Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля
DEVICE FOR DETECTING HIDDEN DEFECTS IN RESTORED CAR BODY PARTS

Изобретение относится к области обслуживания, содержания, ремонта легковых автомобилей и может быть использовано для обнаружения скрытых дефектов реставрированных деталей кузова.
Для определения на кузове автомобиля мест, подвергавшихся кузовному ремонту после удара и деформации, широко известны устройства, с помощью которых замеряют толщину лакокрасочного покрытия по всей поверхности кузова [Патент РФ RU 2 328 389 С2, 18.04.2006]. Достигается выявление на кузове автомобиля мест, на которых толщина лакокрасочного покрытия превышает толщину покрытия, наносимого при окрашивании в заводских условиях.
В процессе кузовных работ сначала путем рихтования деформированной детали придают форму, максимально близкую к первоначальной, затем шпаклюют и наносят лакокрасочное покрытие. Существенно, что для достижения эффекта максимальной визуальной идентичности с первоначальным видом невозможно выполнение реставрации без использования шпаклевки. Ее наличие при этом означает локальное увеличение толщины покрытия рассматриваемой детали, которое выявляет устройство на основе индукционного датчика. Диапазон контролируемых толщин от 0 до 5 мм и точность измерения ±0,001 мм позволяют решать задачу выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля во многих случаях.
Недостатком устройства является ограничение, обусловленное допустимостью его применения для диагностики только металлических деталей. Выявления скрытых дефектов реставрированных деталей из полимеров и композитных материалов оказывается невозможно.
Известны также другие устройства для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля [Патент Китая CN103493081B, 24.08.2016, G01B 7/06 и Патент США US 7.606,671 В2, 20.10.2009, G01B 3/44] с определением толщины покрытия автомобиля по всему корпусу и составлением карты измерений, вычислением среднего значения по специальной программе или сравнением с картой производителя, в том числе через интернет.
На основе компьютерного анализа выводится результат по истории обслуживания и ремонта автомобиля. Локальные аномалии толщины покрытия трактуются как скрытые результаты реставрации деталей кузова.
Недостатком этих устройств является то, что получаемая карта обследования транспортного средства не включает детали из пластика или композитных материалов, поскольку применяемые измерительные устройства характеризуются использованием электрических или магнитных свойств исследуемых деталей.
Известные устройства, предназначенные для выявления скрытых дефектов реставрированных кузовов, в том числе неметаллических деталей, основаны на оптических методах анализа и являются наиболее близкими техническими решениями к предлагаемому изобретению.
В частности, известное устройство [Патент Германии DE 19930688 A1, 01.04.2001, G01J 3/10] для определения качества поверхности кузова автомобиля содержит светоизлучающий диод в качестве осветителя и приемник (фотодиод) для регистрации света, отраженного от поверхности. Блок управления и оценки качества заданного набора локальных зон задает последовательность измерений, производит запись параметров сигнала и выводит численно сравнительную характеристику поверхности в различных спектральных диапазонах. Определяющими качествами свойств поверхности являются, в частности, блеск, дымка, резкость изображения, цвет, яркость цвета, текстура и рябь поверхности (апельсиновая корка) и т.д. Устройство определяет отклонения в исследуемых локальных зонах поверхностей от заводского окрашивания, на основании чего делается заключение о вероятной ремонтной истории транспортного средства.
Особенностью наиболее близкого технического решения является то, что устройство позволяет выявлять историю ремонта деталей из пластика или композитных неметаллических материалов.
Недостатком данного устройства является низкая способность к выявлению скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля при качественно выполненных операциях подбора цвета и текстуры верхнего лакокрасочного покрытия. Это определяет невысокую достоверность получаемых результатов по аварийной истории транспортного средства, истории его обслуживания и ремонта.
Дополнительным недостатком является фрагментарный характер тестирования и обусловленная им вероятность, что какой-либо дефект окажется вне зоны обнаружения.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, с помощью которого возможно производить анализ ремонтной истории транспортного средства с выявлением скрытых дефектов в более широком наборе реставрированных деталей кузова автомобиля, в том числе из пластиков и композитных материалов.
Требуемый технический результат заключается в расширении возможностей устройства, являющегося реализацией наиболее близкого технического решения, с одновременным повышением качества выполнения операций контроля деталей кузова транспортного средства,
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем осветитель, воздействующий излучением на исследуемую деталь, и сопряженный с ним фотодатчик, генерирующий электрический сигнал, блок управления и оценки качества заданного набора локальных зон, согласно изобретению, используются осветители из набора светодиодов или полупроводниковых лазеров с оптоволоконным выходом излучения, воздействующие импульсно на поверхность исследуемой детали с контролем освещенности посредством первой видеокамеры, сопряженные с устройствами их позиционирования и электронным блоком регулировки мощности излучения и длительности импульса, а также вторая видеокамера инфракрасного диапазона для наблюдения за процессами нестационарного нагрева и последующего охлаждения с регистрацией последовательности термограмм, сопряженный с ней компьютер для анализа цифровых изображений с функцией выделения локальных неоднородностей тепловых полей на поверхности исследуемой детали и визуальным их представлением.
Особенностью предложенного устройства является то, что осветители из набора светодиодов или полупроводниковых лазеров являются источниками излучения в спектральной области от 800 до 1000 нм, причем первая видеокамера имеет чувствительность в этом диапазоне и одновременно снабжена защитным светофильтром от видимого излучения. Кроме того, осветители из набора светодиодов или полупроводниковых лазеров являются источниками импульсного излучения с длительностью от 0,5 до 60 сек при наличии функции включения и выключения от управляющего компьютера. Вместе с тем вторая видеокамера тепловизора имеет разрешение не менее 320×240, чувствительность в спектральном диапазоне от 7 до 14 мкм и эквивалентную шуму разность температур NETD не более 50 мК.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - функциональная схема устройства для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля при использовании осветителя из набора светодиодов.
на фиг. 2 - функциональная схема устройства для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля при использовании осветителями полупроводниковых лазеров с оптоволоконным выходом излучения.
на фиг. 3 а) - общий вид пластикового бампера автомобиля (с обратной стороны) после ремонта трещины посредством сварки полимерным прутком; б) - результат визуализации скрытых дефектов реставрированной детали кузова автомобиля (сварного шва) посредством активной термографии с помощью предложенного устройства (вид с лицевой стороны, регистрируемый тепловизором после лазерного воздействия отражен относительно вертикальной оси для наглядности при сопоставлении с фотографией обратной стороны).
на фиг. 4 а) - общий вид пластикового бампера автомобиля после аварии; б) - общий вид того же бампера после выполнения ремонтных работ и покраски; в) - результат визуализации скрытых дефектов реставрированной детали кузова автомобиля посредством активной термографии с помощью предложенного устройства.
На чертеже обозначены:
1 - деталь кузова автомобиля, подлежащая анализу по выявлению скрытых дефектов, 2 - осветитель из набора светодиодов, 3 - выходная цанга лазерного осветителя, 4 - устройство позиционирования, 5 - оптический кабель, 6 - первая видеокамера, 7 - электронный блок, 8 - вторая видеокамера тепловизора, 9 - штатив, 10 - компьютер, 11 - на обратной стороне бампера сварной шов полимерным прутком, 12 - вид того же шва, регистрируемый второй камерой тепловизора, 13 - визуализация скрытых дефектов реставрированной детали кузова автомобиля.
Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей 1 кузова автомобиля содержит осветители 2 из набора светодиодов или лазерных источников излучения с выходной цангой 3 на конце оптического кабеля 5, которые функционально сопряжены с электронным блоком 7 регулировки мощности излучения и длительности импульса. При этом устройства позиционирования 4 служат для направления излучения осветителей на деталь 1 кузова автомобиля, подлежащую анализу по выявлению скрытых дефектов, а первая видеокамера 6 используется для визуализации излучения осветителей в ближнем инфракрасном диапазоне и достижения равномерности светового поля на поверхности детали 1 с помощью устройств позиционирования 4 и регулировки мощности излучения посредством электронного блока 7.
Кроме того, в предложенном устройстве вторая видеокамера тепловизора 8 установлена на штативе 9 таким образом, что обеспечивает наблюдение за процессами нагрева излучением осветителей 2,3 поверхности исследуемой детали 1 и ее последующего охлаждения с регистрацией последовательности термограмм, а сопряженный с тепловизором компьютер 10 для анализа цифровых изображений производит выделение локальных неоднородностей тепловых полей и визуальное представление их на экране монитора с оценкой качества исследуемой детали.
Устройство для выявления скрытых дефектов реставрированных деталей кузова автомобиля используется следующим образом.
В первом примере рассматривается случай, когда устройство служит для выявления скрытых дефектов пластикового бампера, раскрытию аварийной истории с обнаружением сварного шва 11, оставленного при ремонте возникшей от удара трещины.
Осветитель 2 на базе матрицы светодиодов с длиной волны излучения 840 нм и общей мощностью 600 Вт непрерывного излучения освещает центральную часть заднего бампера автомобиля Toyota Land Cruiser Prado. Осветитель 2 располагается на расстоянии 70 см от исследуемого объекта. При этом равномерная его засветка обеспечивается устройствами позиционирования 4 с регулировкой по двум осям при контроле процесса наведения посредством первой видеокамеры (6), в качестве которой используется автомобильный видеорегистратор HD-720-IR DVR с возможностью наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне и разрешением до 1280×720.
Электронный блок 7, являющийся источником тока для светодиодов осветителя с электрической мощностью 1500 Вт, имеет сопряжение с компьютером 10 при наличии функций управляемого включения и выключения излучения в заданные моменты времени. Используется плата Olimex LPC-H2148 с USB-интерфейсом и микроконтроллером NXP LPC2148. После освещения поверхности исследуемого объекта в течение 6 секунд осветитель 2 автоматически выключается, а нагретая за это время поверхность детали контролируется видеокамерой тепловизора 8 модели FLIR Tau2 (NETD=0.05°С, разрешение 336×256).
При этом компьютер 10 производит анализ последовательности цифровых термограмм с нормировкой амплитуд интенсивности и отслеживанием при остывании функций разностного сигнала для каждого пикселя сенсорной матрицы. Итоговым результатом компьютерного анализа является выбор термограммы с наибольшими локальными неоднородностями. В частности, для детали, фотография тыльной стороны которой представлена на фиг. 3а, термограмма с наибольшей контрастностью изображения 12 скрытого дефекта зарегистрирована на 25 секунде охлаждения после выключения излучения. На фиг. 3б представлено это изображение в зеркальном отражении для более удобного сопоставления с конфигурацией обнаруженного дефекта 11 (сварного шва, оставленного при ремонте возникшей от удара трещины).
Во втором примере рассматривается случай, когда устройство служит для выявления скрытых дефектов аварийного бампера после его ремонта по стандартной технологии: восстановления формы с помощью теплового фена, шпаклевки, шлифовки, полировки и покраски.
Функциональная схема устройства представлена на фиг. 2. Она фактически повторяет предыдущую, изображенную на фиг. 1, и отличается типом осветителя 2, в качестве которого служат полупроводниковые лазерные источники излучения с выходной цангой 3 на конце оптического кабеля 5.
Выбор модификации осветителя в рассматриваемых примерах не связан с исследуемой деталью и служит для демонстрации возможностей различных типов осветителей.
В качестве осветителя 2 в рассматриваемом примере используются два лазера с оптоволоконными выводами. Мощность излучения каждого из них - 90 Вт, а длина волны - 915 нм.
В качествен образца 1 служит пластиковый задний бампер автомобиля Toyota Land Cruiser Prado с вмятиной в левом углу после аварии (фиг. 4а). После ремонта он не имеет дефектов, которые могли бы быть обнаружены визуально (фиг. 4б), но регистрируются посредством предлагаемого устройства. На фиг. 4в представлено изображение, регистрируемое второй камерой - тепловизором 8, через 20 секунд после прекращения лазерного воздействия продолжительностью 8 секунд. Отчетливо проявляются скрытые дефекты 13. Их регистрация раскрывает аварийную историю исследуемой детали.
Использование предложенного устройства повышает возможности диагностики компонентов корпуса автомобиля, распространяя их на образцы из пластика. Преимущество устройства будет становиться более значимым с расширением ассортимента неметаллических деталей в автомобилях новых моделей.
Применение описанного устройства способно повысить достоверность оценки качества транспортного средства в обороте подержанных автомобилей с выявлением их подлинной аварийной истории и рассмотрением возможных рисков при последующей эксплуатации.