Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Рыков Алексей Николаевич

• Рыков Алексей Николаевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Рыков Алексей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Анализ современного состояния автоматизированных систем неразрушающего контроля изделий

1.2 Современное состояние методов обработки результатов и идентификации дефектов при неразрушающем контроле

1.3 Современное состояние и анализ применения средств комплексной автоматизированной дефектоскопии и обработки результатов НК

1.4 Анализ конструкций и технологий изготовления многослойных крупногабаритных изделий из ПКМ, изготавливаемых методом намотки

Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ И ПРОЦЕССА ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Теоретические основы способа неразрушающего контроля качества изделий на основе безэталонного обнаружения дефектов с заданной вероятностью

2.1.1 Теоретические исследования алгоритма безэталонного обнаружения дефектов

2.2 Теоретические основы способа определения глубины залегания дефектов в изделиях из ПКМ

2.3 Теоретические основы способа исключения влияния случай-

ных флуктуаций параметров технологического процесса по градиентному признаку

2.4 Теоретические основы способа оценки стабильности технологии производства изделий

Выводы по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ

3.1 Программно-аппаратные средства экспериментальной отработки режимов проведения автоматизированного неразрушающего контроля

3.1.1 Установка позиционирования

3.1.2 Комплекс неразрушающего контроля

3.1.3 Система управления

3.1.4 Принцип работы стенда

3.2 Экспериментальные исследования способа безэталонного определения дефектов с заданной вероятностью

3.3 Экспериментальные исследования способа определения глубины залегания дефектов на основе анализа внутренней структуры изделия

3.4 Экспериментальные исследования способа исключения случайных флуктуаций параметров технологического процесса

3.5 Экспериментальные исследования способа оценки стабильности технологии производства изделий

3.6 Разработка методики ультразвукового контроля с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов

3.6.1 Разработка требований к программному обеспечению обработки информации ультразвукового контроля с идентификацией дефектов изделий из ПКМ

Выводы по разделу

4 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДИКИ И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ С ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ ДЕФЕКТОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Разработка методики ультразвукового неразрушающего контроля

4.1.1 Разработка программно-аппаратных средств ультразвукового контроля

4.2 Экспериментальные исследования разработанных методических и программно-аппаратных средств ультразвукового контроля

на натурных изделиях

4.3 Оценка погрешности определения площадей дефектов при проведении автоматизированного неразрушающего контроля

4.4 Внедрение методики и аппаратно-программных средств ультразвукового акустического контроля с идентификацией дефектов в

изделиях из полимерных композиционных материалов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Перспективным направлением в современной технике является использование полимерных композитных материалов (ПКМ), изготовленных методом намотки, имеющих широкие возможности применения и обладающие рядом преимуществ перед традиционными материалами - металлами, особенно в авиакосмических отраслях техники, так как обеспечивают минимальную массу конструкций при заданном значении прочности, не подвержены коррозии и т.п.

Однако такие материалы требуют особого подхода и внедрение новых решений при разработке и создании методов и средств их неразрушающего контроля. Это вызвано большим разнообразием видов таких материалов, специфическими особенностями конструкций из них и технологией изготовления, разбросом физико-механических и прочностных характеристик, разнообразием типов дефектов, возникающих в процессе их изготовления и эксплуатации и т.п.

Это обуславливает необходимость как повышения достоверности результатов контроля (обнаружение дефектов), так и расширение информативности результатов контроля (особенно актуально - идентификация дефектов по глубине залегания). В связи с этим актуальным является вопрос разработки критериев и оценка стабильности технологии изготовления изделий из ПКМ.

Из-за многообразия дефектов в изделиях из ПКМ, формирующихся случайным образом и имеющих случайные характеристики и специфическим особенностям самих изделий из ПКМ, наиболее перспективными с точки зрения повышения достоверности и информативности результатов проводимой дефектоскопии изделий и производительности являются автоматизированные системы неразру-шающего комплексного (многоканального) контроля со специальными методами обнаружения и идентификации дефектов.

Основной способ определения порогового значения сигнала - по контрольному образцу с эталонным дефектом - в ряде случаев неприменим для контроля изделий из ПКМ. Это вынуждает искать другие способы определения уровня дефектности, в частности, при помощи накладных имитаторов дефектов.

В настоящее время мало исследованы способы идентификации дефектов по глубине залегания в сложных конструкциях их ПКМ с большим коэффициентом затухания, изготовленных методом намотки, недостаточно разработаны методы оценки стабильности технологии их изготовления.

Сказанное выше определяет актуальность данной работы.

Внутренняя структура изделий представляет собой чередующиеся слои стекло- или органопластика с различными углами намотки, пропитанными эпоксидным связующим. Разнородность структуры и нестабильность технологии вызывают разброс уровня УЗ сигнала от изделия к изделию до 15дБ. Большой коэффициент затухания (до 10-15 дБ/см на частоте 300 кГц в многослойных изделиях из органопластика) вынуждает использовать низкочастотные пьезоэлектрические преобразователи, а сложная и неоднородная форма поверхности - реализацию процесса автоматизации в бесконтактном варианте.

Применение эхо-метода на низких (до 500 кГц) частотах не позволяет проводить точное измерение глубины залегания дефекта из-за разброса скоростей прохождения УЗ сигнала через толщу изделия. Это вынуждает искать дополнительные способы повышения точности определения местоположения несплошно-стей, которые представляют собой расслоения материала между слоями намотки.

В настоящей работе рассматривается возможность использования автоматизированного ультразвукового контроля изделий из ПКМ, позволяющего обнаруживать дефекты на основе безэталонной настройки порогового значения сигнала, обнаруживать и идентифицировать дефекты по глубине залегания в процессе автоматизированного контроля и оценивать стабильность технологии изготовления изделий по результатам контроля.

Цель работы - разработка ультразвукового метода контроля качества изделий из полимерных композиционных материалов на основе идентификации дефектов с заданной вероятностью, с определением их глубины залегания в условиях систематических и случайных шумов и помех и с оценкой стабильности технологии изготовления изделий.

Объектом исследования являются нитемотанные изделия цилиндрической формы из стекло- или органопластика с переменными углами намотки, используемые в различных отраслях промышленности.

Предметом исследования является ультразвуковой метод неразрушающе-го контроля, позволяющий производить идентификацию дефектов по глубине залегания в изделиях из ПКМ, в многослойной композитной структуре.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Анализ современного состояния методов и средств автоматизированной дефектоскопии изделий из ПКМ, методов обнаружения, идентификации и определения глубины залегания дефектов при ультразвуковом контроле, методов оценки стабильности технологии.

2. Теоретические исследования способов обработки результатов проведения ультразвукового контроля изделий из ПКМ с целью повышения достоверности обнаружения и идентификации дефектов:

- разработка программной модели распознавания и идентификации дефектов;

- разработка способа идентификации дефектов с уточнением глубины залегания с использованием аппарата контурного анализа;

- разработка способа безэталонного определения порога дефектоскопии с заданной вероятностью обнаружения дефекта;

- разработка способа оценки стабильности технологии производства изделий по результатам неразрушающего контроля;

- разработка способа повышения достоверности обнаружения дефектов за счет исключения влияния неравномерности параметров технологии.

3. Решение методических вопросов разработки и внедрения методик, алгоритмического и программного обеспечения ультразвукового неразрушающего контроля изделий из ПКМ с идентификацией дефектов:

- разработка требований к программно-аппаратному комплексу автоматизированного неразрушающего контроля сплошности изделий из ПКМ;

- исследование способа безэталонного определения порогового значения сигнала в условиях нестабильных характеристик ПКМ, шумов и помех;

- исследование способа определения глубины залегания дефектов на основе принадлежности дефектов слоям изделий по распознаванию их контуров;

- исследование способа повышения достоверности результатов НК протяженных изделий из ПКМ за счет исключения влияния неравномерности параметров технологии по изделию;

- исследование возможности оценки стабильности технологии производства изделий из ПКМ в условиях серийного производства на основе результатов не-разрушающего контроля.

- разработка методики автоматизированного неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

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

- разработка опытного образца стенда экспериментальных исследований и изделий из ПКМ с эталонными искусственными дефектами;

- экспериментальное качественное оценивание информативности параметров при идентификации дефектов типа «несплошность» в изделиях из ПКМ;

- разработка программного обеспечения процесса проведения автоматизированного неразрушающего контроля и идентификации дефектов;

- внедрение метода и программно-аппаратных средств автоматизированного неразрушающего контроля.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

1. Установлено, что преимущественная ориентация дефектов в нитемотан-ных изделиях с переменным углом намотки определяется направленностью технологических слоёв намотки изделия. Информативным параметром при определении принадлежности дефекта слою изделия является коэффициент совпадения Кс, вычисляемый на основании анализа ориентации дефекта и сопоставления с внутренней структурой изделия. Это позволило разработать способ определения глубины залегания дефектов, уточняющий их положение в изделии.

2. Показано, что значение параметра Л а, определяемого на основе сравнения параметров среднеквадратичных отклонений а для эталонного и контролируемого изделия, может быть использовано для контроля стабильности технологии изготовления. Это позволило разработать способ оценки стабильности технологии производства изделий по результатам НК для контроля нарушения технологии изготовления изделий при серийном производстве.

3. Предложен способ обработки информационной матрицы изделия, позволяющий исключить влияние неравномерности структуры изделия на результаты дефектоскопии за счет определения градиента изменения сигнала на границе «качество-дефект». Это позволяет повысить достоверность обнаружения дефектов в условиях структурных и случайных помех.

Практическая значимость работы

1. Разработана и внедрена методика автоматизированного ультразвукового контроля с идентификацией дефектов изделий из полимерных композитных материалов (АЕВ-6 4716 ДМ «Проведение дефектоскопии изделий типа «кокон»).

2. Разработан стенд для отработки режимов проведения комплексного акустического контроля на цилиндрических образцах изделий из ПКМ.

3. Реализованы на практике инженерные решения по разработке специального программного обеспечения, решающие задачи идентификации типа дефектов по глубине залегания, оценки порога дефектоскопии для принятия решения о степени опасности обнаруженной несплошности материала.

4. Разработанные технические решения защищены двумя патентами РФ на изобретение, четырьмя заявками на получение патента на изобретение и патентами на промышленный образец и полезную модель.

5. Разработанный метод и средства внедрены на предприятиях России: АО «ЦНИИСМ», НИТУ МИСиС, МИРЭА, АО «ДПО «Пластик», ФГБОУВО «Санкт-Петербургский горный университет».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях: 1 -й дистан-

ционной научно-технической конференции НККМ-2014 «Приборы и методы не-разрушающего контроля качества изделий и конструкций из композиционных и неоднородных материалов», г. Санкт-Петербург, 2014г.; VII, VIII Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМАТ», г. Москва, 2015- 2016г..; III- й Международной конференции «Инновационное развитие автоматизации, информационных и энергосберегающих технологий, металлургии и металловедения. Современное состояние, проблематика и перспективы», г. Москва, 2015 г.; XXVIII - й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-28», г. Рязань, 2015 г.; Второй Международной конференции «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций», г. Москва, 2016г.; в рамках XXI Всероссийской конференции по неразрушающему контролю и технической диагностики, г. Москва, 2017г., на Крымской международной научно-практической конференции и выставки «Неразрушающий контроль, техническая диагностика и безопасность эксплуатации композиционных материалов, изделий и конструкций из них», Гурзуф, 2017 г. Опубликованы тезисы и материалы перечисленных конференций.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ, из них 7 в рекомендованных ВАК журналах, получены 2 патента на изобретения и 3 решения о выдаче патента на изобретение, поданы 3 заявки на выдачу патента на изобретение, доклады и тезисы докладов научно-технических конференций.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Анализ современного состояния автоматизированных систем нераз-рушающего контроля изделий

В настоящее время в различных отраслях промышленности (машиностроении, авиастроении, энергетике и др.) вопрос обеспечения качества выпускаемой продукции и ее контроля стоит особенно остро. Это связано, в первую очередь, с постоянно возрастающими требованиями к повышению надежности при возрастающих нагрузках на изделия, что влечет за собой ужесточение технических норм на наличие дефектов определенного типа в готовой продукции.

Повышение качества продукции без соответствующего развития методов и средств неразрушающего контроля и диагностики в современных условиях практически невозможно [1, 55-59].

Перспективным направлением в современной технике является использование полимерных композиционных материалов (ПКМ), имеющих широкие перспективы использования и обладающие рядом преимуществ перед традиционными материалами - металлами, особенно в авиакосмических отраслях техники, так как обеспечивают минимальную массу конструкций при заданном значении прочности, не подвержены коррозии и т.п.

Однако такие материалы требуют особого подхода, новых решений при разработке и создании методов и средств их дефектоскопии. 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 [48].

Наиболее перспективными с точки зрения повышения достоверности результатов проводимой дефектоскопии изделий и скорости ее проведения являют-

ся автоматизированные системы неразрушающего контроля. В случае, если изделие представляет собой тело вращения, целесообразно применение механизированных сканирующих систем для максимально полного проведения контроля. Механизированные сканирующие системы известны и применяются в промышленности достаточно давно на различных предприятиях, при этом могут использоваться различные системы управления, сбора и обработки информации.

Для неразрушающего контроля изделий из ПКМ в условиях производства и эксплуатации применяются различные методы, основанные на взаимодействии проникающего излучения с объектом контроля: радиационные, тепловые, акустические, радиоволновые и др. [73, 76-79]. Одним из наиболее распространенных является акустический, имеющий следующие преимущества перед другими методами контроля изделий из ПКМ:

а) информативным признаком дефектной области является изменение параметров упругого импульса, прошедшего через контролируемый материал. Это позволяет расширить область применения этого метода в части возможности определения физико-механических характеристик материала;

б) обеспечение высокой технологичности процесса контроля;

в) повышение производительности и достоверности контроля за счет возможности механизации и автоматизации;

г) аппаратная реализация метода наиболее доступна и безопасна по сравнению с другими методами контроля;

д) серийно выпускаемая аппаратура, большая номенклатура первичных преобразователей.

При дефектоскопии крупногабаритных и протяженных изделий из ПКМ наибольшее распространение получили ультразвуковые методы контроля. В последние десятилетия велись, в основном зарубежными компаниями, работы, направленные на создание автоматизированных средств УЗ-контроля. В нашей стране комплексный подход при проектировании автоматизированных систем НК можно наблюдать у компаний ООО «Кропус», ООО «Акустические Контрольные Системы» и некоторых других. Под автоматизацией процесса контроля речь идет

о разработке и создании систем, обеспечивающих необходимую ориентацию УЗ -преобразователей относительно поверхности контролируемого изделия при непрерывном ее сканировании, программно-аппаратных модулей непрерывного приема, обработки и анализа дефектоскопической информации. Важным моментом с точки зрения производственного контроля является вопрос документирования результатов контроля.

При анализе источников патентной и научно-технической информации по системам сканирования при УЗ неразрушающем контроле была установлена идентичность подходов при решении задач прозвучивания поверхности объекта сложной формы. Все они используют различные методы локации, позволяющих определить геометрию поверхности изделий и сформировать набор управляющих сигналов, необходимых для обеспечения движения исполнительных механизмов [2-10, 14, 15].

Анализ состояния разработок автоматизированных систем неразрушающего контроля изделий из ПКМ, а также существующей технической базы для проведения работ по автоматизации, позволил определить круг проблем и сопутствующих факторов, определяющих особенности разработки узлов систем автоматизированного НК.

Следует отметить, что ряд проблем при проектировании систем автоматизированного НК возникает из-за специфических свойств ПКМ, прежде всего, анизотропности структуры. Это порождает неопределенность в выборе необходимых методов контроля, заключающуюся в недостатке достоверных данных о возможностях методов контроля применительно к конкретным изделиям, материалам и технологиям изготовления. Отсутствие проработанных теоретических моделей, наиболее полно и адекватно описывающих процесс дефектоскопии изделий из ПКМ, порождает спектр проблем, связанных с выбором параметров сигналов возбуждения, параметров принимаемых сигналов, подлежащих измерению и выбору информативных признаков разделения качественных и дефектных областей контролируемых изделий [16].

Таким образом, разработка автоматизированной системы НК должна быть ориентирована на решение целого комплекса исследовательских задач и не может быть сведена лишь к решению только технических аспектов изготовления. При этом желательно рассматривать создание такой системы как модульной, позволяющей реализовать концепцию создания гибкой, ориентированной на непрерывное развитие системы.

Анализ показал, что в настоящее время наметилась тенденция на создание многофункциональных систем для решения нескольких близких по назначению задач, таких как: обеспечение многоканального неразрушающего контроля, повышение информативности и достоверности результатов дефектоскопии, обеспечение возможности проведения экспериментальных исследований различных методов [41,51]. С этой целью в системах предусматриваются:

- автоматизация процесса проведения физического эксперимента;

- автоматизация научных исследований;

- информационно-измерительная функция;

- адаптивность и конфигурирование под различные задачи.

Функция автоматизации проведения физического эксперимента заключается в организации управления измерениями, сборе, предварительной обработке и накоплении первичной информации о результатах проведенного контроля [69,80].

Функция автоматизации научных исследований состоит в статистической обработке исходных данных, проверке статистических гипотез, в оценке параметров статистических моделей изучаемых процессов, исследовании алгоритмов принятия решения в условиях неопределенности информационного сигнала и документировании результатов дефектоскопии [47,62].

При создании систем автоматизированного неразрушающего контроля основное время затрачивается на создание сканирующих систем, обеспечивающих перемещение датчиков регистрации физических полей контролируемого объекта по его поверхности с обеспечением точной привязки к реальным координатам поверхности [9, 85].

При использовании в промышленном производстве подобного рода системы должны быть достаточно универсальными для обеспечения возможности сканирования различных по своей форме и габаритам изделий [6,11]. На практике наибольшее распространение получили следующие способы сканирования: сканирование строчным методом (плоскопараллельные изделия), сканирование по плоской спирали (диски), дискретное перемещение (поверхности сложной формы, большая шероховатость поверхности).

Анализ существующих систем автоматизированного контроля показал, что для изделий, имеющих форму тел вращения, наиболее оптимальной компоновкой сканирующей системы является такая, при которой осуществляется взаимное перемещение изделия и первичных преобразователей, например, вращение изделия и перемещение датчиков вдоль образующей. Аппаратная реализация такого принципа сканирования обеспечивает сплошной контроль поверхности изделия (без пропусков) по спиральной траектории.

В [34] рассматривается важность определения таких параметров дефектов, как их реальных размеров, профиля, ориентации и пр. Для контроля сварных швов рекомендуются к применению системы серии «Авгур», позволяющие измерять реальные размеры несплошностей и их координаты на основе когерентной обработки данных. Система применяется для наблюдения за развитием дефектов в процессе эксплуатации, на основании чего производится оценка их степени опасности и принимается решение о дальнейшем использовании изделия (конструкции) по назначению.

Общие проблемы актуальности создания автоматизированных систем в условиях промышленного производства рассматриваются в [17]. Указывается важность обеспечения контроля качества с целью повышения конкурентоспособности выпускаемых изделий. Приводятся примеры установок автоматизированного контроля бесшовных труб из коррозионностойких сталей, сортового проката, валов авиационных двигателей. Особо отмечается, что решение проблемы повышения качества является комплексной и опирается на разработку актуальных технологий производства и контроля.

Сопоставление возможностей автоматизированного ультразвукового контроля и радиографического, в применении к контролю сварных соединений, проведено в [23]. Отмечается, что в последнее время значительно увеличился интерес к возможности обеспечения замены радиографии на УЗК в нефтегазовом комплексе, где трубопроводы из ПКМ внедряются с каждым годом все больше и больше. Сравнительные результаты по возможностям выявления и определения типа дефектов, погрешности измерения их площадей, доказывают важность и целесообразность применения компьютеризированных систем с автоматическим формированием заключения контроля.

Рассматривается вопрос создания автоматизированной системы ультразвукового контроля осей вагонов с целью повышения скорости проведения дефектоскопии в соответствии с действующими нормативными документами в [31]. Внедрение автоматизированного комплекса позволило уменьшить время контроля по сравнению с ручным (с 45 мин. до 6 мин.) и повысить достоверность выявляемых дефектов.

В [24] описано программно-аппаратное устройство, позволяющее производить ударное возбуждение изделий из бетона и регистрацию электрического отклика на него. Для измерения использован дифференциальный электрический датчик, содержащий два приемных электрода (измерительный и компенсационный) и позволяющий значительно повысить соотношение сигнал/помеха. Пример осуществления сканирования поверхности бетона и обнаружения местоположения дефекта в ручном варианте, рассмотренный в [24], позволяет говорить о возможности организации процесса сбора и обработки данных в автоматизированном варианте.

Контроль труб большого диаметра рассматривается на примере устройства и принципа работы некоторых ультразвуковых сканеров-дефектоскопов для диагностики основной массы металла магистральных нефте- и газопроводов при проведении переизоляции [25]. В статье обсуждаются различные методы, средства и устройства для эффективного возбуждения и приема УЗ волн в трубах с толщиной стенки от 6 до 20 мм, выбор мод волн Лэмба и Рэлея для контроля в зависи-

мости от толщины стенки трубы, описывается принцип работы однонаправленного первичного ЭМА-преобразователя.

Анализ современного состояния создания и использования автоматизированных систем неразрушающего контроля, обеспечивающих повышение информативности данных путем применения для обработки современного математического аппарата, а так же проведение экспериментальных работ, показал, что в такой системе, по возможности, должны быть реализованы следующие функции:

1. Многоуровневая пороговая обработка результатов измерений.

2. Координатная привязка результатов измерений к контролируемой поверхности.

3. Настройка и оперативное управление режимами работы аппаратурного комплекса.

4. Поддержка обработки архивных данных.

5 Формирование матрицы данных с заданным шагом.

6. Определение статистических параметров и пороговых значений и оформление их в виде таблиц.

7. Построение гистограмм исходных данных с различным масштабом.

8. Алгоритм выделения связных дефектных областей и определение их координат и площадей.

9. Документирование результатов работы системы как в виде протокола на бумажных носителях, так и текущее оперативное отображение результатов на экране монитора.

Основой для реализации этих требований является автоматизация процесса сбора и обработки первичных данных неразрушающего контроля на основе использования средств вычислительной техники и разработка развитого программного обеспечения для завершающей обработки данных и решения исследовательских задач. Для возможности решения более сложных комплексных задач по обработке результатов дефектоскопии, программные средства должны предусматривать формирование файлов выходных данных в форматах, используемыми распространенными математическими пакетами прикладных программ.

1.2 Современное состояние методов обработки результатов и идентификации дефектов при неразрушающем контроле

Одна из основных задач методов обработки результатов и идентификации дефектов при неразрушающем контроле - выделение совокупности элементов цифрового массива, отвечающих за качественный материал, а также тех участков поверхности изделия, о которых величина амплитуды зондирующего сигнала "информирует" как о дефектах [70]. При этом, в случае проведения процесса не-разрушающего контроля в производственном цикле, информация о величинах элементов цифрового массива на участках дефектов и качественного материала априорно отсутствует. В такой формулировке мы получаем типовую задачу автоматической классификации и идентификации входных данных, осуществляемую в условиях априорной неопределенности адаптивных методов [33, 72].

Как известно, например, [32,36,42], практически все методы дефектоскопии основаны на использовании порогового значения информационного сигнала, разделяющего измеренные значения информационного сигнала на соответствующие качественным участкам и дефектным. Для многих материалов, в частности полимерных композиционных, не удается назначать пороговое значение априорно из анализа теоретических положений прохождения информационного сигнала [44]. В таких случаях часто используется способ задания порогового значения для конкретного изделия путем анализа и обработки значений сигнала снятых в некоторых контрольных точках изделия [91]. То есть, по некоторой выборке измерений информационного сигнала, представительной для данного изделия, оценивается пороговое значение, которое затем используется при проведении дефектоскопии.

Для корректной обработки результатов дефектоскопии используют различные методики как получения выборки значений информационного сигнала, так и оценки порогового значения [44,71].

Рассмотрим недостатки, присущие этому подходу.

1. Характеристики эталона дефекта могут не отражать характеристик дефекта в объекте контроля, поскольку технология изготовления допускает разброс физико-механических свойств изделий при серийном производстве.

2. Наличие эталона не позволяет полностью автоматизировать процесс проведения дефектоскопии.

3. Подход содержит систематическую ошибку, поскольку определение порогового значения проводится в статическом режиме, а процесс дефектоскопии и сравнение текущих значений информационного сигнала с пороговым значением осуществляется в динамическом режиме путем механического сканирования поверхности контролируемого изделия. Таким образом, измерения текущего сигнала и измерения в контрольных точках будут получены в различных условиях, что влечет различную трактовку информационных параметров УЗ сигнала.

На основании этого можно сделать вывод о том, что использование метода обнаружения дефектов путем определения порогового значения сигнала с помощью эталона дефекта при определенных условиях приводит к значительному снижению достоверности обнаружения дефектов, что зачастую неприемлемо на практике.

В [86] для обнаружения и идентификации областей дефектов предлагаются к реализации методы гистограммного анализа, непараметрической классификации и кластерного анализа. В связи с развитием вычислительной техники стало возможным реализовать на практике сложные алгоритмы обработки больших массивов данных, в том числе двух- и трехмерных [49].

Определение типов и размеров дефектов [12,13] является одной из наиболее важных и актуальных задач при проведении неразрушающего контроля. В [33] проводится анализ способов автоматического распознавания дефектов применительно к радиационным изображениям (контроль сварных швов). Рассматривается общая структура процесса, вопросы предварительной обработки, сегментации, информационные признаки дефектов. Для идентификации дефектов применяются: идентификация с помощью сравнения с эталоном, идентификация с помощью искусственной нейронной сети, статистическая классификация. В связи с тем, что

дефектограммы при проведении УЗ автоматизированного контроля представляют собой двумерную информационную матрицу, основные принципы анализа радиационных изображений допустимо перенести на обработку любых двумерных сигналов. В общем случае, процесс распознавания можно разделить на три основные процедуры: предварительной обработки, обнаружения дефектов и классификации дефектов. Соответственно, каждый из методов неразрушающего контроля использует наиболее оптимальные алгоритмы для решения вопросов максимальной достоверности определения параметров дефектов.

В [35] речь идет об идентификации дефектов и разделению их на классы применительно к ультразвуковому неразрушающему контролю сварных соединений. Предлагается разделение основных идентификационных признаков дефектов по: частотным характеристикам, природе и типе используемых волн, типу используемых ПЭП, углу между направлением прозвучивания и приема волн и пр. В заключении отмечается, что использование только одного признака для полной идентификации дефекта недостаточно, что также справедливо и для контроля изделий из ПКМ, где данный вопрос стоит особенно остро.

Особенности работы некоторых систем на фазированных антенных решетках исследуются в [19]. Рассмотрены особенности формирования изображения отражателей при использовании технологии фазированных антенных решеток и изображений, полученных методом С^АБТ по эхосигналам, измеренным в режиме двойного сканирования. Показано, что изображения, полученные методом С^АБТ, имеют более высокое фронтальное разрешение во всей области восстановления изображения, парциальные изображения, восстановленные при разных положениях антенной решетки, можно когерентно складывать, что позволяет получить высокое и однородное разрешение во всем объеме толстостенных изделий и увеличить отношение сигнал/шум. Возможность по единожды измеренным эхо-сигналам восстанавливать парциальные изображения отражателей по многим акустическим схемам с последующим их объединением в одно высококачественное изображение должно позволить надежно автоматизировать процесс распознавания и определения размеров неоднородностей.

Возможности пассивной ультразвуковой томографии исследуются в [41] . Приводятся результаты разработки, моделирования и экспериментальной апробации ключевых технологий пассивной ультразвуковой томографии: алгоритм определения времени прихода зашумленных акустических сигналов с затянутым фронтом, метод определения координат источника и времени возникновения акустических сигналов с оценкой точности определения этих параметров. Особый интерес вызывают результаты моделирования влияния шумов измерения на точность определения координат источника, взаимовлияния точности определения координат источника и искомого неоднородного распределения скорости распространения акустического сигнала, а также результаты экспериментальной апробации разработанных технологий.

Особый подход к проблеме обнаружения УЗ сигналов при эхо-импульсном контроле сложноструктурных объектов описывается в [28]. Приведено описание выполненного на базе персонального компьютера ультразвукового многофункционального адаптивного измерительного комплекса, который алгоритмически генерирует различные как простые, так и сложно-модулированные зондирующие сигналы, в котором реализуются различные радиотехнические алгоритмы обработки эхосигналов (накопление, оптимальная фильтрация, синхронное детектирование и др.), а также обеспечивается адаптация параметров сигналов под характеристики контролируемых изделий. На примере использования частотно -модулированного сигнала показана возможность адаптивного измерительного комплекса повышать достоверность контроля, обеспечивать высокую чувствительность и разрешающую способность за счет адаптивной подстройки параметров зондирующего сигнала и компенсации искажений принятого сигнала в электроакустическом тракте.

Статья [45] посвящена ультразвуковому контролю сварных соединений в авиационной и космической отраслях с применением фазированной акустической решетки. Рассмотрен контроль плоскостных дефектов типа непровара и трещины в корне шва с помощью секторного сканирования. Предложена методика расчета кривой вероятности обнаружения дефектов (POD) с помощью численного моде-

лирования процедуры ультразвукового контроля с учетом мешающих факторов. По результатам численных экспериментов рассчитаны кривые POD и найдена условная высота трещин по уровню в 10 % от амплитуды эхосигнала от эталонного отражателя.

Вопросу выявления трещин в изделиях из ПКМ и повышению достоверности дефектоскопии посвящена статья [42]. Способ выявления трещин реализуется при возбуждении и приеме упругих колебаний в изделии при одностороннем к нему доступе с помощью раздельно-совмещенного преобразователя при сканировании им поверхности изделия с одновременным вращением преобразователя вокруг его продольной оси и позволяет повысить достоверность и производительность контроля многослойных конструкций. Наилучший результат при выявлении трещин получается при применении акустического низкочастотного метода дефектоскопии, реализуемого с помощью раздельно-совмещенного преобразователя с сухим вводом в объект контроля. Низкая достоверность контроля обусловлена тем, что трещины не выявляются при совпадении с точностью +10о линии, соединяющей точки касания вибраторов с изделием, с плоскостью раскрытия трещины. Для повышения достоверности требуется проводить контроль минимум два раза, что также не гарантирует обнаружение всех трещин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рыков Алексей Николаевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под ред. В.В. Клюева. Т.3: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге - М.: Машиностроение, 2004.- 864 с.

2. Система автоматизированного ультразвукового контроля: пат. на полезную модель 131492 РФ: МПК в0Ш29/00/ Вопилкин А.Х, Ромашкин С.В., Тихонов Д.С.; опубл. 20.08.2013.

3. Способ ультразвуковой дефектоскопии вращающихся деталей: пат. 2085935 РФ: МПК в0Ш29/04/ Римлянд В.И., Кондратьев А.И., Казабрин А.В.; опубл. 27.07.1997.

4. Способ неразрушающего контроля изделий: пат. 2184373 РФ: МПК в0Ш29/04/ Марков А.А., Бершадская Т.Н., Белоусов Н.А.; опубл. 27.06.2002.

5. Ультразвуковое дефектоскопическое устройство и программа ультразвуковой дефектоскопии: пат. 2404427 РФ: МПК 00Ш29/04/ Фукутоми Хироюки, Линь Шань; опубл. 20.11.2010.

6. Автоматизированное устройство ультразвукового контроля качества труб: пат. 2209426 РФ: МПК в0Ш29/04/ Бидаш С.А., Уваров В.И., Козьев В.Г., Кащеев Н.А.; опубл. от 27.07.2003.

7. Способ ультразвукового контроля цилиндрических изделий: пат. 2149393 РФ: МПК в0Ш29/04/ Арутюнян Ю.К., Бабичев В.А., Казаченко А.Т. и др.; опубл. 20.05.2000.

8. Способ ультразвукового контроля изделий цилиндрической формы: пат. 2180111 РФ: МПК 00Ш29/04, 00 Щ29/06/ Жуков Ю.А., Петров А.Н., Марченко В.Г., Милешко В.А.; опубл. 27.02.2002.

9. Установка для бесконтактного ультразвукового, и/или вихретокового, и/или магнитного контроля цилиндрических изделий: пат. на полезную модель 139681 РФ: МПК 00Ш29/04 / Кириков А.В., Борисов В.Н., Щербаков В.А.; опубл. 20.04.2014.

10. Акустическое устройство для контроля многослойных конструкций: пат.

2276783 РФ: МПК G01N29/04 / Максимочкин Г.И., Пасечник С.В., Максимочкин А.Г., Алешин В.А.; опубл. 20.05.2006.

11. Ультразвуковое устройство обнаружения дефектов, ультразвуковой преобразователь и ультразвуковой способ обнаружения дефектов: пат. 2539806 РФ: МПК G01N29/04 / Инагаки Коити, Идзуми Мамору, Карасава Хирокадзу; опубл. 27.01.2015.

12. Способ измерения размеров дефектов при ультразвуковом контроле изделий: пат. 2191376 РФ: МПК G01N29/04 / Чапаев И.Г., Жуков Ю.А., Лузин А.М. и др.; опубл. 20.10.2002.

13. Способ определения типа дефекта в металлических изделиях: пат. 2524451 РФ, МПК G01N 29/00 / Немытова О.В., Ринкевич А.Б., Перов Д.В.; опубл. 27.07.2014.

14. Способ автоматизированного ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов формы тел вращения: пат. 2526518 РФ: МПК G01N29/22 / Будадин О.Н., Кульков А.А., Кутюрин Ю.Г., Юхацкова О.В.; опубл. 20.08.2014.

15. Способ ультразвукового контроля изделий: пат. 2504764 РФ: МПК G01N29/04 / Карцев Г.Т., Канюков Е.К.; опубл. 20.01.2014.

16. Барынин В.А., Будадин О.Н., Кульков А.А. Современные технологии неразрушающего контроля конструкций из полимерных композиционных материалов. - М.: Издательский дом Спектр, 2013, 242с с илл.

17. Борисенко В.В. Промышленный автоматизированный неразрушающий контроль// В мире неразрушающего контроля, №4 (50), 2010, с. 54-55.

18. Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройство для его осуществления: пат. 2158922 РФ: МПК G01N29/04 / Черняев К.В., Майоров С.Н.; опубл. 29.11.2000.

19. Базулин Е.Г. Сравнение систем для ультразвукового неразрушающего контроля, использующих антенные решетки или фазированные антенные решетки // Дефектоскопия. 2013. № 7. с. 51-75.

20. Беккужев Н.Г. Акустический метод и программно-аппаратные средства многоканального автоматизированного неразрушающего контроля качества крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук, Северо-западный государственный заочный технический университет, Санкт-Петербург, 2003 г.

21. Серебренников О.Л., Рапопорт Д.А., Цветянский Л.Я. и др. Установка для комплексного контроля многослойных крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов. Дефектоскопия, 1982, № 7, с. 15-19.

22. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И. и др. Тепловой неразруша-ющий контроль изделий. - Москва, Наука, 2002, 476с.

23. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Автоматизированный ультразвуковой контроль сварных соединений вместо радиографического контроля// Контроль. Диагностика, №12, 2015, с. 9-15.

24. Фурса Т.В. , Данн Д.Д. , Демихова А.А. Сканирующее устройство для определения дефектных зон в крупногабаритных изделиях из бетона// Дефектоскопия. №7. 2015.

25. Алешин Н.П. , Гобов Ю.Л. , Михайлов А.В. , Смородинский Я.Г. , Сыр-кин М.М. Автоматизированный ультразвуковой контроль труб большого диаметра// Дефектоскопия. №3. 2014.

26. V.G. Shevaldykin, V.N. Kozlov, A. A. Samokrutov, "Inspection of Concrete by Ultrasonic Pulse-Echo Tomograph with Dry Contact", 7th European conference on Non-Destructive Testing, Copenhagen, 26 - 29 May, 1998.

27. Vladimir K.Kachanov, Vladimir G. Kartashev and Valentin P.Popko. Application of signal processing methods to ultrasonic non-destructive testing of articles with high strutural noise//Nondestr.Test.Eval.,2001,Vol.17, p.15—45.

28. Качанов В.К. , Соколов И.В. , Концов Р.В. , Синицын А.А. , Федоров М.Б. Адаптивная аппаратура ультразвукового неразрушающего контроля крупногабаритных сложноструктурных объектов// Дефектоскопия. №5. 2016.

29. Niederdrank T. Maximum length sequences in non-destructive material testing: application of piezoelectric transdusers and effects of time variances.

Шга8отс8.1997. Уо1.35.Р.195-203.

30. Будадин О.Н., Кутюрин Ю.Г., Филипенко А.А., Юхацкова О.В. Комплексная многоканальная дефектоскопия сложнопрофильных конструкций из полимерных композиционных материалов// Материалы 17 межд. конф. «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», 5-9 октября 2009 г., г. Ялта.

31. Балабкин Д.В., Ястребов В.А., Цомук С.Р. Автоматизированные комплексы ультразвукового контроля осей вагонов// В мире неразрушающего контроля, №3 (53), 2011, с. 69-70.

32. Стариковский Г.П., Курятин А.А., Карабутов А.А. Неразрушающий контроль интегральных конструкций из полимерных композиционных материалов // В мире неразрушающего контроля, №4 (54), 2011, с. 61-65.

33. Лазоренко А.П. Автоматическое распознавание дефектов на радиационных изображениях сварных швов (обзор) // Техническая диагностика и неразру-шающий контроль, №3, 2008, с. 31-37.

34. Бадалян В.Г., Вопилкин А.Х. Оценка потенциальной опасности дефектов при автоматизированном УЗК объектов повышенной опасности // В мире неразрушающего контроля, №4 (50), 2010, с. 10-12.

35. Цомук С.Р. Идентификационные признаки дефектов при УЗК // В мире неразрушающего контроля, №4 (50), 2010, с. 16-19.

36. Голубев А.С., Добротин Д.Д., Паврос С.К. О выборе порога срабатывания теневых иммерсионных ультразвуковых дефектоскопов при контроле изделий с шероховатой поверхностью. Дефектоскопия, 1975, № 3, с. 71-77.

37. Буренок В.М., Ивлев А.А., Корчак В.Ю. Развитие военной технологии XXI века: проблемы, планирование, реализации. - Тверь.: Издательство ООО «КУПОЛ», 2009.-624с.

38. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1989. 316с.

39. Перрен А.А., Баганик А.М. Неразрушающий контроль полимерных композитных материалов в судостроении // В мире неразрушающего контроля. 2011, №3, с. 24-26.

40. Бадалян В.Г. Погрешность измерения дефектов с использованием систем с когерентной обработкой данных// Дефектоскопия. 2003. №3. С. 12 -23.

41. Кошевой В.В. , Романишин И.М. , Романишин Р.И. , Семак П.М. , Ша-рамага Р.В. Развитие технологий пассивной ультразвуковой томографии // Дефектоскопия. №10. 2016.

42. Мурашов В.В. , Слюсарев М.В. Выявление трещин в деталях из полимерных композиционных материалов и в многослойных клееных конструкциях низкочастотным акустическим методом// Дефектоскопия. №6. 2016, с. 27-34.

43. Кривошеев И.А. , Игнатьева М.И. , Шамурина А.И. Увеличение отношения сигнал/шум при ультразвуковом контроле// Дефектоскопия. №6. 2016, с. 11-16.

44. Сысоев А.М. Критерий отбраковки изделий при контроле композиционных материалов// Контроль. Диагностика. 2008, №9, с. 45-48.

45. Пилюгин С.О. , Лунин В.П. Определение вероятности обнаружения дефектов в сварных швах при ультразвуковом контроле фазированной решеткой// Дефектоскопия. №6. 2016, с.35-41.

46. Бадалян В.Г. Автоматизация оценки параметров дефектов в системах АУЗК с когерентной обработкой данных// Контроль. Диагностика. 2010. №1. с. 57-64.

47. Будадин О.Н., Кульков А.А., Рыков А.Н., Козельская С.О., Морозова Т.Ю. Прогнозирование предельного ресурса эксплуатации сложных технических систем на основе прогностического моделирования и элементов искусственного интеллекта. - Контроль. Диагностика . №12 (210) 2015.

48. Вагин А.Э., Дворецкий И.В., Магницкий К.А. и др. Проблемы и задачи неразрушающего контроля деталей, узлов и сборочных единиц из углерод-углеродных и керамоматричных композиционных материалов нового поколения. - труды 1-й дистанционной научно-технической конференции «Приборы и мето-

ды неразрушающего контроля качества изделий и конструкций из композиционных и неоднородных материалов», 2014г., 25-27 ноября, с.45-57.

49. Николаев А.А. Метод распознавания трехмерных дефектов типа трещин и расслоений в конструкциях // 18-я Международная конференция по компьютерной графике и зрению ГрафикКонЛ2008: Труды Конференции. - М.: Изд-во МГУ, 2008. - С. 308.

50. Нардони Дж., Нардони П., Нардони Д., Ферольди М. Способы оценки качества изображения для TOFD и ФР-технологий// В мире неразрушающего контроля, №4, 2014, с. 6-9.

51. Морозов Г.А. Развитие методов неразрушающего контроля в авиации // Контроль. Диагностика. 2002. № 7. С. 3-8.

52. Ультразвуковой контроль материалов: Справ. Изд. Й. Крауткремер, Г. Крауткремер; пер. с нем. - М.: Металлургия, 1991, 752 с.

53. Махутов Н.А., Гаденин М. Комплексный контроль. Диагностика материалов и конструкций на разных стадиях их жизненного цикла. - журн. «Технадзор», № 5, 2011, с.46-48.

54. Иванов В.И., Бигус Г.А., Власов И.Э. Акустическая эмиссия: учебн. пособие/под общ. ред. В.В.Клюева. М.: Издательский дом «Спектр», 2011. - 192с.: ил. - (диагностика безопасности).

55. Иванов В.И., Власов И.Э. Некоторые проблемы неразрушающего контроля // Дефектоскопия, 2002, № 7, с.82-93.

56. Иванов В.И., Власов И.Э. Метод акустической эмиссии. Неразрушаю-щий контроль: Справочник; В 7т./ под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение. 2005. Т.7, Кн.1. 340с.

57. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирование надежности конструкции из композиционных материалов. - Машиностроение, 1980, 261 с.

58. Махутов Н.А. и др. Проблемы разрушения, ресурса и безопасности технических систем. Красноярск: СибЭРА, 1997, 519 с. (сборник).

59. Неразрушающий контроль: справочник / под общ. ред. В.В. Клюева и др. М.: Машиностроение, 2002. 632 с.

60. Дрейзин В.Э. Задачи комплексной обработки информации в многоканальных сканирующих системах дефектоскопии и возможности их реализации на базе ЭВМ. Дефектоскопия, 1981, № 10, с. 93-98.

61. Глазков Ю.А. Оценка технической эффективности комплексного дефектоскопического контроля авиационной техники. Авиационная промышленность, 1985, № 6, с. 74-77.

62. Волькман Ю.Р. Информационное обеспечение автоматизированных систем обработки результатов комплексных испытаний новых технических объектов. Вопросы судостроения, сер.: Математические методы.

63. Неразрушающий контроль Россия. 2012 / под общ. ред. В.В. Клюева и др. М.: ИД «Спектр». 2012. 528 с.

64. Артемьев Б.В., Клюев С.В. 10-я Европейская конференция и выставка по НК // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 8.

65. Артемьев Б.В., Ефимов А.Г., Клюев С.В. и др. Основные тенденции развития и состояние НК и ТД в мире. 18-я Всемирная конференция // Территория НДТ. 2012. № 3. С. 24-33.

66. Клюев С.В., Коновалов Н.Н., Копытов С.Г., Соловьева М.О. Аттестация персонала в области неразрушающего контроля.

67. Муравская Н.П. Метрология в неразрушающем контроле / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: ИД «Спектр», 2011. 200 с.

68. Будадин О.Н., Колганов В.И., Маслов А.И., Артемьев Б.В., Запускалов В.Г. Автоматизированный многоканальный неразрушающий контроль крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов. - Ракетно-космические технологии, М., 2003, под общей редакцией В.В. Булавина, с. 289-304.

69. Игнатьевский В.В., Кутюрин Ю.Г., Потапов А.И., Рапопорт Д.А., Рябов В.В. Ультразвуковой теневой метод определения глубины залегания дефектов в изделиях из композитов// Дефектоскопия, 1988, №12, с.19-23.

70. Иванов В.Г. Автоматическое разделение по порогу при цифровой обработке ультразвуковых дефектоскопических изображений изделий из композитов// Дефектоскопия, 1990, №5, с. 37-43.

71. Вопилкин А.Х. Методы распознавания типа и измерения размеров дефектов в ультразвуковой дефектоскопии (обзор)// Дефектоскопия, 1990, №1, с. 2- 22.

72. Морозова Т.Ю., Бекаревич А.А., Будадин О.Н. Новый подход к идентификации дефектов в материалах// Контроль. Диагностика, 2014, №8. С. 42-48.

73. Алешин Н.П., Бобров В.Т., Ланге Ю.В., Щербинский В.Г. Ультразвуковой контроль / под общ. ред. В.В. Клюева. 2-е изд. М.: ИД «Спектр», 2013. 224 с.

74. Бекаревич А.А., Будадин О.Н., Пичугин А.Н. Исследование возможности автоматизированной дефектоскопии материалов с распознаванием малоразмерных дефектов в условиях неопределенности их формы// Контроль. Диагностика, 2013, №3(177), с. 29-33.

75. Ейнав И., Артемьев Б., Азизова А. Неразрушающий контроль в строительстве. М.: ИД «Спектр», 2012. 312 с.

76. Матвеев В.И. Радиоволновой контроль / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: ИД «Спектр», 2011. 184 с.

77. Туробов Б.В. Визуальный и измерительный контроль: учебное пособие / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Издательский дом «Спектр», 2011. 224 с.

78. Федосенко Ю.К., Шкатов П.Н., Ефимов А.Г. Вихретоковый контроль / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: ИД «Спектр», 2011. 224 с.

79. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. М.: Машиностроение, 1976. Т. 1. 391 с.; Т. 2. 321 с.

80. Могильнер Л.Ю., Михайлов И.И. О дискретизации сигналов при автоматизированном ультразвуковом контроле // Дефектоскопия, 1993, №10, с. 24-28.

81. Машиностроение. Энциклопедия. Т Ш-7. Измерения, контроль, испытания и диагностика. М.: Машиностроение, 2001. 462 с.

82. Неразрушающий контроль и диагностика: справочник / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2003. 656 с.

83. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года № 116-Ф3. М., 1997.

84. Технический регламент о безопасности машин и оборудования (Утвержден постановлением Правительства РФ от 15.09.2009г. № 75). М., 2009.

85. Будадин О.Н., Кутюрин В.Ю., Борисенко В.В. Автоматизированный ультразвуковой неразрушающий контроль сложнопрофильных изделий из полимерных композиционных материалов. - Контроль. Диагностика, 2007, № 4, с.19-22.

86. Колганов В.И. Ультразвуковой бесконтактный метод и программно-аппаратные средства автоматизированного неразрушающего контроля качества изделий из полимерных композиционных материалов // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук, Северо-западный государственный заочный технический университет, Санкт-Петербург, 2001 г.

87. Махутов Н.А., Гаденин М.М. Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности: учебное пособие / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Издательский дом «Спектр», 2011. - 187 с.: ил. - (Диагностика безопасности).

88. Потапов А.И. Оптический контроль: учебное пособие / под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Издательский дом «Спектр», 2011. - 208 с.: ил. - (Диагностика безопасности).

89. Выбор уровня отбраковки при механизированном ультразвуковом контроле органопластиковых корпусов РДТТ/ С.Г. Шуткин, А.В. Павлов, Д.А. Кон-драшов и др. // Вопр. оборон. техники. Сер.15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении.-2007.- Вып. 1(146) -с. 30-33.

90. Щербинский В.Г. О возможности безобразцовой априорной валидации методик ультразвукового контроля - Дефектоскопия, 2012, №11, с. 14-31.

91. ОСТ 92-1482-79. Материалы неметаллические теплозащитного и конструкционного назначения. Методы неразрушающего контроля толщины, выявление неприклея и расслоений.

92. Дрейзин В.Э. О статистическом подходе к решению многопараметро-вых метрических задач неразрушающего контроля. Дефектоскопия, 1981, № 3, с.

5-14.

93. ГОСТ Р56542-2015. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов контроля. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 07 августа 2015г. № 1112-ст. Дата введения - 01.06.2016г.г., группа Т00.

94. Рыков А.Н. Способ неразрушающего контроля качества изделий/ Шишкин С.Р., Архипенков О.А., Уланов А.С., Будадин О.Н., Рыков А.Н., Бекаревич А.А. // Заявка на изобретение №2015111485 от 31.03.2015. Решение о выдаче патента от 20.06.2017.

95. Рыков А.Н. Устройство комплексного автоматизированного неразрушающего контроля качества многослойных изделий/ Шишкин С.Р., Архипенков О.А., Уланов А.С., Будадин О.Н., Рыков А.Н. // Заявка на изобретение №2015123009 от 16.06.2015. Решение о выдаче патента от 20.06.2017.

96. Кутюрин Ю.Г. Метод и аппаратура теневого бесконтактного ультразвукового контроля характеристик дефектов в изделиях из полимерных композиционных материалов // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук, Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения, Хотьково, 1988 г.

97. Рыков А.Н. Установка автоматизированного контроля многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов/ Шишкин С.Р., Архипенков О.А., Уланов А.С., Будадин О.Н., Рыков А.Н.// Патент на промышленный образец №102317 от 02.03.2017. Заявка №2015503716 от 20.10.2015.

98. Мурашов В.В., Румянцев А.Ф. Дефекты монолитных деталей и многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов и методы их выявления. Часть 1. // Контроль. Диагностика, 2007, №4, с.23.

99. Малайчук В.П., Мозговой А.В. Математическая дефектоскопия: Монография - Днепропетровск: Системные технологии, 2005,-180с.

100. Рыков А.Н. Способ определения глубины залегания дефектов в изделиях из композиционных материалов/ Кульков А.А., Будадин О.Н., Рыков А.Н. // Заявка на изобретение №2017117979 от 23.05.2017.

101. Рыков А.Н. Способ теплового неразрушающего контроля стабильности качества изделий из полимерных композиционных материалов в процессе их серийного производства/ Шевцова И.В., Гуськов А.В., Монахова Е.Г., Будадин О.Н., Кульков А.А., Анискович В.А., Рыков А.Н., Кутюрин Ю.Г. // Заявка на изобретение №2016144325 от 11.11.2016.

102. Рыков А.Н. Способ автоматизированного неразрушающего контроля качества изделий и устройство для его осуществления / Шевцова И.В., Гуськов А.В., Монахова Е.Г., Будадин О.Н., Кульков А.А., Анискович В.А., Рыков А.Н., Кутюрин Ю.Г.// Заявка на изобретение № 2017109866 от 24.03.2017.

103. Рыков А.Н. Механизированный блок сканирования для устройства оценки стабильности качества изделий из полимерных композиционных материалов / Шевцова И.В., Гуськов А.В., Монахова Е.Г., Будадин О.Н., Кульков А.А., Анискович В.А., Рыков А.Н., Кутюрин Ю.Г.// Заявка на полезную модель № 2016151344 от 27.12.2016. Решение о выдаче патента на полезную модель от 20.06.2017.

104. А.Н. Рыков, О.В. Юхацкова, О.Н. Будадин Сравнительный анализ результатов автоматизированной дефектоскопии// Электронный научно-технический журнал «Новости материаловедения. Наука и техника» 18БК2307-8952, №5, 2015, с. 49-57.

105. А.Н. Рыков, О.Н. Будадин Способ обработки результатов неразруша-ющего контроля цилиндрических изделий// XXVIII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-28», Рязань, РГРТУ, 24-26 ноября 2015 г.

106. Р.Х. Рафиков Влияние глубины залегания угловых отражателей на угол максимума их индикатрис рассеяния// Контроль. Диагностика, №11(221), 2016, с. 34-41.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

НК- неразрушающий контроль

ТК-тепловой контроль

РК- рентгеновский контроль

ПКМ - полимерные композиционные материалы

УЗ - ультразвук

ФМХ - физико - механические характеристики ФАР - фазированная антенная решетка

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Акты использования результатов диссертационного исследования

Гй1 Ш10 ПЛАСТИК

WWW.dDlast.ru 8-800-550-09-05

Акционерное общество «ДЗЕРЖИНСКЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

«ПЛАСТИК»

Россия, КОБООО. Нижвгнрздская область.

г. Днсужимск. Игуммовское шоссе 15а Телефон: <8313) 27-27-01 27-27-АА 27-27-14 Фвкс (В313) 27 77 12 Е гпаг!: pnstiidplasi.ru

Исх Ии _ На №

. 01-ог

УТВЕРЖДАЮ Первый омеештрль Генер&1ьни£<"> директора

И И Шеннона 2017 г.

АКТ

использования результатов диссертационной работы Рыкова Алексея Николаевича «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией |сфекшв Hi.ie.iHii щ полимерных ком по 1и пион пых материалов»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук но специальности 05.11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

на предприятии

Акционерное общество «Дзержинское производственное объединение «Пластик»»

(АО «ДПО «Пластик»)

Комиссия в составе:

- председатель: Шевцова Ирина Владимировна

- члены комиссии:

Гуськов Алексей Владимирович (заместитель Директора по производству (но композитным материалам).

Монахова Елена Геннадьевна (главный специалист технических проектов).

установила, что на предприятии АО «ДПО «Пластик» в рамках проводимых работ по договору № 0000000002016/458 от 07.09.2016г. (СЧ НИОКР шифр «Баллоны») и договору № 00000000020161770002/487 от 16.12.2016 г. (СЧ НИОКР шифр «Высоконагруженная груба) используются следующие результаты диссертационной работы: специальное алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее алгоритм исключения влияния случайных флуктуации парамегров технологического процесса по длине изделия на результаты неразрушающего контроля и определения критерия нестабильности технологии изготовления изделий из ПКМ по результатам обработки информаиио|Л1у^> матрицы изделий.

Председатель комиссии: Члены комиссии:

Шевцова И.В

Гуськов А В, Монахова Е.Г.

«Ут&ерждаю»

СПРАВКА

Об использовании результатов диссертационной работы Рыкова Алексея Николаевича, выполненной на тему «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов» и Санкт-Петербургском горном университете.

Полученные соискателем Рыковым Алексеем Николаевичем результат!.г экспериментальных исследований дефектов композиционных материалов ультразвуковым методом используется с 1.09.^017 в учебном процессе кафедры «Приборостроения» по курсам «Физические основы акустического контроля» и «Неразрушающий контроль физико-механических характеристик». Указанные результаты позволяют описать методику проведения неразрушающик испытаний, раскрыть суть неразрушающего ультразвукового контроля материалов, описать основные особенности процесса их взаимодействия упругих волн с различного рода дефектами, определить физико-механические характеристики материалов.

Паи. каф. «Приборостроения» Горного университета,

д.т.н., профессор

Акщшнернлё общество «ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СП Е Цй АЛ ЬНОГО М А ШИТ IOCTPOEH ИЯ»

(ао «цнии см»)

>л, Заводски, г.Чотьк^ва, Московская обл„ 141Л J

Te^W3-00-ll, фикс В (4W54) 3-82-94

е moil: [e-mail] h II р://» ww.ls л iis пп .ги ННН/ЫШ 50420032(Ш9Ш01001

10 г. Xi

АКТ

использования результатов диссертационной работы Рыкова Алексея Николаевича «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов»

представленной на соискание ученой степс ни кандидата технических наук по специальности 05,11ЛЗ - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» на предприятии

Акционерное общество «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения» (АО «ЦНИИСМ»)

Комиссия в составе:

- председатель: начальник отделения - заместитель главного конструктора по надежности и спепфакторам, д,т,н. Анискович В, А.

- члены комиссии:

главный научный сотрудник, д.х.н. Далинкевич А,А,, ведущий научный сотрудник, к,т,н. Кутюрин Ю,Г\, начальник отдела физико-механических испытаний, к. i ,н_ Саетгалиев P.P.

установила, что на предприятии АО «ЦНИИСМ» в рамках проводимых работ по СЧ ПИОКР, шифр «Баллоны» (договор № 0000000002016/458 от 07,09.2016г.), и СЧ Ш10КР, шифр « Высокой агру же ни ая труба» (договор № 00000000020161770002/487 от 16 12.2016 г.), используются следующие результаты диссертационной работы:

1, Программное обеспечение, реализующее метод безэталонного определения порога дефектоскопии с заданной вероятностью в условиях большого разброса сигнала изделий из ПКМ.

2. Метод идентификации дефектов по глубине залегания в нитс.мотанных изделиях из ПКМ за счет определения его принадлежности конкретному технологическому слою, что позволяет повысить точность определения местоположения дефекта по толщине изделия.

3. Прог раммные средства обработки данных неразрушаюшего контроля:

- пакет прикладных программ, реализующих метод обработки результатов дефектоскопии, позволяющий исключить влияние на результаты контроля случайных флуктуаций параметров технологического процесса по длине изделия.

- пакет прикладных программ, реализующих метод оценки стабильности технологии производства изделий на основе анализа информационной матрицы и сравнения с параметрами контрольного образца.

Председатель комиссии: ^'•'-^ Чнискович В.А.

Члены комиссии: //

Далинкевич А.А. Кутюрин Ю.Г. _Саетгалиев P.P.

Л*-

м и и оы*н ^ ь к |Е Рос I и и

И|.г ' ¿1 АНтаНОМЮЕОШЭСИАТЕ 1ЫКН МУН^И^. * учеждениь ВЫСШЕГО ОЕРА»елння

<,И4ЦН(1ИА. 1кНЫ|ПКХ'.ЮОВЧ'Г'Е. 1Ы'КПП ГЕХИШКМ НЧЕСКПП УНИВЕРСИТЕТ! ,ЛЦЦ иС~ (11ИТ1 «МНГнО)

ЛоНТНС-КН! ир^^Л^ЕТ. 4Ь Мпскпд. 11ЧЧЧ1 Тел. (-И5}Ч55-0<1-32: Факи Ьпр

Г\ 1ГШ11- кат^еЬ^гпг'.т;™

«в£ПО(1аиь5И1 ПГРн ЮТТуМ 3^749

ИНН/КПП Т?М015534 "770Ы11(101 №

НаЧ

АКТ

использования в Организации результатов диссертационной работы Рыкова Алексея Николаевича «Ультразвуковой акустический контроль с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционны* материалов»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05,11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ,

материалов и изделий»

Комиссия в составе: председатель: Калашников Е,А., члены комиссии: Солодов С.В., Темкин И.О,, Шкундин С.З., Соколов С.М„ Захаров Н.А., Сириченко А.В,, установила, что в институте Информационных технологий и автоматизированных систем управления НИТУ «МИСиС» (ИТАСУ), в рамках учебного процесса, используются следующие результаты диссертационной работы:

]. Метод автоматизированного ультразвукового акустического контроля с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов, обеспечивающий автоматическое безэталонное обнаружение дефектов с заданной достоверностью в условиях случайной неоднородности свойств материалов, их идентификацию по глубине залегания, исключение влияния случайных флуктуации параметров технологического процесса по длине изделия, оценку стабильности технологии производства изделий на основе анализа информационной матрицы.

2. Методика, включающая:

- Использование метода безэталонного определения порога дефектоскопии с заданной вероятностью позволяет повысить достоверность контроля в условиях большого разброса сигнала изделий из ПКМ. Это значительно, на 10-20% снизило погрешность получаемых результатов,

- Возможность оценки по^шноети обнаружения границ дефектов и их площади, что позволяет оптимизировать процесс контроля в зависимости от требовании к чувствительности,

- Возможность идентификации дефектов по глубине залегания за счет

определения его принадлежности слою изделия.

- Использован метод, позволяющий исключить влияние случайных флуктуаций параметров технологического процесса по длине изделия на результаты неразрушающего контроля.

- Реализацию метода оценки стабильности технологии производства изделий на основе анализа информационной матрицы и сравнения с параметрами контрольного образца.

- Повышение производительность контроля (ориентировочно, в 2-3 раза) за счет повышения достоверности результатов.

3. Математическая модель (обнаружение, определение глубины залегания, устранение флуктуаций, оценка стабильности технологии) и соответствующее программное обеспечение, пригодная для использования на практике, описывающая процесс распознавания и идентификации дефектов. В модели реализовано безэталонное определение порога дефектоскопии, определение глубины залегания дефектов по их принадлежности технологическим слоям намотки изделия, возможность контроля стабильности технологии по анализу информационной матрицы изделия.

Директор института ИТАСУ

Е.А. Калашников

Исп. С.В. Салолов Гея.: 7(901)226-54-79

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский гехно.кп нческнй университет»

МИРЗА

просп. Вернадского, л. 78, Москва, ¡19454 тел.: [phone] доб 1140. факс: [phone] »7 e-mail, mireagmirca.ru, http./www.mirca ru

sfjrjr//^ ЗС-МУА*

на Jfe

от

«Утверждаю» Первый проректор Московского технологического У ¡ш#вБ8»*л( МИРЭА) зов

Акт внедрении

результатов диссертационной работы Рыкова Алексея Николаевича «Ультразвуковой акустический контроль с нленгификаиией дефектов изделии Л полимерных композиционны* материалов»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ,

материалов и изделий» в Московском технологическом университете (МИР1А)

Настоящий акг составлен о том. что научные и практические результаты диссертационной рабогы аспиранта Рыкова Алексея Николаевича использованы в учебном процессе и научно-исследовательской работе на кафедре «Автоматизированные системы управления» (КБ-4) Института комплексной безопасности и специальною приборостроения (ИКБСП) Московского технологического университета.

Диссертационные исследования включены в курс лекций дисциплин «Научно-исследовательская работа» и «Методы оптимизации» по программам подготовки бакалавров с высшим профессиональным образованием, обучающихся по направлению 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника (Автоматизированные Системы обработки информации и управления)».

В научно-исследовательской работе использовалось следующие разработанное математическое и алгоритмическое обеспечение:

Разработан метод автоматизированного ультразвукового акустического контроля с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов, обеспечивающий автоматическое безэтатонное обнаружение дефектов с заданной достоверностью в условиях случайной неоднородности свойств материалов, их идентификацию по глубине залегания, исключение влияния случайных флуктуаций параметров

технологического процесса по длине изделия, оценку стабильности технологии производства изделий на основе анализа информационной матрицы.

2. Разработана и внедрена методика, включающая:

Использование метода безэталонного определения порога дефектоскопии с заданной вероятностью позволяет повысить достоверность контроля в условиях большого разброса сигнала изделий из ПКМ. Это значительно, на 10-20% снизило погрешность получаемых результатов.

- Имеется возможность оценки погрешности обнаружения границ дефектов и их площади, что позволяет оптимизировать процесс контроля в зависимости от требований к чувствительности.

- Реализована возможность идентификации дефектов по глубине залегания за счет определения его принадлежности слою изделия.

- Использован метод, позволяющий исключить влияние случайных флуктуапий параметров технологического процесса по длине изделия на результаты неразрушающего контроля.

- Реализуется метод оценки стабильности технологии производства изделий на основе анализа информационной матрицы и сравнения с параметрами контрольного образца.

- Повышена производительность контроля (ориентировочно, в 2-3 раза) за счет повышения достоверности результатов.

3. Впервые разработана математическая модель (обнаружение, определение глубины залегания, устранение флуктуаций, оценка стабильности технологии) и соответствующее программное обеспечение, пригодная для использования на практике, описывающая процесс распознавания и идентификации дефектов. В модели реализовано безэталонное определение порога дефектоскопии, определение глубины залегания дефектов по их принадлежности технолог ическим слоям намотки изделия, возможность контроля стабильности технологии по анализу информационной матрицы изделия.

4. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны новые математические и программные средства ультразвукового акустического контроля с идентификацией дефектов изделий из полимерных композиционных материалов:

- пакет прикладных программ, реализующих математическое моделирование процесса безэталонного определения порога дефектоскопии;

пакет прикладных программ, реализующих методику автоматизированного неразрушающего контроля в условиях промышленного серийного производства;

- пакет прикладных программ, реализующих метод определения принадлежности дефекта технологическому слою намотки изделия, определения критерия нестабильности технологии изготовления изделий из

Приложение Б

Типовая методика автоматизированного ультразвукового контроля

(титульный лист)

Приложение В Дефектограммы участков контрольного образца

Образец №1

Образец №2

Образец №3

Образец №4

Образец №5

Образец №6

-

Образец №7

Образец №8

Образец №9

Образец №10

Приложение Г

Разностные дефектограммы участков контрольного образца

Образец №2

Образец №3

Образец №4

Образец №5

Образец №6

Образец №7

Образец №8

Образец №9

Образец №10