Система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа

Авторы патента:

G01N27/90 - с помощью вихревых токов

Владельцы патента RU 2779446:

Публичное акционерное общество (ПАО) "Туполев" (RU)

Использование: для проведения неразрушаемого контроля поверхностей токопроводящих конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа содержит вихретоковый дефектоскоп, электрически соединенный с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП). ВТП закреплен на ручке для его перемещения. Система содержит видеокамеру, зафиксированную на ручке, и включает мобильное компьютерное устройство. К камере подключен адаптер беспроводной связи. ВТП оснащен световым детектором изменения значений электромагнитного поля, сгенерированного в исследуемой поверхности. Камера зафиксирована на ручке таким образом, что угол обзора охватывает исследуемую поверхность у ВТП и световой детектор, а компьютерное устройство снабжено программой для записи изображения с видеокамеры. Технический результат: обеспечение возможности сокращения времени локализации поверхностных дефектов и обеспечение возможности оперативного формирования отчета о наличии дефектов по всей труднодоступной поверхности исследуемого объекта. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системе для проведения неразрушаемого контроля поверхностей токопроводящих конструкций и может быть использовано во всех областях техники.

Известны способы дефектоскопии поверхностных дефектов - трещин, раковин и т.п. с использованием вихревых токов (ГОСТ Р ИСО 15549-2009, Контроль вихретоковый. Основные положения). Исследования поводят с дефектоскопом, являющимся настроечно-индикаторным устройством, связанным электрически с индуктивным вихретоковым преобразователем, перемещающимся движением руки по исследуемой поверхности и создающим электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в исследуемом объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС. В качестве примера может быть рассмотрена система вихретокового дефектоскопа ВД-12НФ с комплектом вихретоковых преобразователей, производитель ЗАО «НИИ Интроскопии МНПО «СПЕКТР», руководство по эксплуатации Иа2.778.003 РЭ. Подобная система не пригодна для труднодоступной поверхности, например, внутренней поверхности кессона самолета, поскольку достигаемое перемещение ВТП ограничено длиной руки оператора, а локализация дефекта требует его непосредственной визуализации, что не всегда выполнимо.

Известна система неразрушающего контроля - патент JP 6490366 (В2); МПК: G01N 27/90, G01N 29/265 опубл. 27.03.2019, содержащая: ручной зонд, выполненный с возможностью получения тестовых данных, относящихся к испытательной поверхности, включающий вихретоковый дефектоскоп, соединенный с вихретоковым преобразователем и одну или более электронных камер, выполненных с возможностью захвата положения ручного зонда и положения испытательной конструкции; компьютер и дисплей, выполненные с возможностью определения местоположения зонда для получения данных с зондом, для идентификации местоположения преобразователя на исследуемой поверхности.

Одновременно известна система неразрушающего контроля патент - US 10162796 (В2). МПК G06F 17/00, опубл. 25.12.2018, включающая мобильное устройство, содержащее дисплейный экран, устройство неразрушающего контроля с поверхностным датчиком, содержащее видеокамеру, сконфигурированную для захвата данных изображения исследуемой поверхности и беспроводную систему, выполненную с возможностью передачи данных изображения, видеоданных, накладных данных или их комбинации в мобильное компьютерное устройство; при этом, мобильное компьютерное устройство выполнено с возможностью визуального отображения данных с видеокамеры и данных от устройства контроля на экране дисплея.

Рассмотренные системы могут быть применены для исследования открытых поверхностей, обеспечивающих прямую видимость, кроме того, для их функционирования необходимы программы для связи дефектоскопа (устройства индикации и контроля) с компьютером и совместного отображения данных с видеокамеры и данных от устройства контроля на экране дисплея.

Прототипом изобретения является Система для дефектоскопии корозии в газовых турбинах, использующая вихретоковый дефектоскоп - патент US 8378676 (В2), МПК G01R 33/44 опубл. 19.03.2013, содержащая вихретоковый дефектоскоп, электрически соединенный с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП), закрепленным на ручке для его перемещения, и видеокамеру, зафиксированную к ручке.

В прототипе, локализация дефекта, в случае его выявления, происходит по единичному показанию настроечно-измерительного блока вихретокового дефектоскопа, поэтому невозможно оперативное формирование отчета о наличии дефектов по всей поверхности исследуемого объекта.

При создании изобретения решалась задача разработки системы для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа, позволяющей оперативно обнаруживать поверхностные дефекты на исследованной поверхности и обеспечивающей оперативное формирование отчета о наличии дефектов по всей поверхности исследуемого объекта.

Поставленная задача решается системой, содержащей вихретоковый дефектоскоп, электрически соединенный с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП), закрепленным на ручке для его перемещения, и видеокамеру, зафиксированную к ручке, мобильное компьютерное устройство, оборудованное системой беспроводной связи и адаптером беспроводной связи, подключенным к видеокамере для передачи информации в компьютерное устройство, при этом ВТП оснащен световым детектором изменения значений электромагнитного поля, сгенерированного в исследуемой поверхности, и видеокамера зафиксирована таким образом, что угол обзора охватывает исследуемую поверхность у ВТП и световой детектор, а компьютерное устройство снабжено программой для записи изображения с видеокамеры.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является сокращение времени локализации поверхностных дефектов и обеспечение оперативного формирование отчета о наличии дефектов по всей труднодоступной поверхности исследуемого объекта.

В частных случаях исполнения:

- для удобства доступа к поверхностям различного положения внутри частично замкнутых объемов ручка ВТП может быть выполнена многозвенной, при этом звенья ручки могут быть соединены шарнирно, а также, по меньшей мере, одно из звеньев ручки может быть выполнено телескопическим или гибким;

- для идентификации зоны контроля в слабоосвещенных местах, видеокамера может быть оборудована устройством подсветки.

Для пояснения сущности изобретения используется Фиг. 1 Функциональная схема системы для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа.

Система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа содержит вихретоковый дефектоскоп 1, электрически соединенный 2 с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП) 3 (Фиг. 1).

Трансформаторный ВТП содержит возбуждающую обмотку для создания вихревых токов в исследуемой поверхности и измерительную обмотку для исследования изменений электромагнитного поля созданных вихревых токов.

Вихретоковый дефектоскоп представляет собой настроечно-индикаторное устройство, позволяющее настроить электромагнитное поле в возбуждающей катушке и установить начальное (нулевое) значение изменения ЭДС по показаниям приемной катушки по испытательному образцу.

В качестве вихретокового дефектоскопа может быть использован Вихретоковый дефектоскоп Константа-В Д-1, производитель ЗАО "Константа" (Россия) Сертификат ОС.С.27.001.А №39937/1, а в качестве прообраза вихретокового преобразователя - преобразователь ПФ-Г1 для обнаружения поверхностных трещин малой протяженности. Электрическое соединение реализуется кабелем в комплекте дефектоскопа с соответствующими разъемами.

ВТП закреплен 15 на ручке 4, предназначенной для его перемещения в процессе исследования. Система содержит видеокамеру 5, например видеокамеру НО720Р, раскрытую в https://wifigid.ru/obzory-raznyh-ustrojstv/wi-fi-endoskop, или любую, приемлемую по внешним габаритам WEB камеру.

Камера 5 зафиксирована 6 к ручке 4.

Система также включает мобильное компьютерное устройство 5, например ноутбук, КПК, смартфон на базе Андроид (Android) или Aple.

Мобильное компьютерное устройство 5, оборудованное системой беспроводной связи 6, например Wf адаптером, и снабжено программой для записи изображения с видеокамеры, например, графическим редактором.

К видеокамере 5 подключен 10 адаптер беспроводной связи 9, для передачи информации 11 в компьютерное устройство 6, например Wf адаптер для камеры НО720Р.

ВТП 3 оснащен световым детектором 12 изменения значений электромагнитного поля, сгенерированного в исследуемой поверхности, например светодиодом, установленным на корпусе и загорающегося от напряжения, возникающего при изменении значений электромагнитного поля, фиксируемого измерительной обмоткой ВТП.

Видеокамера 5, зафиксирована 6 на ручке таким образом, что угол обзора 13 охватывает исследуемую поверхность у ВТП 14 и световой детектор 12, а компьютерное устройство снабжено программой для записи изображения с видеокамеры.

Видеокамера может быть оборудована устройством подсветки, например системой светодиодов, направленных на исследуемую поверхность, включение которых происходит одновременно с включением камеры.

Закрепление 6 видеокамеры может быть осуществлено с помощью хомута с шарниром. Направление угла обзора камеры выбирается экспериментально и проверяется по изображению на мониторе мобильного компьютерного устройства 7.

Изобретение может быть реализовано следующим образом.

Перед началом исследования, исходя из особенностей конструкции поверхности исследуемого объекта, разрабатывают диагностическую карту перемещения ВТП.

Проводят настройку вихретокового дефектоскопа 1, по результатам контакта ВТП 3 с эталонным образцом - поверхностью на которой отсутствуют дефекты в виде трещин, раковин, каверн и т.п., при этом, показания значений электромагнитного поля, созданного в измерительной катушке принимаются за нулевые начальные, с учетом поля допуска, например 5%.

С помощью ручки 4, перемещают ВТП, в соответствии с технологической картой. В случае необходимости для облегчения доступа к исследуемой поверхности, ручка может быть сконфигурирована относительно прямолинейной, с помочью шарниров или изгиба гибкого звена, а также удлинена, за счет телескопического раздвижения..

На компьютерном устройстве 7 производят запись изображения от видеокамеры 5, поступившего по линии беспроводной связи 11. При этом, компьютерное устройство 11 располагают в удобном для проведения анализа месте, вне зависимости от исследуемой поверхности, с учетом возможностей линии беспроводной связи 9, 8, 11. Запись проводится с использованием программы - графического редактора, например, для мобильного компьютера, на базе Андроид может быть использована программа «Scopecam» или «moqoview».

При наличии дефектов, измерительная катушка ВТП 3 фиксирует изменение возбужденного токами Фуко элементного поля исследуемой поверхности у ВТП 14 и загорается световой детектор 12, что позволяет оперативно локализовать место дефекта.

Одновременно, поскольку используется оригинальная рукоятка и передача информации на компьютерное устройство осуществляется по беспроводной связи, исключающей необходимость прямого визуального наблюдения, осуществляется возможность проведения дефектоскопии труднодоступных поверхностей.

1. Система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа, содержащая вихретоковый дефектоскоп, электрически соединенный с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП), закрепленным на ручке для его перемещения, и видеокамеру, зафиксированную на ручке, отличающаяся тем, что включает мобильное компьютерное устройство, оборудованное системой беспроводной связи и адаптером беспроводной связи, подключенным к видеокамере для передачи информации в компьютерное устройство, при этом ВТП оснащен световым детектором изменения значений электромагнитного поля, сгенерированного в исследуемой поверхности, и видеокамера зафиксирована таким образом, что угол обзора охватывает исследуемую поверхность у ВТП и световой детектор, а компьютерное устройство снабжено программой для записи изображения с видеокамеры.

2. Система для дефектоскопии по п. 1, в которой ручка ВТП выполнена многозвенной.

3. Система для дефектоскопии по п. 2, в которой звенья ручки соединены шарнирно.

4. Система для дефектоскопии по п. 2, в которой, по меньшей мере, одно из звеньев ручки выполнено телескопическим.

5. Система для дефектоскопии по п. 2, в которой, по меньшей мере, одно из звеньев ручки выполнено гибким.

6. Система для дефектоскопии по п. 1, в которой видеокамера оборудована устройством подсветки.

Использование: для контроля качества углепластиковых объектов. Сущность изобретения заключается в том, что вихретоковый преобразователь для контроля качества углепластиковых объектов содержит три прямоугольные катушки индуктивности с витками, плоскости которых размещены между двумя параллельными плоскостями и параллельны им, верхние и нижние проводники витков катушек параллельны рабочему торцу преобразователя, а боковые - ортогональны к нему, первая и вторая катушки размещены друг за другом и симметрично относительно первой оси симметрии, ортогональной к рабочему торцу, третья катушка размещена симметрично относительно первой оси симметрии и второй оси симметрии, проходящей между первой и второй катушками на равном расстоянии между ними, при этом первая и вторая катушки индуктивности выполнены идентичными, соединены последовательно и встречно относительно третьей катушки индуктивности и предназначены для подключения внешними выводами к генератору, а третья катушка индуктивности - для подключения к измерительному устройству.

Измерительный модуль дефектоскопа и его следящее шасси // 2778492

Группа изобретений относится к опорам аппаратов, а именно к шасси с колесами, для применения в качестве следящего устройства в сканерах неразрушающего контроля. Измерительный модуль дефектоскопа содержит искательную головку с дефектоскопным преобразователем, шасси и узлом поворота шасси.

Вихретоковый датчик со смещенным чувствительным элементом // 2778031

Изобретение относится к устройствам измерения осевого смещения и радиальных зазоров лопаточных и зубчатых колес в газотурбинных двигателях и других силовых установках. Технический результат – обеспечение возможности измерения радиальных зазоров и осевых смещений лопаточных и зубчатых колес силовых установок в условиях конструктивных ограничений на размещение пары датчиков в центральной плоскости вращения контролируемого колеса.

Способ оценки глубины трещин на поверхности труб // 2775659

Использование: для обнаружения и оценки максимальной глубины трещин. Сущность изобретения заключается в том, что при осуществлении оценки глубины трещин на поверхности труб на первом этапе проводят оценку глубины трещин с использованием вихретокового дефектоскопа, оснащенного накладным вихретоковым преобразователем (ВТП) с эффективным диаметром более 10 мм, сначала устанавливают динамический режим работы вихретокового дефектоскопа и проводят операции по обнаружению на поверхности труб дефектных участков, в обнаруженном дефектном участке выделяют зоны с максимальными показаниями вихретокового дефектоскопа, затем переводят вихретоковый дефектоскоп в статический режим и проводят измерения глубин трещин в упомянутых зонах, после чего осуществляют предварительное ранжирование.

Внутритрубный многоканальный профилемер с использованием вихретоковых датчиков // 2772075

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля магистральных трубопроводов на основе вихретоковой дефектоскопии. Технический результат заключается в повышении точности дефектоскопии.

Устройство фиксации положения и размеров малоразмерных металлических включений в изделиях из непроводящих материалов // 2766423

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля для фиксации положения и измерения размеров малоразмерных металлических включений (ММВ). Устройство фиксации положения и размеров малоразмерных металлических включений в изделиях из непроводящих материалов снабжено дополнительным вихретоковым преобразователем, идентичным первому вихретоковому преобразователю, выходы измерительных катушек которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, и снабжено дополнительным коммутатором, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами вихретоковых преобразователей, являющимися входами возбуждающих катушек, а вход дополнительного коммутатора соединен с выходом генератора гармонических колебаний, при этом в микропроцессоре реализован алгоритм определения положения и размеров малоразмерных металлических включений посредством фиксации значений величин сигналов максимального вносимого напряжения Umax и минимального вносимого напряжения Umin и сравнения их со значениями из набора плоскостей состояния, находящегося в памяти микропроцессора.

Способ удаления локальных отложений на теплообменных трубках парогенераторов атомной электростанции // 2756824

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для очистки отложений поверхности труб парогенератора. В способе удаления локальных отложений на теплообменных трубках парогенераторов атомной электростанции, заключающемся в том, что соединенный с подъемником манипулятор вводят в вертикальный коридор внутри теплообменника, с помощью гидродинамического манипулятора и по меньшей мере одного сопла, установленного с возможностью поворота вокруг поворотной оси, ориентация которой согласована с расстоянием между трубами в пучке труб теплообменника, выпускают водяную струю, поворачиваемую по отношению к очищаемой зоне, при этом манипулятор временно фиксируют в заданных позициях внутри вертикального коридора, предварительно выполняют измерения мощности дозы внутри парогенератора непосредственно в месте производства работ, на основании результатов измерений определяют допустимое время проведения работ, проводят измерение вихретоковых сигналов и анализ полученных сигналов для оценки состояния металла стенок теплообменных трубок и толщины отложений на них для поиска сектора с локальными отложениями, определяют координаты сектора очистки и производят расчет времени и режимов очистки, а очистку отложений производят ударным воздействием высоконапорной струи с применением последовательно перемещаемого гидродинамического манипулятора, установленного на монтажной раме с возможностью вращения и перемещения, размещенной в соответствии с определенными координатами сектора очистки, при установленном давлении подачи водяной струи.

Неразрушающий способ выявления зон концентрации напряжений в изделиях из металлов и сплавов // 2753661

Изобретение относится к области дефектоскопии методом вихревых токов. Техническим результатом является повышение производительности способа диагностики изделий.

Способ вихретокового измерения физико-механических параметров // 2747916

Изобретение может быть использовано для измерения перемещений и вибрации электропроводящих объектов, обнаружения поверхностных дефектов, измерения толщины диэлектрических покрытий на электропроводном основании. Способ вихретокового измерения физико-механических параметров заключается в том, что вихретоковый преобразователь, выполненный в виде радиочастотного контура, размещают в зоне контроля, формируют в упомянутом контуре высокочастотные колебания, переменное напряжение которых преобразуют в пропорциональный измеряемому параметру сигнал постоянного тока, при этом высокочастотные колебания синусоидальной формы в радиочастотном контуре формируют, подавая с внешнего генератора через высокоомный импеданс на радиочастотный контур вихретокового преобразователя высокочастотные колебания произвольной формы с высокостабильными амплитудой и частотой, полученные с контура высокочастотные колебания усиливают, детектируют, пропускают через фильтр низких частот, по величине полученного постоянного напряжения определяют степень активных потерь в материале и судят об изменениях физико-механических параметров контролируемого объекта.

Вихретоковый преобразователь // 2747915

Использование: для измерения физико-механических параметров электропроводящих объектов. Сущность изобретения заключается в том, что вихретоковый преобразователь содержит высокочастотный генератор, вихретоковый датчик, преобразователь переменного напряжения контура и усилитель-формирователь уровней, источник высокостабильного постоянного напряжения, высокоомный импеданс, аналого-цифровой преобразователь, арифметическое логическое устройство с функцией линеаризации сигнала и цифроаналоговый преобразователь, источник высокостабильного постоянного напряжения подключен к высокочастотному генератору, выполненному в виде автономного кварцевого генератора высокостабильных по частоте и амплитуде прямоугольных импульсов, выход высокочастотного генератора соединен с первым выводом высокоомного импеданса, второй вывод высокоомного импеданса соединен с вихретоковым датчиком, формирующим гармонические колебания и с входом преобразователя переменного напряжения контура в пропорциональный измеряемому параметру сигнал постоянного тока, состоящим из усилителя-ограничителя, выполненного с возможностью полезного ограничения амплитуды сигнала, и фильтра, при этом усилитель-ограничитель, фильтр, усилитель-формирователь уровней, аналого-цифровой преобразователь, арифметическое логическое устройство и цифроаналоговый преобразователь соединены последовательно.