автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Ультразвуковой бесконтактный метод и программно-аппаратные средства автоматизированного неразрушающего контроля качества изделий из полимерных композиционных материалов

Введение

1 Анализ современного состояния методов и средств автоматизированного неразрушающего контроля качества сплошности изделий из полимерных композиционных материалов

ПКМ).

1.1 Анализ современного состояния разработки автоматизированных систем дефектоскопии изделий из ПКМ.

1.2 Анализ методов фильтрации и распознавания образов результатов автоматизированного неразрушающего контроля.

1.3 Анализ уровня развития акустических методов и средств дефектоскопии изделий из ПКМ.

1.4. Выводы по разделу

1.5. Постановка задачи исследования.

2 Теоретическое обоснование процесса автоматизированного неразрушающего контроля сплошности изделий из ПКМ

2.1 Разработка физико-математической модели автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

2.2. Теоретические исследования параметров и процесса автоматизированного неразрушающего контроля.

2.2.1 Теоретические исследования формы и амплитуды прошедшего сигнала в зависимости от толщины материала и его физико-механических характеристик

2.2.2. Исследование методов и алгоритмов оценки информативных признаков дефектов

2.2.2.1. Параметры дефектоскопии изделий из ПКМ

2.2.2.2 Спектральные, кепстральные и взаимокорреляционные параметры дефектоскопии.

2.2.2.3. Авторегрессионные параметры дефектоскопии

2.2.2.4 Параметры дефектоскопии, моделируемые рядами Вольтера.

2.2.3. Исследование метода безэталонного определения порогового значения сигнала при автоматизированном неразрушающем контроле

2.3. Исследование и определение интервалов измерений в процессе автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

2.4. Исследование методов получения количественных оценок аномалий

2.5 Выводы по разделу.

3. Методические принципы разработки и внедрения методов и программно-аппаратных средств автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

3.1. Разработка требований к методу и программно-аппаратному комплексу автоматизированного неразрушающего контроля сплошности изделий из ПКМ.

3.2. Разработка метода обнаружения несплошностей на основе селекции сигнала по его амплитуде.

3.3. Разработка автоматизированной системы неразрушающего контроля.

3.4 Разработка методики автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

3.5. Разработка метода и метрологическая аттестация методики автоматизированного неразрушающего контроля.

3.6 Выводы по разделу

4. Экспериментальные исследования процесса и внедрение автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

4.1. Экспериментальные исследования характерных несплошностей изделий из стеклопластика, изготовленных методом намотки.

4.2. Экспериментальные исследования информативных параметров при автоматизированном нера-зрушающем контроле

4.2.1 Предварительная обработка экспериментальных данных

4.2.2 Экспериментальная количественная оценка информативности параметров при идентификации дефектов типа "несплошность" в изделиях из ПКМ.

4.2.3. Экспериментальное качественное оценивание информативности параметров при идентификации дефектов типа «несплошность» в изделиях из ПКМ

Разработка системы выбора информативных параметров (СВИЛ).

Экспериментальные исследования влияния погрешности расположения ультразвуковых преобразователей на достоверность результатов контроля.

Внедрение метода и программно-аппаратных средств автоматизированного неразрушающего контроля.

Основные результаты работы Литература Приложение Приложение 1.

Методика автоматизированного неразрушающего контроля. Приложение 2.

Программа метрологической методики автоматизированного щего контроля. Приложение 3.

Акт-отчет метрологической методики автоматизированного щего контроля. Приложение 4.

Акт-отчет о проведенной исследованию погрешности контуров дефектов. Приложение 5. Акт приемочных технических испытаний автоматизированной системы дефектоскопии изделий. Приложение 6.

Акт внедрения автоматизированного неразрушающего контроля с расчетом экономического эффекта

В основных направлениях экономического и социального развития на 2001 - 2003 годы в условиях рыночной экономики отмечена необходимость повышения эффективности промышленного производства, качества, надежности и долговечности выпускаемой продукции. Отмечено, что задача ускорения коренной реконструкции и опережающего развития машиностроительного комплекса в обеспечение выпуска высоконадежной техники может быть решена путем более полного использования возможностей материалов, в том числе синтетических, композиционных и других, с заранее заданными свойствами, выпуск которых в 12 пятилетке возрастет в 10-12 раз.

Полимерные композиционные материалы, имея весьма широкие перспективы использования в различных отраслях техники, требуют особого подхода, новых решений при разработке и создании методов и средств их дефектоскопии. Они позволяют исключить брак на ранних стадиях изготовления изделий и контролировать правильность параметров технологии, оценивать их надежность, технологичность, конструктивную отработку и т.д. Это вызвано большим разнообразием видов таких материалов, специфическими особенностями конструкций из них и технологией изготовления, разбросом физико-механических и прочностных характеристик, большим разнообразием типов дефектов, возникающих в процессе изготовления и эксплуатации изделий из полимерных композиционных материалов.

Вопросам дефектоскопии материалов уделяется все большее внимание как у нас в стране, так и за рубежом, о чем свидетельствует непрерывный рост числа учебных центров, задачей которых является подготовка и переквалификация специалистов для работы в области разработки методов дефектоскопии.

В мировой практике неразрушающего контроля существует тенденция повышения информативности методов дефектоскопии и точности результатов контроля как за счет использования все более сложных методов и алгоритмов обработки информации, так и применения новых методических приемов, базирующихся на традиционно используемых в практике неразрушающего контроля.

Традиционными методами дефектоскопии изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) являются акустический, радиационный, радиоволновой и тепловой. Одним из наиболее распространенных методов неразрушающего контроля является акустический, имеющий ряд преимуществ перед другими методами контроля изделий из ПКМ: а) информативным признаком дефекта является изменение параметров упругого импульса, распространяющегося в контролируемом материале, что расширяет область применения этого метода в части возможности определения физико-механических характеристик материала; б) большая возможность механизации и автоматизации, которая обеспечивается высокой технологичностью процесса контроля, а, следовательно, и повышение производительности контроля; в) несложная и безопасная по сравнению с другими методами аппаратурная реализация; г) сравнительно невысокая стоимость и наличие серийно выпускаемой аппаратуры.

Тем не менее, несмотря на все возрастающий объем использования акустических методов дефектоскопии для контроля изделий из ПКМ, проблемам автоматизации этих методов, в т.ч. комплексного контроля, в производственных условиях, исследованиям повышения их достоверности, информативности и т.п. посвящено относительно небольшое количество работ. Поэтому, учитывая упомянутые преимущества, общую тенденцию развития методов и средств неразрушающего контроля, а также недостаточную степень автоматизации, не позволяющую реализовать все их достоинства, представляется весьма актуальным создание метода и программно-аппаратных средств автоматизированного акустического неразрушающего контроля, обеспечивающего высокую производительность контроля, информативность и достоверность результатов.

Цель работы - исследование, разработка и метрологическая аттестация методики автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля многослойных изделий из полимерных композиционных материалов, применяемых в качестве емкостей высокого давления в машиностроении и оборонной техники, обеспечивающей выбор информативных параметров и достоверное безэталонное обнаружение минимальных дефектов на фоне структурных неоднородностей и помех при максимальной производительности контроля, отличающейся простотой использования и максимальным применением ЭВМ для расче тов и анализа результатов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создан ультразвуковой низкочастотный бесконтактный метод и программно-аппаратные средства автоматизированного контроля сплошности крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов, обеспечивающие определение информативных параметров контроля, автоматизацию процесса настройки, обнаружения нарушений сплошности, определение их площадей и координат, накопление, хранение и анализ результатов контроля.

2. Предложено исследование информативных параметров автоматизированного ультразвукового неразрушающего контроля многослойных изделий из ПКМ, определены информативные параметры, повышающие достоверность обнаружения дефектов типа нарушений сплошности.

3. Разработана физико-математическая модель автоматизированного неразрушающего контроля многослойных изделий из полимерных композиционных материалов на основе решения задачи прохождения ультразвукового сигнала через материал с затуханием для случая нормального падения ультразвуковой волны на поверхность контролируемого.

4. Разработан, теоретически и экспериментально обоснован метод оптимального обнаружения нарушений сплошности в многослойных изделиях из ПКМ, основанный на разделении совокупностей информационных сигналов, присущих дефектным и качественным участкам контролируемых изделий, посредством односвязывающего алгоритма с гистограммным методом для непараметрической классификации.

5. Разработан, теоретически и экспериментально обоснован метод метрологической аттестации средств автоматизированного двухканального неразрушающего контроля, основанный на имитации реальных дефектов, проведении их автоматизированного неразрушающего контроля и определения соответствия контуров и площадей выявленных нарушений сплошности их фактическим характеристикам.

Разработанные технические решения защищены решением по заявке № 2000127890 от 10.11.2000 г. о выдаче патентов на изобретения.

Практическая значимость работы состоит в следующем.

1. Разработаны и реализованы методика и программно-аппаратные средства, обеспечивающие процесс автоматизированной ультразвукового неразрушающего контроля различных типов цилиндрических крупногабаритных многослойных изделий из полимерных материалов, включающие выбор оптимальных режимов контроля и обнаружения нарушений сплошности, хранение и анализ результатов, позволяющие использовать сложные математические модели, методы и алгоритмы описания объекта контроля и обработки информации.

2. Создана универсальная методика метрологической аттестации программно-аппаратных средств двухканального автоматизированного неразрушающего контроля, основанная на имитации реальных дефектов, проведении их автоматизированного неразрушающего контроля и определения соответствия контуров и площадей выявленных нарушений сплошности их фактическим характеристикам, реализованная в виде универсального модуля в общем программном обеспечении.

3. Разработан теоретико - экспериментальный метод исследования типов и характеристик дефектов и определении минимального дефекта в изделиях из ПКМ, основанный на анализе распределения раскрытий дефектов в изделии по их площадям. Проведены экспериментальные исследования типов и характеристик реальных дефектов типа нарушений сплошности в типовом многослойном изделии из ПКМ, определены с достоверностью 0,97 характеристики минимальных дефектов, составляющие: раскрытие 0,2 мм, размеры 20x20 мм.

4. Проведена метрологическая аттестация методики ультразвукового автоматизированного неразрушающего контроля сплошности многослойного цилиндрического изделия из ПКМ, получено, что погрешность определения площадей и контуров дефектов не превышает 15%.

5. Проведены исследования и выбор информативных параметров ультразвукового автоматизированного неразрушающего контроля, несущих наибольшую информацию внутренних нарушениях сплошности исследуемых изделий из ПКМ.

6. Разработан метод и алгоритм определения наибольшего интервала измерения при проведении автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ из условия обеспечения необходимой вероятности обнаружения дефектов на основе анализа распределения их площадей по поверхности изделия.

7. Разработан метод и алгоритмы обнаружения нарушений сплошности в изделиях из ПКМ, основанный на разделении совокупностей информационных сигналов посредством односвязывающего алгоритма с гистограммным методом для непараметрической классификации, который может быть применен для других методов с безэталонной настройкой, реализованные в виде универсального модуля в общем программном обеспечении.

8. Разработанные программно-аппаратные средства и методы автоматизированного неразрушающего контроля нашли применение на четырех предприятиях различных отраслей промышленности для автоматизированного неразрушающего контроля сплошности изделий из ПКМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, выводов списка литературы, включающего 137 наименования и приложений. Основной текст диссертации содержит 124 страницы машинописного текста, 64 страниц иллюстраций, 4 страниц таблиц. В приложении помещены, документы по метрологической аттестации и внедрении созданных методов и средств контроля.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана физико-математическая модель ультразвукового автоматизированного неразрушающего контроля многослойных изделий из полимерных композиционных материалов , адекватная реальному процессу контроля, обеспечивающая определение сигналов с приемных преобразователей с учетом характеристик, соответствующих контролируемой структуре материала и нарушениям сплошности в материале, реализованная в виде универсального модуля в общем программном обеспечении автоматизированного неразрушающего контроля.

2. Разработан метод безэталонного определения порогового значения сигнала посредством односвязывающего алгоритма с гистограммным методом для непараметрической классификации, обеспечивающий оптимальное обнаружение нарушений сплошности при автоматизированном неразрушающем контроле на фоне структурных неоднородностей и помех, включающий исследование и выбор информативных параметров автоматизированного неразрушающего контроля, реализованный в виде универсального модуля в общем программном обеспечении автоматизированного неразрушающего контроля.

3. На основе теоретических (с использованием физико-математической модели) и экспериментальных исследований процесса автоматизированного неразрушающего контроля создана и обоснована методика метрологической аттестации, основанная на автоматизированном неразрушающем контроле эталонных искусственных дефектов, имитирующих с необходимой точностью реальные нарушения сплошности и определении соответствия реальных контуров и площадей дефектов в изделии обнаруженным в процессе автоматизированного неразрушающего контроля.

4. По результатам теоретических и экспериментальных исследований созданы метод и программно-аппаратные средства автоматизированного неразрушающего контроля многослойных изделий из ГЖМ, обеспечивающие автоматическое сканирование контролируемого объекта, исследование и выбор информативных параметров для контролируемого изделия, безэталонное определение оптимального значения порогового сигнала для обнаружения и распознавания нарушений сплошности в материале с максимальной достоверностью в процессе контроля, подсчет их площадей и координат, накопление и хранение результатов контроля, представление результатов контроля в квазиреальном времени, позволяющие использовать сложные математические

181 модели, методы и алгоритмы описания объекта контроля и обработки информации.

5. Проведены теоретико-экспериментальные исследования реальных дефектов в многослойных изделиях из ПКМ, показавшие, что 97% дефектов имеют площадь 20x20 мм и выше и раскрытие 0,2 мм и выше, проведенная метрологическая аттестация методики и программно-аппаратных средств автоматизированного неразрушающего контроля сплошности крупногабаритных многослойных изделий из ПКМ, показавшая, что обеспечивается обнаружение нарушений сплошности типа расслоений размером не менее 20x20 мм и раскрытием не менее 0,2 мм с достоверностью не менее 0,97.

6. Разработанные метод и программно-аппаратные средства автоматизированного неразрушающего контроля, а также научные результаты диссертационной работы, использованы в производстве и проведенных научно-исследовательских работах 4 предприятий и внедрены в полном объеме на 1 предприятии для проведения производственного контроля крупногабаритных многослойных изделий из ПКМ с экономическим эффектом, ориентировочно, 11500 т.р.

1. Воронцов И.В., Жуковский A.A. Способ определения дефектов в изделии. - патент№ 2060495 от 19.05.99 г. по заявке № 93031456/28 от0806.93 г.

2. Устинов Е.Г. Импульсный импедансный способ дефектоскопии объектов. патент № 94008078 от 19.03.96 г. по заявке № 94008078 от0203.94 г.

3. Капшар О.В., Парнасов B.C. Образец для гпстройки ультразвуковых дефектоскопов. патент № 95101084 от 31.03.97 г. по заявке № 95101084/28 от 25.01.95 г.

4. Мозговой A.B., Ахметшин A.M., Рапопорт Д.А. Фазочастотный акустический метод дефектоскопии слоистых изделий из ПКМ. -Дефектоскопия, 1988, N4.

5. Глазков Ю.А. Оценка технической эффективности комплексного дефектоскопического контроля авиационной техники. -Авиационная промышленность, 1985, N6.

6. Бираков В.М., Ермолаев С.Н., Кудрявцев Е.М. Об оценке достоверности результатов многопараметрового неразрушаюгцего контроля. -Дефектоскопия, 1985, N10.

7. Новоселов О.Н., Щербаков A.C., Комаров Е.Г. и др. Многопараметрический дефектоскоп. патент № 2123687 от 17.03.1999 г. по заявке № 97100536/28 от 15.01.97 г.

8. Паньков А.Ф., Степанова JI.H., Талдыкин C.B. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий. патент № 2105301 от 29.05.98 г. по заявке № 95111759/28 от 06.07.95 г.

9. Черняев К.В., Майоров С.Н. Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройство для его осуществления патент № 2158922 от 29.11.2000 г. по заявке № 98123654/28 от 28.12.1998 г.

10. Лангберт В.И. Установка для УЗ контроля деталей типа дисков. -патент РФ № 2029301 от 20.02.95 г. по заявке 5008746/28 от 08.10.91 г.

11. Богаев A.A., Макаров В.И., Марченко В.Г. и др. Устройство сканирования для неразрушающего контроля втулочных изделий. патент РФ № 2067299 от 27.09.96 г. по заявке № 93034493/28 от 01.07.93 г.

12. Манохрар Бешиям. Ручно сканер для сложных поверхностей. -патент США № 5343750 от 06.09.94 г. по заявке № 797020 от 25.11.91.г.

13. Бауэр Г. Манипулятор для контрольного изделия и соответствующее цилиндрическое контрольное изделие со стандартными дефектами для настройки установок УЗ контроля. патент ФРГ № 4021177 от 09.01.92 г. по заявке № 920109 от 03.07.90 г.

14. Карл Ф. Киефер. Устройство для сканирования. патент США № 5641909 от 24.06.97 г. по заявке № 222621 от 05.04.94 г.

15. Huang T.S. Picture Processing and Digital Filtering. -Springer, Berlin -Heidelberg New - York, 1979.

16. Рабинер JI.H., Голд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.

17. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. Преобразования и медианные фильтры. Под ред. Хуанга Т.С. -М.: Радио и связь, 1984.

18. Eversole W.L., Mayer D.J. Investigation of VLSI Technologies for Image Processing. -Proc. Image Understanding Workshop, Pittsburg Penn., 1978.

19. Narenda P.M. -Proc. 1978 IEEE Conf. on Pattern Recognition and Image Processing Chicago, ILL, May (1978).

20. Ataman E., Aatre V.K, Wong K.M. IEEE Trans. ASSP-28, 1980.

21. Верхаген К., Дейн P., Грун Ф. и др. Распознавание образов. Состояние и перспективы. -М.: Радио и связь, 1985.

22. Фомин Я.А., Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов. -М.: Радио и связь, 1986.

23. Харкевич A.A. Опознавание образов. -М.: Радиотехника, 1959.

24. Харкевич A.A. О выборе признаков при машинном опознании. -Известия АН СССР, сер. "Техническая кибернетика", 1963.

25. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ. -М.: Физматгаз, 1963.

26. Вапник Б.Н., Червоненкис А.Я. Теория распознавания образов. -М.: Наука, 1974.

27. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. -М.: Мир, 1978.

28. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. -М.: Высшая школа, 1984.

29. Progress in Pattern Recognition./ Ed. by Kanal L.N. and Rosenfeld A. North - Holland Publishing Company, Amsterdam / New-York, 1981.

30. Дуда P., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. -М.: Мир, 1976.

31. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознавания образов. -М.: Наука, 1979.

32. Патрик Э. Основы теории распознавания образов. -М.: Сов. Радио, 1980.

33. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1-3. -М.: Сов. Радио, 1974.

34. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия. -М.: Финансы и статистика, 1989.

35. Методы, критерии и алгоритмы, используемые при преобразовании, выделении и выборе признаков в анализе данных. Сб. статей. Вильнюс, 1988.

36. Devore R.A. Degree of Montone Approximation. -In: ISNM 25. Basel, Stuttgart: Birkhauser, 1974.

37. Ремез Е.Я. Основы численных методов чебышевского приближения. Киев.: Наукова думка, 1969.

38. Чайлдерс Д.Дж. Кепстр и его применение при обработкеданных. -ТИИЭР, 1977, Т.65, N10.

39. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа. -М.: Мир, 1983.

40. Кей С.М., Марпл С.Л. Современные методы спектрального анализа. -ТИИЭР, 1981, N11.

41. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкций из композиционных материалов. Л., Машиностроение, 1980, с.259.

42. Румянцев C.B. Современное состояние и основные научно-технические направления развития методов и технологии неразрушающего контроля. Авиационная промышленность, 1985, прил.З, с.3-7.

43. Урванцев Л.А. Неразрушающий контроль композиционных материалов за рубежом. В сб.:Техника, экономика, информация, 1983, N5, с.60-70.

44. Параев С.А., Белов A.B. Методы и средства неразрушающего контроля неметаллических материалов в зарубежной технике. В сб.:Техника, экономика, информация. Сер. Технология производства, 1983, N5, с.70-82 .

45. Современные методы и средства неразрушающего контроля. -Сб.научных трудов научн.-исслед. и конструкторск. ин-та испытания машин, приборов и средств измерения масс. М., 1986, с.79.

46. Скоробогат Л.И., Плохов Ю.П. Неразрушающий контроль качества изделий из композиционных материалов. -В сб.:Техника, экономика, информация. Сер.:Техника и технология, 1985, N5, с.З-10 .

47. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. -Справочник. Кн.2, ред. Клюев В.В., М., Машиностроение, 1986, с.487.

48. Протасов В.Д. Вопросы внедрения композитов в машиностроении. В сб.: Научно-технический прогресс в машиностроении. Вып. 1, сер.: Композиционные материалы, М., Международный центр научной и технической информации, 1987, с.50-53.

49. Фоминов Н.Д., Корнилова В.П., Уланов Ю.Б. Неразрушающий контроль прочности стеклопластиковых труб. В сб.: Материалы семинара: Опыт применения методов неразрушающего контроля неметаллических материалов и конструкций в промышленности, Л., 1987, с. 17-20.

50. Покрытия теплозащитные. Методы производственного контроля. ОСТ 3-1762-79, срок введения с 01.07.80 г. .

51. Кантер Г.Г., Фельдман Л.С., Кравченко В.Г. и др. Неразрушающий контроль конструкций из полимерных композиционных материалов. Авиационная промышленность, 1986, N6, с.69-73 .

52. Биндер П.П., Зорина Н.П., Лангин В.Ф. и др. Особенности дефектоскопии многослойных неметаллических конструкций. -Технология судостроения, 1985, N10, с.44.

53. Шарко А.В. Современное состояние и перспективы развития акустических методов контроля прочностных свойств конструкционных материалов. -Дефектоскопия, 1983, N5, с.72.

54. Розина М.В. и др. Неразрушающий контроль в судостроении. -Справочник дефектоскописта, 1983, с.149.

55. Урванцев Л.А. Современные методы и средства неразрушающего контроля материалов и изделий за рубежом. В сб.:Техника, экономика, информация. Сер.'Техника и технология, 1985, N5, с.31-38 (ДСП).

56. Composites: Les controles non destructivs. Mesures, 1986, 51, N7, p. 45-47.

57. Pfísterer H., Werden В., Prufenone Zerstoren. Schweiz. Maschinemarkt, 1985, 85, N2, s. 42-45

58. Лушников Г.А., Семенов Ю.С., Сафронов В.А. и др. Исследование чувствительности ультразвукового теневого метода дефектоскопии деталей из пластмасс. Передовой производственный опыт, 1983, N3, с.38-41 .

59. Никитин А.И., Сопильник А.В. Акустические методы и средства контроля. В сб.: Техника, экономика, информация. Сер.: Технология производства, 1983, N5, с.28-40.

60. Wallace Т. NDT-The Role of the Ultrasonic Transducer. Qual. Today, 1984, nov. 19-20, p.24

61. Biggiero G., Ganella G., Moschini A. Ultrasonic scanning and spectrum analisis for inspection of bond efficiency of metalto-structural adgesive joinss. -NDT Internat., 1983, IV. Vol. 16, N2, p.67-73

62. Seiger H.Comparison of Three Flaw-Lokation methods for automated ultrasonic testing. NDT Internat., 1982, v.l, vol. 15, N3, p.131-135

63. Teagle P.R. The Quality Control and Nondestructive evalution of Composite Acrospace Components. Composites, 1983, IV, vol.14, N2, p.l 15-128

64. Review of Progress in Quantitative Nondestructive evalution. Vol. 1 Symposium Held August 2-7, 1981 at the University of Colorado in Boulder/ Ed.by D.O. Thompson, D.E. Shimenti. - New York and London, 1982, p.817

65. Prakash R. Nondestructive Testing of Composites. Composites, 1980, X, vol.11, N14, p.217-224

66. Scott I.G., Scala C.M. A Review of Non-destructive Testing of Composite Materials. NDT Internat., 1982, IV, vol.15, N2, p.75-86

67. Шадов А.Ф. Односторонний контроль пенопластовых покрытий бесконтактным акустическим способом. В кн.: Тез.докл. X Всесоюзной конф.: Неразрушающие физические методы и средства контроля. - Львов, 1984, с.85.

68. Редько В.И., Мазан Н.Б. Ультразвуковой дефектоскоп для бесконтактного фазово-импедансного метода контроля многослойных композитов. Тез.докл. X Всесоюзной конф.: Неразрушающие физические методы и средства контроля. - Львов, 1984, с.99.

69. Исследование возможности передачи ультразвуковых колебаний через воздушный промежуток при дефектоскопии изделий. Отчет МЭИ; руководитель работы В.П.Аксенов. - N гр.68001705, - М., 1968, с.86.

70. Заклюковский В.И., Паскевич А.Ф., Куликов Л.А. Бесконтактный ультразвуковой контроль монолитности изделий из полимерного материала. Тез.докл.конф.: Прогрессивные методынеразрушающего контроля в машиностроении, Пермь, 1984, с.4344.

71. Карцев Г.Т., Заклюковский В.И., Киселев Н.В. Многоканальный бесконтактный ультразвуковой контроль изделий из полимерных материалов. Тез.докл.конф.: Прогрессивные методы неразрушающего контроля в машиностроении, Пермь, 1984, с.4445.

72. Мацевич Э.В., Матвеев Бесконтактное акустическое диагностирование бетона. В сб.:Тез.докл. УП Уральской конф.: Современные методы неразрушающего контроля и их метрологическое обеспечение, Устинов, 1986, с. 15-16.

73. Артеменко С.Б., Волегов Ю.В. Дефектоскопия слоистых и сварных конструкций бесконтактным голографическим и ультразвуковым методом. Дефектоскопия, 1983, N3, с.3-7.

74. Mit Zuftshall Messen, Regeln und Steuern. IND. - Ausrust-Mag. -1985, N4, s.4

75. Бражников Н.И., Скрипалев B.C. Акустический контроль фольгопроката бесконтактным ультразвуковым способом. В кн.:Неразрушающий контроль материалов, изделий и сварных соединений. - ML, НИИИН, 1974, с. 109-110.

76. Бесконтактный ультразвуковой контроль многослойных конструкций. В сб.:Неразрушающие методы и средства контроля изделий и конструкций из неметаллов. - Материалы семинара 1617 мая, Пермь, 1987.

77. Волосский В.П. Бесконтактная ультразвуковая эхолокация твердотельных сред. Тр.Моск.энерг.ин-та, 1983, вып.607, с.84-88.

78. Волосский В.П. Бесконтактная ультразвуковая эхолокация твердотельных сред. В кн.:Моск.городская конф. молодых ученых и специалистов по повышению надежности, экономичности и мощности энергетического оборудования. Тез.докл. - М., 1983, т.2, с.26.

79. Волосский В.П. Разработка бесконтактной ультразвуковой эхолокации пластмассовых сред. Автореферат дисс. на соискание уч.степени к.т.н. М., МЭИ, 1985.

80. Дибров Г.Д., Борулько В.И., Мустафин Ю.И. Измерение внутренних напряжений акустическим методом. Измерительная техника, 1984, N8, с.46-48.

81. Горбатов А.А., Рудашевский Г.Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. -М., Энергоиздат, 1981, с.208.

82. Буденков Г.А., Гуревич С.Ю. Современное состояние бесконтактных методов и средств ультразвукового контроля. -Дефектоскопия, 1981, N5, с.5-33.

83. Бекешко И.А. Сравнение контактных и бесконтактных методов контроля. Дефектоскопия, 1978, N8, с.96-100.

84. Новые методы возбуждения и приема ультразвуковых волн. -Стандарты и качество, 1986, N11, с. 11-15, 45 (болг.).

85. Сазонов Ю.И., Шкарлет Ю.М. Исследование бесконтактных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний. -Дефектоскопия, 1969, N4, с. 1-12.

86. Шкарлет Ю.М. Бесконтактные методы ультразвукового контроля. -М., Машиностроение, 1974, с.56.

87. Шкарлет Ю.М. Бесконтактные методы акустического контроля. -Тр./НИКИМП, М., 1977, вып. 12, с.3-19.

88. Ультразвуковой портативный микропроцессорный дефектоскоп УД2Н-П (УД2Н-П.ОО.ОО.ОО.ООТУ), г. Ногинск, Московской обл., сертификат RUC.27.003.А № 5197/1, 1997 г.

89. Изделия из полимерных конструкционных материалов. Методы производственной дефектоскопии. ОСТ 3-5145-82, срок введения с 01.01.83 г.

90. Тартаковский Б.Д. Звуковые переходные слои. Доклады АН СССР, 1950, т.ХХ, N1, с.29-32.

91. Дианов Д.Б. Об излучении ультразвуковых волн через плоскопараллельные слои. Акустический журнал, 1959, т.5, вып.1, с.32-27.

92. Пирогов В.А., Тартаковский Б.Д. О согласующих слоях для границы с комплексным импедансом. Акустический журнал,1969, т. 15, N3,0.407-413.

93. Пирогов В.А., Тартаковский Б.Д. Согласующие двойные слои для границы с комплексным импедансом. Акустический журнал,1970, т.16, N1,0.116-120.

94. Пирогов В.А., Тартаковский Б.Д. Трехслойная согласующая система для границы с комплексным импедансом. Акустический журнал, 1971, т. 17, N2, с.258-262.

95. Меркулов Л.Г., Яблоник JIM. Работа демпфированного пьезопреобразователя при наличии нескольких промежуточных слоев. Акустический журнал, 1963, т. IX, вып.4, с.449-460.

96. Шутилов В.А. Основы физики ультразвука. JL, изд-во ЛГУ,1980, С.116.

97. Гитис М.Б., Шенкер A.A. О коэффициенте прозрачности и отражения слоев для импульсных сигналов. Акустический журнал, 1985, t.XXXI, вып.2, с.264-266.

98. Гитис М.Б., Шенкер A.A., Афанасьев М.И. О зависимости между скоростью распространения фронта упругого импульса и базой прозвучивания. Дефектоскопия, 1980, N9, с.47-52.

99. Гитис М.Б., Шенкер A.A. Особенности акустических измерений в сильно поглощающих средах. Дефектоскопия, 1982, N10, с.87-94.

100. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. М., Металлургия, 1974, с.57-64.

101. Протасов В.Д. Динамика и прочность элементов конструкции летательных аппаратов из композиционных материалов. М., ЦНИИ информации, 1987, с.368 (ДСП).

102. Современные композиционные материалы, ред.Алексеев В.А. -М., Мир, 1970, с.672.

103. Нигул У.К. Нелинейная акустодиагностика. Л., Судостроение,1981, с.252.

104. Данилов В.П., Игнатьевский В.В., Кутюрин Ю.Г. и др. Механизированный ультразвуковой глубиномер-дефектоскоп для изделий из ПКМ. В сб.:Акустика и ультразвуковая техника, 1986, вып.22, с.70-72.

105. Кутюрин Ю.Г., Рапопорт Д.А., Карташова И.Б., Потапов А.И. Теневой ультразвуковой бесконтактный контроль глубины залегания дефектов. Передовой опыт, 1987, № 12, с.39-41 (ДСП).

106. РД 50-407-83. Основные параметры преобразователей наклонных. Методика выполнения измерений. М., Изд-во стандартов, 1983.

107. А 250 kHz piezoelektrik transducer for operation in air. De Cicco G. 1982, US symposium, San Diego, California, VI, p.321-324

108. ПЗ.Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. -М., Наука, 1973, с.228.

109. ХУАНК Т. Обработка изображений. ТИИЭР, N 11, 59, 1971.

110. Самойленко С.И. Системы обработки информации. М., "Наука",

111. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. M., "Наука", 1969.

112. Корнев В.П. К решению задач обнаружения выбросов случайного процесса при дискретном контроле. В сб.: Системы управления, вып.2, т.310, Новочеркасск, 1975 (Новочеркасский политехнический ин-т).

113. Хартиган Дж. А. Задачи, связанные с функциями распределения в кластер-анализе.-В кн. Классификация и кластер.-М.: Мир, 1980, с.42.

114. Дюран Б., Оделл П. Кластерный анализ. М.: Статистика, 1977, 128 с.

115. Пи Йонг Чи, Дж. Вен. Рейзин. Простой гистограммный метод для непараметрической классификации. В кн.: Классификация и кластер.- М.: Мир, с. 328-351.

116. Смоляк С.А., Титаренко Б.П. Устойчивые методы оценивания (Статистическая обработка неоднородных сосокупностей). -М.: Статистика, 1980, 208 с.

117. Будадин О.Н., Колганов В.И. Способ неразрушающего контроля качества объекта и устройство для его осуществления. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2000127890 от 10 ноября 2000 г.

118. Кортен Х.Т. Разрушение армированных пластиков. Пер. С англ., М.: Химия, 1967.

119. Смирнов В.И., Мещеряков В.В. Испытания и контроль судостроительных пластиков. Л.: Судостроение, 1964.

120. Гершберг М.В., Илюшин C.B. Смирнов В.И. Неразрушающие методы контроля судостроительных пластиков. Л.: Судостроение, 1971.

121. Гребенник И.Л., Гребенник B.C., Гребенник В.В. Образец для ультразвукового контроля. —патент№ 2057333 от 09.05.1999 г. по заявке № 93036400/28 от 14.07.93 г.

122. Кутюрин Ю.Г., Рапопорт Д.А., Карташова И.Б., Потапов А.И. Теневой ультразвуковой бесконтактный контроль глубины залегания дефектов. Передовой опыт, 1987, № 12.

123. Колганов В.И., Егоренков И.А., Веденин Г.А. и др. Стенд для гидравлических испытаний оболочек типа «кокон» с центральными отверстиями. авт. свид. 125084.

124. Колганов В.И., Егоренков И.А., Веденин Г.А. и др. Способ испытаний оболочек с разгрузочным поршнем с опорой. авт. свид. 131617.

125. Колганов В.И., Марьинский H.H. и др. Способ определения кольцевой жесткости шпангоутов. авт. свид. 201706.

126. Колганов В.И., Марьинский H.H. и др. Способ контроля прочности. авт. свид. 228780.

127. Колганов В.И., Колесников Б.П., Сысоев В.Г. Способ определения теплофизических характеристик материалов. авт. свид. 1236887.1. '

128. УТВЕРЖДАЮ о.тсхнического дироктрц TI IK) << Ajtian гдрji>>1. Н.Г.Ьеккужев•||I'Í|,I¡I llbllMII MII|H'h ! i 'i ¡1. п.; 11 Ii »M IHM). 11, bwuuuiii

129. Mi;i( »ДИКА ДИК >MATI ПИРОНА1 II К )í I Д1 Ф1Ь И к M i| I I I I Iцилиндрическим

130. ЧАСТИ ИЗДЕЛИИ ИЗ 1 lOJIlIMMÍ'11ЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТРИЦ Л Jl« )11

131. CK Ml .0 KHI о, l'Ail пннш

132. IК ) M I / I ИМ Kl Ulli! Д|\|

133. СОГЛЛСОКА1Ю IhiMíHihiiiH. ni 'h''in

134. Глшшый метролог г/ ' И II i V1. А.Ф.Никоноренков1Ычши.пик ТНИИнНМКI

135. ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

136. Ремонт и наладку должен производить специально обученный персонал, имеющий квалификационную группу по электробезопасности не ниже третьей.

137. ТБ на допуск к самостоятельной работе.

138. Дефектоскопия должна проводится бригадой в количестве не менеегго\г\г смгс^рпг/ тг\Т) ппмцг'м г>птдч тлъ ии\' ¡го ггмгсчт \ляътклл\яя ггингитм к-пягги

139. V 1 ' ■ 1 1 1 I 1 V 1111:1 у \ > '. ■ ' 1 > 1 1 1 1> I V 1 1 < . > I 1-1 1 1 1 .1-111-11.1 I I и I 1 1 V 1 X 1-1 лификационный разряд для данной отрасли.

140. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ДЕФЕКТОСКОПИИг ч г л ^л51. изделия, предъявляемые для дефектоскопии, должны овть сухими и чистыми. При наличии пыли на поверхности изделия удалить ее с помощью влажной ветоши.

141. Настоящая методика применима для дефектоскопии таких изделий и участков изделий, конструкция которых допускает возможность двухстороннего доступа к контролируемой поверхности.

142. НПО М 47.00.00.000 ДМ 1 Листш ¡Лист; № документа Подпись Дата 3

143. СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ1. УСТРОЙСТВА

144. ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ ДЕФЕКТОСКОПИИ

145. РАССТОЯНИЕ» «ПО ПИКУ»- для теневого и реверберационного методов;-нажать клавишу «Т», после чего значение «РАССТОЯНИЕ» сохраниться в памяти дефектоскопа (курсор исчезнет со значения функции);

146. НПО М 47.00.00.000 ДМ Лист10и Лист № документа Подпись Дата -нажав клавишу «►» курсор переместится на название функции «ИЗМЕРЕНИЕ»;-нажать клавишу «Т», после чего курсор также появляется на значении функции;-нажимая клавишу «►» или установить значение

147. ЗАПОЛНЕНИЕ» «ДА»- для теневого и реверберационного методов;-нажать клавишу «▼», после чего значение «ЗАПОЛНЕНИЕ» сохранится в памяти дефектоскопа (курсор исчезнет со значения функции);-нажав клавишу «►» курсор переместится на название функции «ЦИФРЫ»;

148. Ввести контрольный образец в зону контроля, при этом преобразователи не должны касаться поверхности контрольного образца;

149. Выбрать качественный участок контрольного образца;

150. Прижать преобразователи к поверхности контрольного образца;

151. После проведенных операций аппаратура контроля готова к проведению контроля на изделии.

152. Снять контрольный образец с ложементов.

153. Отключить аппаратуру контроля.

154. Установить изделие на ложементы, при этом ультразвуковые преобразователи не должны касаться поверхности изделия.

155. НПО М 47.00.00.000 ДМ Лист12

156. НПО М 47.00.00.000 ДМ Лист14

157. Изм Лист № документа Подпись Датаграмма, таблица дефектов и координата текущей тестируемой области с частотой обновления 2 Гц (используется тот же таймер, что и для обновления текущей даты и времени).

158. Примечание: после завершения работ в режиме «ИСПЫТАНИЯ» программа автоматически переодит в режим «АРХИВ» для вывода на печать протокола результатов контроля.

159. НПО М 47.00.00.000 ДМ Лист15

160. НПО М 47.00.00.000 ДМ Лист16

161. Изм Лист N° документа Подпись Цата1 Цель аттестации.

162. Дата и место проведения аттестации.

163. Аттестация проводится на предприятии ГП ПО «Авангард».3 Объем исследований.

164. Проверка технической документации средств измерений, применяемых при дефектоскопии изделий по данной методике.

165. Выявление дефекта размером 20±2х20±2 мм.4 Методика исследований.

166. Проверка технической документации средств измерений, применяемых в методике.

167. Обработка результатов исследований.

168. Оформление результатов исследований.

169. Результаты исследований по аттестации методики оформляются в виде отчета, который утверждается заместителем директора предприятия.

170. По результатам исследований даются рекомендации по применению методики дефектоскопии и при необходимости, проводится корректировка методики.

171. При дополнительных требованиях в ТУ на дефектоскопию корпуса КАИ-0100-0 разработать и провести метрологическую аттестацию для данного корпуса.

172. В процессе проведения аттестации методики "Программа ." может дополняться и изменяться.

173. Цель метрологической аттестации

174. Определение вероятности выявления дефекта в процессе проведения автоматизированной дефектоскпии при доверительной вероятности 0,9.

175. Основание для проведения работ.

176. Программа проведения метрологической аттестации «Методики автоматизированной дефектоскопии корпусов СК-341.0100-0, КАИ-0100-0 НПО М 47.00.00.000 ДМ».

177. Дата и место проведения метрологической аттестации.

178. Метрологическая аттестация проводилась в декабре м-це 2000г на предприятии ГП ПО «Авангард» представителями НПО Машиностроения под методическим контролем ТБИИиНМК и отделом главного метролога.

179. Объект исследований. Образец СПР-9558.4. Порядок проведения работ.

180. На образце СПР-9558 выявлена бездефектная зона.

181. Изготовлены имитаторы дефектов размером 20x20 мм и равномерно расположены по окружности образца.

182. Проведена дефектоскопия ультразвуковым теневым методом в месте расположения имитаторов дефекта. Полученные результаты дефектоскопии приведены в приложении 1.

183. Проведена дефектоскопия ультразвуковым реверберационным методом в месте расположения искусственных дефектов. Полученные результаты дефектоскопии приведены в приложении 2.

184. При проведении дефектоскопии ультразвуковым теневым и реверберационным методами площадь обнаруживаемых дефектов указана на дефектограмм ах.

185. Обработка результатов исследований.

186. На основании проведенных работ установлено, что дефекты расположенные на образце СПР-9558 выявляются как ультразвуковым теневым и реверберационным методами.

187. Площадь выявляемых дефектов отображается на дефектограммах получаемых при проведении дефектоскопии.

188. Проведение дефектоскопии по методике НПО М 47.00.00.000 ДМ удовлетворяет требованиям определения вероятности выявления дефекта 0,95 при доверительной вероятности 0,9.

189. Дефекгограмма наложение реверберационного и теневого методов 222019981776155413321110 X888 666 444 1 2220л0 10 2030 40 50 60 70 80 90 S деф.=9.00квхм, У(мм)

190. УТВЕРЖДАЮ И.о.технического директор ГП ПО «Агащ1. Н.Г.Беккужев

191. От ГП ПО «АВАНГАРД» От НПО Машинос 1'роения РАН• А"-/- . : .; '; Супрун В.Н.

192. ТБИИйНМК: Райхлин 1 .А 1 ", 1 г, ^ ¿¿¿с- / -- Щи грев С. А.инженер: х Ковалева ^/п.г. Сафоново, Смоленской обл., 2001 г.2229

193. Цель работы: определение погрешности определения границ дефектов при автоматизированном неразрушающем контроле на установке «Проминь» по методике НПО М 47.00.00.000ДМ.

194. Объект исследования: изделие СК 341 зав. № 44424234 после силовых испытаний.

195. Место и дата проведения работы: 16-23 марта 2001 г., ГП ПО «Авангард».

196. Методика проведения работы.

197. Провести автоматизированный неразрушающий контроль изделия по методике НПО М 47.00.00.000ДМ.

198. Отметить на дефектограмме для последующей вырезки участки, содержащие дефектные и качественные места.

199. Вырезать из изделия участки, отмеченные в п. 4.2.

200. Произвести препарацию (расщепление) вырезанных образцов.

201. Нанести дефектограмму контур реального дефекта, полученный по результатам препарации.

202. Произвести сравнение местоположение контуров реального дефекта и дефекта, полученного в результате препарации по следующим методикам:46.1. Методика 1.

203. Определить разность местоположения контуров дефектов в различных точках по формуле:1. ДХ ХсИ - Хп,где АХ разность контуров,

204. ХсИ координата контура на дефектограмме, Хп - координата контура реального дефекта.

205. Определить наибольшее значение АХ, которое принять за погрешность определения контуров.46.2. Методика 2.

206. Соответствие результатов по количеству и площади выявленных объектов сравнения будем характеризуется коэффициентами К) и К2, определяемыми отношением количества объектов сравнения и ихплощадей:ЁХ'

207. Определение соответствия результатов по точности выявления объектов сравнения путем сопоставления их количества и контуров осуществляется посредством коэффициентов К3 , К4 и коэффициента корреляции К5:1. СОУа^х.уух),д2{х2,у2)\

208. Здесь К. , N2 количество объектов сравнения для двух результатов;

209. Б п, 82, площади объектов сравнения для двух результатов;

210. За среднеквадратичные отклонения функций а)(х!,у|), а2(х2,у2).

211. О область ¡-го объекта сравнения.

212. Провести анализ полученных результатов и сделать выводы.

213. Результаты проведение работы.

214. Дефектограмма изделия с нанесенным на нее контуром реального дефекта приведена на рис. 1. На рис. 2 приведены фотографии контуров реальных дефектов, полученные по результатам препарации образцов.

215. Измерения местоположения контуров дефектов в соответствии с п.4.6.1. показали, что АХшах = 10 мм.

216. Таким образом различие в местоположении контуров дефектов реального и зафиксированного в результате неразрушающего контроля находится в пределах погрешности датчиков координат +/- 10 мм.

217. Вычисления в соответствии с п.4.6.2 показали:1. К2 = 0,98,к4 = 0,01,1. К5=0,98.6. Выводы.

218. Координаты местоположения контуров реального дефекта и полученного по результатам автоматизированного неразрушающего контроля различаются в пределах погрешности датчиков координат, т.е. на величину +/- 10 мм.

219. Это приводит к различию в суммарной площади дефектов на 2% и обуславливает наличие несовпадающих площадей 1%.г

220. ТВЕРЖДАЮ .га директор нгард"1. Крипще^Л.М.2000 г.

221. УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор НПО Машиностроения РАН1. Будадин О.Н.2000 г.

222. СОГЛАСОВАНО Директор ООО "ВиТэк"