость процедуры контроля вследствие необходимости многократного применения к одному объекту контроля и возможность контроля только в одном оптическом диапазоне.

Технической задачей предложенного устройства является расширение арсенала технических средств.

Техническим результатом предложенного устройства является возможность его использования для всех видов неразрушающего контроля в процессе жизненного цикла изделия:

технической диагностики, используемой для определения технического состояния, исправности, работоспособности и функционирования технических систем различных объектов при их изготовлении, испытаниях, техническом обслуживании в процессе эксплуатации, при ремонте, хранении и утилизации;

дефектоскопического контроля, применяемого для определения качества используемого в конструкции материала;

контроля геометрических параметров, объектов,

контроля напряжений и деформаций материалов объектов.

Предлагаемое устройство для неразрушающего контроля, основанное на применении зеркальных оптических систем высокого разрешения с возможностью обзора на участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолета (0,22 мкм) до дальнего ИК (14 мкм и более) позволяет осуществлять техническую диагностику объекта контроля, оценивать техническое состояние объекта на наличие поверхностных дефектов, непроклеев, расслоений в поверхностных слоях многослойных конструкций, других возможных дефектов для любых материалов и сплавов, контролировать геометрические параметры объектов, напряжения и деформации материалов объектов контроля.

Достоинствами устройства также являются:

возможность применения для любых материалов и сплавов, применимость к любым объектам контроля;

возможность достижения требуемой чувствительности и разрешающей способности;

простота технологического процесса контроля;

низкая трудоемкость применения;

объективность применения;

безопасность применения.

Технический результат достигается тем, что устройство для неразрушающего контроля содержит сверхширокополосный зеркальный оптический объектив высокого разрешения, по меньшей мере, одну камеру ультрафиолетового диапазона, по меньшей мере, одну камеру видимого диапазона, по меньшей мере, одну камеру инфракрасного диапазона, переключатель диапазонов, при этом каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним сменным матричным приемником, причем зеркальный объектив, камеры, переключатель диапазонов и персональная ЭВМ сообщены между собой посредством интерфейса.

На чертеже схематически представлено предложенное устройство.

Устройство для неразрушающего контроля содержит сверхширокополосный зеркальный оптический объектив 1 высокого разрешения, по меньшей мере, одну камеру 2 ультрафиолетового диапазона, по меньшей мере, одну камеру 3 видимого диапазона, по меньшей мере, одну камеру 4 инфракрасного диапазона, переключатель 5 диапазонов, при этом каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним сменным матричным приемником (на чертеже не показан), причем зеркальный объектив, камеры, переключатель диапазонов и персональная ЭВМ 6 сообщены между собой посредством интерфейса (на чертеже не показан).

Устройство основано на использовании уникального сверхширокополосного зеркального объектива с необходимыми для задач дистанционного контроля параметрами.

Решающим преимуществом устройства на основе сверхширокополосного зеркального объектива является возможность обзора объектов одновременно на любых участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолета (0,22 мкм) до дальнего ИК (14 мкм и более).

Для контроля различных технических систем и объектов устройство может содержать конструктивные особенности: быть стационарным или мобильным, иметь различные габаритные размеры и вес, различные параметры зеркального объектива и других составляющих элементов, отличаться параметрами контроля, и др., но принципиально оно основано на использовании сверхширокополосной зеркальной оптической системы с возможностью обзора объектов контроля одновременно на любых участках оптического диапазона от крайнего ультрафиолета (0,22 мкм) до дальнего ИК (14 мкм и более).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Съемка объекта контроля производится при помощи зеркального оптического объектива 1, камер 2, 3, 4 с применением матричных приемников, позволяющих получать цифровой сигнал изображения объекта. Количество камер для каждого диапазона - от одной до нескольких. Каждая камера должна быть оснащена своим матричным приемником в зависимости от объекта, условий и требований к выходным параметрам контроля. Возможно использование одной камеры для каждого диапазона при условии сменных матричных приемников. Зафиксированная информация о контролируемом объекте передается посредством интерфейса с использованием алгоритмического и программного обеспечения на персональную ЭВМ 6 в удобном для расшифровки и анализа виде.

Непосредственно устройство применяется для:

определения технического состояния, исправности, работоспособности и функционирования технических систем (механических, электрических, гидравлических, пневматических и др.) различных объектов - механизмов, машин, оборудования и т.п.при их изготовлении, испытаниях, техническом обслуживании в процессе эксплуатации, при ремонте, хранении и утилизации;

контроля качества материала заготовок, полуфабрикатов, деталей и узлов (как отдельных, так и в составе механических систем) и покрытий, контроля состояния и положения скрытых элементов механизмов, агрегатов и конструкций;

определения местоположения дефектов, их ориентировочных размеров и типа;

контроля геометрических параметров объектов, напряжения и деформации материалов объектов контроля;

оценки некоторых физико-механических характеристик материала деталей, определения целостности конструкций из различных материалов и сплавов.

Устройство для неразрушающего контроля, характеризующееся тем, что содержит сверхширокополосный зеркальный оптический объектив высокого разрешения, по меньшей мере, одну камеру ультрафиолетового диапазона, по меньшей мере, одну камеру видимого диапазона, по меньшей мере, одну камеру инфракрасного диапазона, переключатель диапазонов, при этом каждая камера снабжена, по меньшей мере, одним сменным матричным приемником, причем зеркальный объектив, камеры, переключатель диапазонов и персональная ЭВМ сообщены между собой посредством интерфейса.