Механизированный блок сканирования для устройства оценки стабильности качества изделий из полимерных композиционных материалов

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для оценки стабильности технологии изготовления сложных пространственных конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе результатов теплового контроля при нагружении изделий тепловой нагрузкой.
Полезная модель может быть использована для контроля стабильности структуры, технологии изготовления сложных пространственных конструкций из ПКМ как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации: герметичных сосудов; пространственных сетчатых конструкций.
Эффективно применение полезной модели при испытании потенциально опасных и дорогих в изготовлении конструкций, к которым, с одной стороны, предъявляются высокие требования по надежности эксплуатации, а с другой стороны, они изготавливаются в больших объемах и являются дорогими и трудоемкими в изготовлении для того, чтобы необходимое количество конструкций можно было испытать методами разрушающего контроля, т.е. разрушить. При этом требуется определить тот момент в производстве изделий, с которого начинаются отклонения структуры и технологии от заданных нормативных показателей, определить потенциально опасные места (узлы конструкции), которые в первую очередь могут разрушиться (вследствие изменения структуры, пониженной прочности или других причин) при нагрузках или в процессе эксплуатации, что может привести к авариям и которые, возможно, необходимо укреплять либо корректировать технологию производства.
Известно устройство оценки качества структуры на основе определения остаточных напряжений в пластинах (авт. свид. СССР №1543259), согласно которому объект контроля освещают когерентным светом, записывают голограмму поверхности, удаляют часть материала, создают локальную зону деформаций путем точечной нагрузки в зоне перемещений, вызванных удалением материала, записывают голограмму поверхности вторично. Величину и знак остаточных напряжений определяют по числу интерференционных полос и их искажению. Этот способ применим для ограниченной номенклатуры изделий - исключительно для плоских деталей, сопряжен с разрушением материала и используется для научных исследований в лабораториях. Кроме того, он имеет малую производительность.
Известно также устройство неразрушающего контроля физико-механических свойств полимерного материала или конструкции из полимерного материала: патент BY 10472. Он основан на силовом воздействии на материал и анализе реакции материала. Недостаток данного способа аналогичен недостаткам способа по предыдущему патенту.
На сегодняшний день имеется актуальная потребность в создании устройства оценки стабильности и качества изделий и технологии их изготовления при больших объемах производства и диагностики технического состояния реальных сложных пространственных конструкций, которое может применяться на практике для широкого круга объектов.
Здесь на первое место выходят методы неразрушающего контроля, основанные на различных физических принципах, и методы достоверного для решаемой задачи - идентификации обнаруженных дефектов по слоям изделий. Они позволяют объективно определять фактическое состояние конструкции, оценить надежность их эксплуатации и дать рекомендации по ее ремонту или восстановлению.
Существует достаточно большое количество методов и средств неразрушающего контроля материалов определения глубины залегания дефектов, которые теоретически могли бы быть использованы для решения поставленных задач.
Эти методы подробно описаны в следующих источниках:
1. Потапов А.И., Сяськов В.А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий / Научное, методическое и справочное пособие. - СПб., 2009. - 904 с., с ил.
2. Неразрушающий контроль. Справочник в 7 томах под редакцией чл.-корр. РАН Клюева В.В. Том 2. Книга 2 «Вихретоковый контроль». - М.: Машиностроение, 2003 г.
3. Игнатевский В.В., Кутюрин Ю.Г., Потапов А.И. и др. Ультразвуковой теневой метод определения глубины залегания дефектов в изделиях их композитов // Дефектоскопия, 1988, №12, с. 19-23.
4. Сясько В.А., Ивкин А.Е. Измерение толщины покрытий из оловянных сплавов на изделиях из цветных металлов с использованием вихретокового амплитудно-фазового метода [Статья] // Контроль диагностика. - 2011 г. - №5. - Стр. 12-16.
5. Патент на изобретение РФ 2419763.
6. Сясько В.А. Методы и приборы измерения толщины гальванических покрытий. Вопросы применения и обеспечения достоверности [Статья] // Гальванотехника и подготовка поверхности. - 2011 г. - №3. - Стр. 42-52.
7. Патент на полезную модель РФ 145435.
Общий недостаток всех существующих средств неразрушающего контроля заключается в следующем: методы позволяют обнаруживать дефекты в изделии типа нарушения сплошности, определять их характеристики с разной погрешностью, но не позволяют оценивать стабильность технологии изготовления и определять тенденции изменения параметров технологии для принятия своевременных мер к ее корректировке. Особенно это актуально в условиях серийного производства изделий, когда нет времени «разбираться» с каждым изделием и нарушениями сплошности и необходимо принимать своевременные неотложные меры по введению параметров технологического процесса в установленные пределы.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, описанное в патенте РФ №2506575.
Известное устройство включает: термографическую систему (термограф), механизированную систему сканирования объекта контроля, устройство нагружения изделия, блок обработки информации в виде порогового устройства, при этом термографическая система оптически связана с поверхностью контролируемого изделия. Механизированная система сканирования и устройство нагружения изделия жестко связаны с объектом контроля.
Выход термографической системы и механизированной системы сканирования подключены к входу блока обработки информации, где осуществляется обнаружение и локализация аномальных участков (дефектов) путем сравнения сигнала от термографической системы с некоторым пороговым значением сигнала, разделяющим дефектный и качественный сигналы. С системы сканирования передается сигнал об участке контролируемого изделия, о номере изделия и т.п.
Недостатки известного технического решения заключаются в следующем:
- известное устройство реализует трудоемкий способ (как и все технологии неразрушающего контроля и диагностики), требует использования квалифицированных специалистов и не применим при больших объемах производства, когда отсутствует возможность исследования и анализ качества по данным неразрушающего контроля сплошности каждого изделия;
- параметры технологии между изделиями имеют разброс. Поэтому способ, реализованный в известном устройстве, обнаружение и локализация областей аномалий температурного поля, обусловленного наличием концентратора напряжений (пороговый сигнал), для каждого изделия будет различным. Данный разброс может накапливаться и, если вовремя это не заметить, может привести к некачественному изделию. При больших объемах производства это может привести к пропуску некачественных изделий и, в дальнейшем, к авариям на производстве, если это изделие ответственного назначения, например газовый баллон;
- устройство реализует метод, который позволяет оценивать качество изделия по некоторым выбранным параметрам, например по уровню дефектности, не учитывает большое количество других параметров, в т.ч. параметров технологического процесса. Эти параметры вносят свой, достаточно серьезный, вклад в качество изделий и характеристики регистрируемого информационного поля (например, теплового). Учет других параметров требует отдельных методов контроля и в производстве, как правило, не применяется из-за увеличения трудоемкости контроля и снижения производительности производства изделий;
- величина порогового значения сигнала определяется многими факторами, в т.ч. заданной вероятностью обнаружения дефектов, вероятностью ложного обнаружения и т.п. Как правило, при контроле изделий, связанном с регистрацией информационного параметра (например, температуры), с большой поверхности используют методы безэталонного определения порогового значения сигнала. Из этого следует, что пороговое значение сигнала для каждого изделия будет различное, поэтому сравнение дефектов между изделиями является некорректным и приводит к большой погрешности получаемых результатов.
Полезная модель решает задачу повышения качества сложных конструкций и их элементов, в т.ч. из ПКМ, в процессе производства больших партий и в реальных условиях эксплуатации, разработке рекомендаций для корректировки параметров технологии производства изделий в случае снижения качества изделий.
Т.е. в конечном итоге полезная модель направлена на повышение безопасности эксплуатации сложных потенциально опасных конструкций, находящихся под непрерывными или циклическими нагрузками (механическими, внутренним давлением и др.).
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении достоверности результатов оценки технического и эксплуатационного состояния сложных конструкций и их элементов из ПКМ путем регистрации того момента или номера изделия, с которого началось снижение качества изделий.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство оценки стабильности качества изделий из полимерных композиционных материалов, включающее механизированный блок сканирования, блок обработки, связанный с механизированным блоком сканирования, и регистратор, введены счетчик изделий и средство нагрева изделий, выполненное в виде шланга для подачи горячей воды, на корпусе механизированного блока сканирования жестко закреплены средство нагрева изделий, счетчик изделий, блок обработки и регистратор, блок обработки включает первый-четвертый блоки памяти, первый-одиннадцатый сумматоры, первый-четвертый делители, инвертор, первый-второй умножители, первый-второй блоки сравнения и ключ, при этом первые входы блоков памяти имеют возможность подключения через входы блока обработки к выходам термографической системы, первый выход первого блока памяти подключен к второму входу первого делителя и второму входу второго делителя, третий выход первого блока памяти подключен к первому входу восьмого сумматора и к второму входу ключа, второй выход первого блока памяти подключен к первому входу первого делителя, выход первого сумматора подключен к первому входу первого делителя, выход первого делителя подключен к входу третьего блока памяти, первый выход второго блока памяти подключен к входу второго сумматора, второй вход второго блока памяти подключен к счетчику изделий, второй выход второго блока памяти подключен к первому входу третьего сумматора, выход второго сумматора подключен к входу второго делителя, выход второго делителя подключен к входу четвертого блока памяти, первый выход четвертого блока памяти подключен к входу инвертора, второй выход четвертого блока памяти подключен к первому входу пятого сумматора, выход инвертора подключен к первому входу четвертого сумматора, выход третьего блока памяти подключен к второму входу четвертого сумматора и второму входу пятого сумматора, выход четвертого сумматора подключен к второму входу третьего сумматора, выход третьего сумматора подключен к первому входу пятого сумматора и к третьему входу ключа, выход пятого сумматора подключен к входу первого умножителя, выход первого умножителя подключен к входу шестого сумматора, выход шестого сумматора подключен к входу седьмого сумматора, выход седьмого сумматора подключен к входу третьего делителя, выход восьмого сумматора подключен к входу второго умножителя, выход второго умножителя подключен к входу девятого сумматора, выход девятого сумматора подключен к входу четвертого делителя, выход четвертого делителя подключен к второму входу десятого сумматора, к первому входу которого подключен выход третьего делителя, выход десятого сумматора подключен к входу блока сравнения, первый выход которого подключен к первому входу регистратора, второй выход блока сравнения подключен к первому входу ключа, второй выход одиннадцатого сумматора подключен к входу второго блока сравнения, первый выход одиннадцатого сумматора подключен к второму входу регистратора, выход второго блока сравнения подключен к третьему входу регистратора.
В частности, механизированный блок сканирования содержит вращаемую с помощью электродвигателя платформу с посадочным вырезом для установки изделия, которое контролируют, в платформе выполнен желоб для укладки и крепления шланга для подачи горячей воды, а счетчик изделий, блок обработки и регистратор закреплены в посадочных вырезах, выполненных в платформе, с помощью скоб и винтов.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели и возможность достижения технического результата будут более понятны из последующего описания со ссылками на позиции чертежей, где на:
фиг. 1 приведена функциональная схема теплового контроля стабильности пространственной конструкции из ПКМ заявляемым устройством,
фиг. 2 приведена функциональная схема блока обработки информации,
фиг. 3 приведены фотографии устройства,
фиг. 4 приведена, в качестве примера, термограмма поверхности 1-го объекта контроля в процессе нагружения горячей водой,
фиг. 5 приведена термограмма поверхности i-го объекта контроля,
фиг. 6 приведена термограмма (дефектограмма, разность термограмм 1-й и i-й термограммы (i=2…5)) с отмеченными аномальными участками поверхности,
фиг. 7 приведен протокол результатов стабильности структуры i-го изделия.
На приведенных чертежах приняты следующие обозначения:
1 - объект контроля, изделие, контролируемое изделие, баллон,
2 - термографическая система, термограф,
3 - поле обзора термографической системы,
4 - механизированный блок сканирования (вращения) объекта контроля,
5 - шланг для подачи горячей воды,
6 - горячая вода,
7 - область контроля, поле зрения (поле обзора термографической системы) по окружности объекта контроля,
8 - блок обработки,
9 - первый блок памяти,
10 - счетчик изделий,
11 - второй блок памяти,
12 - первый сумматор,
13 - первый делитель,
14 - третий блок памяти,
15 - второй сумматор,
16 - второй делитель,
17 - четвертый блок памяти,
18 - инвертор,
19 - третий сумматор,
20 - четвертый сумматор,
21 - пятый сумматор,
22 - первый умножитель,
23 - шестой сумматор,
24 - седьмой сумматор,
25 - третий делитель,
26 - восьмой сумматор,
27 - второй умножитель,
28 - девятый сумматор,
29 - четвертый делитель,
30 - десятый сумматор,
31 - первый блок сравнения,
32 - регистратор,
33 - одиннадцатый сумматор,
34 - второй блок сравнения,
35 - ключ,
i - номер изделия,
i=1.2 - термограмма разности термограмм 1-го и 2-го изделия,
i=1.3 - термограмма разности термограмм 1-го и 3-го изделия,
i=1.4 - термограмма разности термограмм 1-го и 4-го изделия,
i=1.5 - термограмма разности термограмм 1-го и 5-го изделия.
Все используемые электронные блоки и элементы построены на основе стандартных микропроцессорных схем и микропроцессорных сборок с перепрограммируемыми запоминающими устройствами, а система управления выключением/включением системы нагружения построена на стандартных релейных системах (см., например, Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учебн. пособие для вузов. - 3-е изд. перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010). В качестве термографической системы использован термографический комплекс ИРТИС-2000.
Конкретная реализация блоков микросхем приведена, например, в книгах:
- Справочник. Большие интегральные схемы запоминающих устройств. Под. ред. А.Ю. Гордеева, Ю.Н. Дьяков. - М.: Радио и связь;
- С.В. Якубович и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь.
Устройство оценки стабильности качества изделий из полимерных композиционных материалов включает механизированный блок сканирования 4, блок обработки 8, связанный с механизированным блоком сканирования 4, регистратор 32, счетчик изделий 10 и средство нагрева изделий, выполненное в виде шланга 5 для подачи горячей воды 6. На корпусе механизированного блока 4 сканирования жестко закреплены средство нагрева изделий - шланг 5, счетчик изделий 10, блок обработки 8 и регистратор 32. Блок обработки 8 включает первый-четвертый блоки памяти 9, 11, 14 и 17, первый-одиннадцатый сумматоры 12, 15, 19, 20, 21, 23, 24, 26, 28, 30 и 33, первый-четвертый делители 13, 16, 25 и 29, инвертор 18, первый-второй умножители 22 и 27, первый-второй блоки сравнения 31 и 34 и ключ 35.
В процессе работы устройства первые входы блоков памяти 9, 11, 14 и 17 подключения через входы блока обработки 8 к выходам термографической системы 2.
Первый выход первого блока памяти 9 подключен ко второму входу первого делителя 13 и второму входу второго делителя 16. Третий выход первого блока памяти 9 подключен к первому входу восьмого сумматора 26 и к второму входу ключа 35. Второй выход первого блока памяти 9 подключен к первому входу первого делителя 13. Выход первого сумматора 12 подключен к первому входу первого делителя 13. Выход первого делителя 13 подключен к входу третьего блока памяти 14. Первый выход второго блока памяти 11 подключен к входу второго сумматора 15. Второй вход второго блока памяти 11 подключен к счетчику изделий 10. Второй выход второго блока памяти 11 подключен к первому входу третьего сумматора 19. Выход второго сумматора 15 подключен к входу второго делителя 16. Выход второго делителя 16 подключен к входу четвертого блока памяти 17. Первый выход четвертого блока памяти 17 подключен к входу инвертора 18. Второй выход четвертого блока памяти 17 подключен к первому входу пятого сумматора 21. Выход инвертора 18 подключен к первому входу четвертого сумматора 20. Выход третьего блока памяти 14 подключен к второму входу четвертого сумматора 20 и второму входу пятого сумматора 21. Выход четвертого сумматора 20 подключен к второму входу третьего сумматора 19. Выход третьего сумматора 19 подключен к первому входу пятого сумматора 21 и к третьему входу ключа 35. Выход пятого сумматора 21 подключен к входу первого умножителя 22. Выход первого умножителя 22 подключен к входу шестого сумматора 23. Выход шестого сумматора 23 подключен к входу седьмого сумматора 24. Выход седьмого сумматора 24 подключен к входу третьего делителя 25. Выход восьмого сумматора 26 подключен к входу второго умножителя 27. Выход второго умножителя 27 подключен к входу девятого сумматора 28. Выход девятого сумматора 28 подключен к входу четвертого делителя 29. Выход четвертого делителя 29 подключен к второму входу десятого сумматора 30, к первому входу которого подключен выход третьего делителя 25. Выход десятого сумматора 30 подключен к входу первого блока сравнения 31, первый выход которого подключен к первому входу регистратора 32. Второй выход блока сравнения 31 подключен к первому входу ключа 35. Второй выход одиннадцатого сумматора 33 подключен к входу второго блока сравнения 34. Первый выход одиннадцатого сумматора 33 подключен к второму входу регистратора 32. Выход второго блока сравнения 34 подключен к третьему входу регистратора 32.
Устройство представляет собой единую конструкцию. Все элементы и блоки устройства закреплены на механизированном блоке сканирования 4. Блок сканирования 4 содержит вращаемую с помощью электродвигателя платформу с посадочным вырезом для установки объекта контроля (изделия, которое контролируют, в частности баллона). В платформе выполнен желоб для укладки и крепления шланга 5 для подачи горячей воды. Счетчик изделий 10, блок обработки 8 и регистратор 32 закреплены в посадочных вырезах, выполненных в платформе, с помощью скоб и винтов.
Устройство работает следующим образом.
Перед проведением контроля осуществляют тепловое возбуждение изделия 1. Для этого изделие 1 устанавливают на платформе блока сканирования 4 в вырезе, выполненном в платформе. В изделие 1 заливают горячую воду 6, нагретую до температуры Т. Изделие 1 в рассматриваемом конкретном примере представляет собой герметичный баллон. Горячая вода заливается через шланг 5. Горячая вода 6 создает на поверхности изделия 1 температурное поле, характеристики которого зависят от термического сопротивления стенок изделия 1. Термическое сопротивление стенки изделия 1 определяется его структурой, которая в свою очередь зависит от технологии его изготовления. Поскольку структура по поверхности изделия 1 является неоднородной, то и температурное поле поверхности также будет являться неоднородным.
Эта неоднородность несет информацию о стабильности структуры от изделия к изделию и, следовательно, о стабильности технологии изготовления.
Если структура изделий близка между собой, то и температурное поле будет отличаться незначительно. Это является информационным признаком стабильности структуры изделий, а следовательно, и режимов технологии изготовления изделий. Предварительно определяют критерий нестабильности «θ», превышение которого принимается за недопустимое отклонение режимов технологии от заданных.
i
Термографическая система 2 регистрирует температурное поле поверхности контролируемого объекта 1, при этом поле зрения 3 термографической системы 2 охватывает максимально большую площадь поверхности контролируемого объекта 1. Посредством механизированного блока сканирования 4 осуществляется перемещение (разворот) контролируемого изделия 1 и обеспечивается регистрация температурного поля по всей поверхности изделия 1 в зонах 7. Регистрация температурного поля поверхности осуществляется в виде температурной матрицы T(m, n), здесь Т - значение температуры i-го изделия в целочисленных координатах поверхности изделия (m, n).
i
Значения температурного поля с выходов термографической системы 2 в виде температурной матрицы T(m, n) передается в блок обработки 8.
i
Значения матриц T(m, n) поступает одновременно в два блока памяти 9 и 11.
i
В первый блок памяти 9 поступают температурная матрица первого изделия T(m, n), которая принимается за эталонную и с которой будут производится сравнения всех температурных матриц контролируемых изделий.
i
Во второй блок памяти 11 передается температурная матрица i-го изделия T(m, n), номер контролируемого изделия «i» передается в блок 11 от счетчика изделий 10.
1
В первом сумматоре 12 осуществляется суммирование температуры по всей матрице T(m, n):
где M, N - максимальные значения целочисленных координат.
В первом делителе 13 производится определение среднего значения температурного поля 1-го изделия:
Это значение передается и хранится в третьем блоке памяти 14.
i
i
Температурная матрица i-го изделия T(m, n) из второго блока памяти 11 передается во второй сумматор 15, где осуществляется суммирование температуры по всей матрице T(m, n), т.е. по всему температурному полю i-го изделия 1:
Во втором делителе 16 осуществляется определение среднего значения температуры по поверхности i-го изделия:
Значения величин M, N передаются в делители 13 и 16 из блока памяти 9.
iср
Среднее значение температуры Т передается в инвертор 17, где инвертируется.
1cp
icp
В четвертый сумматор 20 из третьего блока памяти 14 и инвертора 18 передаются значения T и (-T), и осуществляется калибровка среднего значение i-го изделия по среднему значению температуры 1-го изделия:
icp
1ср
iср
ΔT=T-T.
icp
i
Значение ΔT из четвертого сумматора 20 передается в третий сумматор 19. Одновременно в третий сумматор 19 поступает температурная матрица i-го изделия из второго блока памяти 11 T(m, n).
В третьем сумматоре 19 осуществляется калибровка температурного поля i-го изделия - приведение его к среднему значению 1-го изделия для обеспечения корректности сравнения:
iк
i
icp
T(m, n)=Т(m, n)+ΔT.
Откалиброванная матрица температурного поля i-го изделия из третьего сумматора 19 передается в пятый сумматор 2). Здесь осуществляется измерение отклонения откалиброванного температурного поля i-го изделия от среднего значения:
i
iк
icp
ΔТ(m, n)=(T(m, n)-T).
i
i
i
2
Результаты обработки из пятого сумматора 21 поступают в умножитель 22, где осуществляется определение величины квадрата отклонения откалиброванного температурного поля i-го изделия от среднего значения: (ΔТ(m, n))=(ΔТ(m, n) × ΔТ(m, n)).
i
2
В шестом и седьмом сумматорах 23 и 24 осуществляется суммирование величины (ΔТ(m, n)) по всему полю - по индексам «m» и «n».
Ti
Результаты суммирования поступают в третий делитель (26), где осуществляется определение среднеквадратичного отклонения (D) температурного поля поверхности i-го изделия:
1
1cp
В восьмой сумматор 26 из первого блока памяти 9 передается температурная матрица (температурное поле) 1-го изделия T(m, n), а из третьего блока памяти 14 в блок 26 передается среднее значение температурного поля 1-го изделия T.
В восьмом сумматоре 26 осуществляется определение отклонения температурного поля 1-го изделия от среднего значения:
1
1
1ср
ΔТ(m, n)=(T(m, n)-Т).
Полученные значения в блоке 26 передаются в второй умножитель 27, где осуществляется определение величины квадрата отклонения температурного поля 1-го изделия от среднего значения, которая передается в девятый сумматор 28:
1
1
1
2
(ΔТ(m, n))=(ΔТ (m, n) × ΔТ(m, n)).
1
2
В девятом сумматоре 28 осуществляется суммирование величины (ΔТ(m, n)) по всему полю - по индексам «m» и «n».
T1
Результаты суммирования поступают в четвертый делитель 29, где осуществляется определение среднеквадратичного отклонения (D) температурного поля поверхности 1-го изделия:
T1
Ti
Величины среднеквадратичных отклонений (D) из блока 29 и (D) из блока 25 передаются в десятый сумматор 30, где осуществляется определение абсолютной величины разности среднеквадратичных отклонений:
Ti
T1
Ti
ΔD=|D-D|.
Сигнал, соответствующий разности среднеквадратичных отклонений, поступает в блок сравнения 31, где осуществляется сравнение величины разности среднеквадратичных отклонений с критерием стабильности «θ»:
Здесь θ - критерий стабильности структуры и технологии изделия, определяется на основе предварительных экспериментальных исследований.
i
К=1 - структура стабильная,
i
К=0 - структура нестабильная.
i
Если К=1 - структура стабильная, то данная информация поступает на регистратор 31 и на этом функционирование блока 8 для i-го изделия завершается.
i
Если К=0 - структура нестабильная, то сигнал с первого блока сравнения 31 поступает на первый вход ключа 35.
1
iк
При поступлении сигнала с блока сравнения 31 ключ 35 «открывается», сигналы с первого блока памяти 9 (T(m, n)) и с третьего сумматора 19 (T(m, n)) через «открытый» ключ 35 поступают на первый и второй входы одиннадцатого сумматора 33.
В одиннадцатом сумматоре 33 осуществляется определение абсолютной величины разности температурных полей 1-го изделия и откалиброванного температурного поля i-го изделия:
i
iк
1
ΔT(m, n)=|T(m, n) - T(m, n)|.
i
д
д
Величина ΔT(m, n) передается в второй блок сравнения 34, где выявляются участки поверхности, соответствующие нестабильности структуры: (m, n) - целочисленные координаты поверхности с нестабильной структурой, (m, n) - целочисленные координаты поверхности с стабильной структурой:
изм
где - ΔТ - погрешность измерения температурного поля.
Результаты функционирования одиннадцатого сумматора 33 и второго блока сравнения 34 поступают на второй и третий входы регистратора 32.
Таким образом, на регистраторе 32 фиксируется информация о стабильности структуры объекта контроля 1 и участки поверхности с нестабильной структурой, если такая обнаружена.
Экспериментальные исследования устройства проводились на установке с использованием термографического комплекса ИРТИС-2000. На фиг. 3 приведена фотография установки для экспериментальных исследований.
Экспериментальные исследования заключались в следующем.
Проводились работы в соответствии с описанным способом.
На фиг. 4 приведена термограмма поверхности 1-го объекта контроля (i=1).
На фиг. 5а-г - термограмма поверхности i-го объекта контроля: i=2…5.
Обработка термограмм фиг. 5 проводилась в соответствии с предлагаемым способом с использованием устройства, приведенного на фиг. 2.
θ - критерий стабильности структуры и технологии изделия, определен на основе предварительных экспериментальных исследований и составляет:
θ=19,5°С.
Результаты обработки приведены в виде таблицы 1.
i
К=1 - структура стабильная,
i
К=0 - структура нестабильная.
На фиг. 6 приведена термограмма (дефектограмма, разность термограмм 1-й и 5-й термограммы) с отмеченными аномальными участками поверхности.
Из фиг. 6 ясно и наглядно видны те участки поверхности, на которых различия в структуре материала, превышающие допустимые пределы. Это позволило установить причину «сбоя» в технологии изготовления изделий и продолжить производство качественных изделий.
Результаты контроля приведены на фиг. 7 в виде протокола результатов стабильности структуры 5-го объекта контроля.
На основании экспериментальных исследований разработана промышленная технология (методика) контроля стабильности качества (технологии) изготовления баллонов из полимерных композиционных материалов.
Результаты экспериментальных исследований и опыт промышленного использования технологии (методики) контроля стабильности качества (технологии) изготовления баллонов позволили снизить себестоимость изготовления изделий на 5,6% за счет своевременного обнаружения изменений технологии их изготовления и повысить качество выпускаемых изделий за счет своевременного предотвращения поставки некачественных изделий или изделий, близких к некачественным.