BR112016012662B1

BR112016012662B1 - sistema de inspeção e método de inspeção

Info

Publication number: BR112016012662B1
Application number: BR112016012662-9A
Authority: BR
Inventors: Yuri Alexeyevich Plotnikov; Daniel John Noonan; John Edward Mcleod; Alessio Andolfi; Riccardo Catastini
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2020-11-17
Also published as: WO2015084530A1; CN105940297B; BR112016012662A8; EP3077807B1; CN105940297A; US9435766B2; KR102251548B1; EP3077807A1; PL3077807T3; BR112016012662A2; KR20160096124A; US20150160164A1

Abstract

SISTEMA DE INSPEÇÃO AUTOMÁTICA E MÉTODO DE INSPEÇÃO AUTOMÁTICA. Trata-se de um sistema de inspeção portátil automático que inclui um retentor de parte para reter um componente a ser inspecionado, e um atuador giratório acoplado ao retentor de parte. O sistema inclui, adicionalmente, uma sonda de corrente de Foucault para realizar a varredura do componente, e para fornecer sinais de corrente de Foucault. O sistema inclui, também, uma unidade de autoalinhamento acoplada à sonda de corrente de Foucault e é configurada para alinhar um eixo geométrico da sonda substancialmente perpendicular a uma superfície do componente, e para manter contato constante com a dita superfície do componente. O sistema também inclui um atuador linear acoplado à unidade de autoalinhamento, para fornecer movimento da sonda de corrente de Foucault ao longo dos eixos geométricos X, Y e Z. Uma unidade de controle de moção é acoplada ao atuador giratório e ao atuador linear para controlar o atuador giratório e o atuador linear para mover a dita sonda em torno do componente em conformidade com um plano de varredura.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A matéria revelada no presente documento refere-se, em geral, à inspeção não destrutiva de componentes de componentes. Especificamente, o sistema se refere a uma inspeção com base em corrente de Foucault no local de componentes revestidos em máquinas giratórias.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A inspeção de componentes em busca da presença de anomalias impede falhas prematuras em máquinas giratórias. A detecção antecipada em tais componentes auxilia na retificação ou na substituição de componentes durante o agendamento de manutenção regular. O procedimento de manutenção típico para um componente dotado de um revestimento protetor inclui extrair revestimento protetor e conduzir inspeção penetrante fluorescente (FPI) para detectar rachaduras no material-base. Além disso, componentes, tais como, cestos do rotor são tipicamente desmantelados no local e são enviados ao local de inspeção. As técnicas de inspeção convencionais exigem inspeção de todos os componentes até mesmo quando rachaduras não são visíveis na superfície. Tais exigências apresentam descontinuidade na operação das máquinas e aumentam o custo de manutenção.

[003] Em uma técnica de inspeção não destrutiva de componentes (NDI), os dados são obtidos através da varredura de uma superfície do componente, e defeitos no componente são detectados realizando-se uma análise dos dados obtidos. Os componentes inspecionados, tais como, aerofólios em turbinas a gás e componentes turbo revestidos em motores a diesel locomotivos podem geometria 3D e a obtenção de dados de uma superfície complexa do componente pode não ser satisfatória. Além disso, a sonda de varredura pode não estar em uma posição perfeita durante a varredura, desse modo, gerando diversos tipos de ruídos devido à elevação e à inclinação. Adicionalmente, a obtenção de dados próxima às bordas dos componentes é mais difícil e pode apresentar componentes de ruído adicionais. Ademais, a detecção de rachadura do componente é demorada e pode prolongar o tempo ocioso de operações normais.

[004] Portanto, há uma necessidade de um sistema e método para inspeção intensificados de componentes.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Em conformidade com um aspecto do presente sistema, é revelado um sistema de inspeção portátil automático. O sistema de inspeção portátil automático que inclui um retentor de parte para reter um componente a ser inspecionado e um atuador giratório acoplado ao retentor de parte. O atuador giratório fornece rotação do componente. O sistema inclui adicionalmente uma sonda de corrente de Foucault para realizar a varredura do componente e para fornecer sinais de corrente de Foucault. O sistema inclui uma unidade de autoalinhamento acoplada à sonda de corrente de Foucault e configurada para alinhar um eixo geométrico da sonda de corrente de Foucault substancialmente perpendicular a uma superfície do componente e para manter contato constante com a dita superfície do componente. O sistema também inclui um atuador linear acoplado à unidade de autoalinhamento, para fornecer movimento da sonda de corrente de Foucault ao longo dos eixos geométricos X, Y e Z. Uma unidade de controle de moção é acoplada ao atuador giratório e ao atuador linear para controlar o atuador giratório e o atuador linear para mover a dita sonda em torno do componente em conformidade com um plano de varredura.

[006] Em conformidade com outro aspecto do presente sistema, é revelado um método de inspeção no local automático. O método inclui acoplar um componente a ser inspecionado a um retentor de parte e girar o retentor de parte por meio de um atuador giratório para posicionar uma superfície do componente de acordo com um plano de varredura para se alinhar substancialmente perpendicular a uma sonda de corrente de Foucault; O método incluir também alinhar a sonda de corrente de Foucault por meio de uma unidade de autoalinhamento de modo que um eixo geométrico da sonda seja posicionado substancialmente perpendicular à superfície do componente; O método incluir adicionalmente mover a sonda por meio de um atuador linear ao longo de pelo menos um dentre os eixos geométricos lineares X, Y, Z para realizar a varredura da superfície do componente. A sonda de corrente de Foucault gera uma pluralidade de sinais de corrente de Foucault para cada uma dentre uma pluralidade de localizações varridas do componente. O método inclui também controlar o atuador linear e o atuador giratório por meio de uma unidade de controle de moção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Essas e outras funções e aspectos de realizações da presente invenção serão mais bem entendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos, em que: A Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema de inspeção de corrente de Foucault portátil automático em conformidade com uma realização exemplificativa; A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de um subsistema de atuação em conformidade com a realização exemplificativa da Figurai; A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de um retentor de parte para reter um componente sob inspeção em conformidade com uma realização exemplificativa; A Figura 4 ilustra uma sonda de corrente de Foucault dotada de uma unidade de autoalinhamento em conformidade com uma realização exemplificativa; A Figura 5 é uma ilustração de um mecanismo carregado por mola para posicionar uma sonda de corrente de Foucault em relação a uma superfície convexa de um componente em conformidade com uma realização exemplificativa; A Figura 6 é uma ilustração de um mecanismo carregado por mola para posicionar uma sonda de corrente de Foucault em relação a uma superfície côncava de um componente em conformidade com uma realização exemplificativa; A Figura 7 é uma ilustração de um guia de desvio de sonda acoplado a um componente para possibilitar a inspeção a partir de uma sonda de corrente de Foucault em conformidade com uma realização exemplificativa; e A Figura 8 é um fluxograma que ilustra uma técnica para um inspeção no local para um componente em conformidade com uma realização exemplificativa.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[008] As realizações do presente sistema se referem a uma técnica de inspeção para detectar defeitos em componentes de dispositivos e motores mecânicos giratórios. A técnica em um exemplo inclui acoplar um componente a ser inspecionado a um retentor de parte e girar o retentor de parte por meio de um atuador giratório, para posicionar uma superfície do componente voltada a uma sonda para realizar a varredura do componente. A técnica também inclui alinhar a sonda por meio de uma unidade de autoalinhamento de modo que um eixo geométrico da sonda seja posicionado perpendicular à superfície do componente e, em seguida, atuar a sonda por meio de um atuador linear, ao longo de uma pluralidade de eixos geométricos lineares para realizar a varredura da superfície do componente. O atuador linear e o atuador giratório em um exemplo são controlados por uma unidade de controle de moção.

[009] A Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema 100 para inspecionar componentes com o uso de técnicas de inspeção de corrente de Foucault em conformidade com uma realização exemplificativa. O sistema 100 inclui uma sonda 102 acoplada a uma unidade de autoalinhamento 104, usada para realizar a varredura de um componente 106 sob inspeção. A unidade de autoalinhamento 104 está acoplada a um atuador linear 108 que fornece moção linear à sonda 102 ao longo e um pelo menos um dentre um eixo geométrico x, um eixo geométrico y e um eixo geométrico z. O componente 106 sob inspeção pode ser, por exemplo, um aerofólio de uma turbina, ou um componente turbo de um motor a diesel, ou semelhantes. O componente 106 pode ser dotado tipicamente de um revestimento protetor 121 e tais componentes podem desenvolver defeitos tais como rachaduras em uma superfície do componente abaixo do revestimento protetor 121. O sistema 100 inclui um retentor de parte 110 para reter o componente 106 a ser inspecionado. O retentor de parte 110 nesse exemplo é acoplado a um atuador giratório 112 para girar o retentor de parte 110 a fim de posicionar uma superfície do componente 106 voltado para a sonda 102 para realizar a varredura do componente 106. O atuador linear 108 e o atuador giratório 112 nesse exemplo são controlados por uma unidade de controle de moção 114.

[010] Na realização exemplificativa ilustrada, a sonda 102 é uma sonda de corrente de Foucault usada para receber sinais elétricos a partir de um instrumento de corrente de Foucault (ECI) 116. O ECI 116 é configurado também para receber sinais de corrente de Foucault a partir da sonda 102. O ECI 116 pode ser um dispositivo com base em processador que tem um conjunto de circuitos adequado (não mostrado) para gerar sinais elétricos a serem transmitidos à sonda 102. O ECI 116 é acoplados aos sensores (não mostrados) para receber correntes de Foucault geradas a partir da sonda 102 durante a inspeção do componente 106. O ECI 116 em um exemplo é acoplado a um visor e à unidade de processamento 118. O visor e a unidade de processamento 118 recebem sinais de corrente de Foucault a partir do ECI 116 e transmite sinais de controle à unidade de controle de moção 114. O visor e a unidade de processamento 118 constroem uma imagem de corrente de Foucault a partir dos sinais de corrente de Foucault recebido do ECI 116 e realizar tarefas de processamento de imagem, taus como, reduzir ruído de imagem. O visor e a unidade de processamento 118 também exibe uma imagem e resultado de corrente de Foucault de tarefas de processamento de imagem. A unidade de controle de moção 114 aciona a sonda 102 por meio do atuador linear 108. Em realizações alternativas, pelo menos uma dentre a unidade de controle de moção 114 e o visor e a unidade de processamento 118 pode ser integrados ao ECI 116. O sistema 100 inclui também um guia de desvio de sonda 120 acoplado a uma borda do componente 106 para possibilitar o movimento da sonda 102 além da borda do componente 106.

[011] Em um exemplo, o atuador linear 108 e o atuador giratório 112 são coordenados e sincronizados para partirem em uma posição inicial que estabelecer um ponto de referência conhecido para começar os padrões de varredura. Há comutadores de limite (não mostrados) e outros mecanismos que possibilitam que o atuador linear 108 e o atuador giratório 112 tenham orientação de precisa para a varredura. O atuador linear 108 e o atuador giratório 112 giram de acordo com o padrão de varredura para fornecer a cobertura de varredura do componente 106. O sistema 100 em tal exemplo tem um padrão de varredura predefinido que começa a partir da posição inicial e atravessa todo o componente 106 com uma varredura de alta densidade com cobertura completa de todo o componente 106 eficientemente.

[012] Nas realizações alternadas, o ECI 116 pode incluir pelo menos um controlador, processador de propósito geral, ou Processador de Sinal Digital (DSP). O ECI 116 pode receber entradas adicionais a partir de um usuário através de um painel de controle ou qualquer outro dispositivo de entrada, tais como, um teclado de um sistema de computador. O ECI 116 é configurado para acessar módulos de memória legíveis por computador incluindo, porém sem limitação, uma memória de acesso aleatório (RAM) e módulos de memória de apenas leitura (ROM). A mídia de memória pode ser codificada com um programa para instruir o ECI 116 de modo a possibilitar uma sequência de etapas para gerar sinais de controle para a sonda 102, o atuador linear 108 e o atuador giratório 112 de modo a realizar a varredura do componente 106 sob inspeção.

[013] De acordo com uma realização, o sistema componentes são enviados como um kit e facilmente montados no local para a inspeção no local. O kit de sistema componentes inclui o atuador linear 108, o atuador giratório 112, a unidade de controle de moção 114, o visor e a unidade de processamento 118, o ECI 116, a unidade de autoalinhamento 104 e a sonda. O retentor de parte 110 e o guia de desvio de sonda 120 são tipicamente personalizados de alguma maneira para se adequarem ao componente 106.

[014] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um subsistema de atuação 200 do sistema 100 (mostrado na Figura 1) em conformidade com uma realização exemplificativa. O subsistema de atuação 200 inclui o atuador linear 108, e o atuador giratório 112 montados em uma plataforma 206. Embora mostrada como uma plataforma 206, a plataforma 206 pode ser qualquer base relativamente placa e estável sob a qual os atuadores 108, 112 são acoplados mecanicamente. O subsistema de atuação 200 tem um projeto compacto e em uma realização é portátil de modo que a inspeção do componente possa ser realizada em um local de cliente ou na localização no local das partes a serem inspecionadas.

[015] Na realização ilustrada, o atuador linear 108 inclui uma pluralidade de guias lineares 208, 210, 212 alinhados ao longo de um eixo geométrico x 202, um eixo geométrico y 203 e um eixo geométrico z 204 respectivamente. Cada uma das pluralidade de guias lineares 208, 210, 212 inclui um trilho fixo e um deslizador móvel ao longo do fixo. O guia 210 inclui um deslizador 218 montado de maneira móvel em um trilho fixo 216. O guia 208 inclui um deslizador 220 montado de maneira móvel em um trilho fixo 222. Um retentor 214 usado para a unidade de autoalinhamento 104 (mostrada na Figura 1) está montado no guia 212. O retentor 214 montado no guia 212 é móvel ao longo do eixo geométrico z, desse modo, fornecendo moção linear à sonda ao longo do eixo geométrico z. Na realização ilustrada, o guia 212 está montado no guia 208 e é móvel ao longo do eixo geométrico x. O guia 208 é montado no guia 210 e é móvel ao longo do eixo geométrico y. Há vários comutadores de limite (não mostrados) que são usados pelos atuadores lineares e giratórios 108, 112 para fornecer pontos de referência para operação. Em um exemplo, há comutadores de limite em todos os eixos do sistema 200 para auxiliar no estabelecimento de uma posição inicial, que é usada pela unidade de controle de moção para executar o padrão de varredura.

[016] A Figura 3 é uma vista em perspectiva que ilustra uma porção 300 do sistema 100 (mostrado na Figura 1) que tem o retentor de parte 110 para reter o componente 106 sob inspeção em conformidade com uma realização exemplificativa. Um lado do retentor de parte 110 é montado no atuador giratório 112 e outro lado do retentor de parte 110 é acoplado ao componente 106. Nesse exemplo, o retentor de parte 110 tem uma reentrância 302 que se encaixe a protrusões correspondentes 305 do componente 106 a fim de reter, de maneira segura, o componente 106 quando o retentor de parte 110 é girado pelo atuador giratório 112. Na realização ilustrada, o componente 106 é um cesto ou uma pá próxima a um interior de uma turbina. Pode haver muitos cestos, tais como, 46 a 52 cestos, por turbina. O tamanho e a estrutura do retentor de parte 110 são projetos de modo a se adequarem ao tamanho e ao formato do componente 106 sob inspeção. Em uma realização, o retentor de parte 110 é projeto para reter de maneira segura um aerofólio. Em outra realização, o retentor de parte 110 é projeto para reter de maneira segura um componente revestido de um motor.

[017] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma unidade de autoalinhamento 104 usada para posicionar a sonda 102 aproximadamente perpendicular a uma superfície do componente sob inspeção em conformidade com uma realização exemplificativa. A unidade de autoalinhamento 104 inclui uma mola 402 para fornecer a pressão ao longo de uma direção linear 414 de modo que uma pluralidade de pernas da sonda 102 se engate firmemente à superfície do componente. A unidade de autoalinhamento 104 inclui garfos pivotantes 404, 406 fornecidos como suportes giratórios para fornecer uma pluralidade de graus de liberdade para movimento da sonda 102 em relação à superfície do componente. Embora retratados como garfos pivotantes 404, 406, em outra realização os suportes a cardan são empregados para fornecer a pluralidade de graus de liberdade para movimento da sonda 102. O primeiro garfo pivotante 404 da unidade de autoalinhamento 104 possibilita um grau de movimento da sonda 102 ao longo de uma primeira direção 410. O segundo garfo pivotante 406 possibilita que um grau de movimento da sonda 102 ao longo de uma segunda direção 412. Nesse exemplo, a primeira direção 410 e a segunda direção 412 fornecem dois graus de liberdade para o movimento da sonda 102 para detectar até mesmo pequenas rachaduras à medida que a sonda 102 se move ao longo da superfície do componente. Um pino de rompimento 420 possibilitam a proteção da sonda 102 e o resto do conjunto, caso haja excesso de pressão ou de torque. Em realizações alternativas, outros mecanismos de suporte giratórios pode ser usados na unidade de autoalinhamento 104.

[018] A unidade de autoalinhamento 104 inclui adicionalmente um mecanismo carregado por mola 408 que possibilita que a sonda 102 mantenha um contato constante com a superfície do componente. A superfície do componente pode ser uma superfície convexa, uma superfície achatada ou uma superfície côncava. O mecanismo carregado por mola 408 possibilita alinhar um eixo geométrico 416 da sonda 102 aproximadamente perpendicular à superfície do componente. A estrutura do mecanismo carregado por mola 408 é explicada mais detalhadamente com referência às Figuras subsequentes.

[019] A Figura 5 é uma ilustração diagramática 500 do mecanismo carregado por mola 408 usado para posicionar a sonda de corrente de Foucault 102 em relação a uma superfície convexa 506 do componente em conformidade com uma realização exemplificativa. Na realização ilustrada, a sonda 102 é sustentada de maneira móvel em um invólucro 502. Uma pluralidade de pinos ou pernas 504 está acoplada ao invólucro 502 para entrar com contato com a superfície convexa 506 do componente de modo que a sonda 102 esteja em contato constante com a superfície convexa 506 por todo o processo de varredura. Em uma realização exemplificativa, três pinos 504 estão acoplados ao invólucro 502 de modo que os pinos 504 estejam separados um do outro em um ângulo de cerca de 120 graus. Em outra realização, quatro pinos 504 podem ser acoplados ao invólucro 502 de modo que os pinos 504 sejam separados um do outro em um ângulo de cerca de 90 graus. Em outra realização, as pernas 504 são substituídas por um membro circular ou poligonal acoplado ao invólucro 502, para realizar a mesa função de reter a sonda 102 em contato constante com a superfície 506 do componente. As pernas 504 em um exemplo são estruturas não rígidas que tem uma certa quantidade de flexão.

[020] Uma mola 508 está disposta entre o invólucro 502 e uma extremidade 510 da sonda 102. A mola 508 fornece pressão de modo que outra extremidade 512 da sonda 102 mantenha contato com a superfície convexa 506 e possibilite o movimento da sonda 102 em torno da superfície convexa 506 do componente.

[021] A Figura 6 é uma ilustração diagramática 600 do mecanismo carregado por mola 408 usado para posicionar a sonda de corrente de Foucault 102 em relação a uma superfície côncava 606 do componente em conformidade com uma realização exemplificativa. Na realização ilustrada, a sonda 102 é sustentada de maneira móvel no invólucro 502. Uma pluralidade de pinos 504 está acoplada ao invólucro 502 para entrar em contato com a superfície côncava 606 do componente. Em uma realização exemplificativa, três pinos 504 são acoplados ao invólucro 502. Uma mola 508 está disposta entre o invólucro 502 e uma extremidade 510 da sonda 102, para possibilitar o movimento da sonda 102 em direção à superfície côncava 606, e contrária à mesma, para mantar contato constante de outra extremidade 512 da sonda 102 com a superfície côncava 606.

[022] A Figura 7 ilustra uma vista em perspectiva 700 que mostra guias de desvio de sonda 120, 122, 124 acopladas ao componente 106 (por exemplo, pá de turbina) sob inspeção em conformidade com uma realização exemplificativa. O componente 106 tem uma borda superior 702, uma borda anterior 706, uma borda traseira 704 e uma plataforma 708. O guia de desvio de sonda 120 está acoplado à borda superior 702 do componente 106, o guia de desvio 122 está acoplado à borda traseira 704 do componente 106 e o guia de desvio 124 está acoplado à plataforma 708 do componente 106. Os guias de desvio 120, 122, 124 permitem uma inspeção mais eficiente de modo que a sonda 106 possa seguir o padrão de varredura e realizar completamente a varredura do componente 106 incluindo as bordas. As rachaduras próximas às bordas são difíceis de detectar e sistemas convencionais diminuem a velocidade do processamento próximo das bordas. Tal varredura convencional foi lenta e ineficiente uma vez que o processamento de borda exigiu que a sonda percorresse mais lentamente.

[023] Nesse exemplo, o componente 106 é montado em um retentor de parte acoplado ao atuador giratório, tal como, mostrado na Figura 3. De acordo com um exemplo, o retentor de parte é projetado especialmente para se encaixar ao componente particular 106 a fim de reter, de maneira segura, o componente. Os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 em um exemplo possibilitam o movimento da sonda além das bordas 702, 704 dos componente 106 sem ter de diminuir de velocidade. Em uma realização, os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 são produzidos a partir de plásticos e são projetados para se engatarem às bordas 702, 704 do componente 106 a fim de prenderem ao componente 106. Nas realizações alternativas, os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 podem ser produzidos a partir de qualquer outro material sintético. Os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 permitem que a sonda se mova suavemente além das bordas do componente 106 sob inspeção sem interrupção. Deve-se verificar no presente documento que em muitas ocorrências, rachaduras no componente 106 pode crescer a partir das bordas 702, 704 do componente 106, ou em direção às mesmas. Na realização exemplificativa, os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 mantêm a qualidade de sinais de corrente de Foucault captados pela sonda em uma reação sinal-ruída maior (SNR). Por exemplo, para uma sonda que tem um diâmetro de cerca de 0,3 a 0,8 cm, os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 permitem que a sonda percorra além da 702 em aproximadamente 1 cm sem mudar a velocidade da varredura. Os guias de desvio de sonda 120, 122, 124 podem ser empregados em quaisquer bordas para facilitar a varredura de borda de maneira eficiente e oportuna.

[024] A Figura 8 é um fluxograma 800 que ilustra as envolvidas no método de inspeção no local automático em conformidade com uma realização exemplificativa. A inspeção no local do componente é realizada com o uso do sistema de inspeção de corrente de Foucault 100 da Figura 1. Nesse exemplo, um componente revestido, tal como, um aerofólio ou um cesto a ser inspecionado é removido do equipamento no local 802 e é montado em um estande ou em uma plataforma que é acoplada a um retentor de parte 804.

[025] Tipicamente, há um plano de varredura desenvolvido para o componente a ser inspecionado pela sonda do sistema de inspeção de corrente de Foucault. O plano de varredura indicado no presente documento inclui movimento da sonda por meio de atuador linear e o atuador giratório de modo a realizar completamente a varredura do componente. O atuador giratório e o atuador linear são controlados pela unidade de controle de moção em conformidade com o plano de varredura que envolve movimento mútuo nos eixos geométricos X, Y e Z e na direção giratória. O plano de varredura é desenvolvido tipicamente para um componente particular a fim de fornecer a cobertura de superfície mais rápida ao passo que mantém a sonda em contato constante e substancialmente perpendicular à componente superfície. O plano de varredura fornece cobertura de corrente de Foucault uniforme sobre o componente e para construção de uma imagem de corrente de Foucault do componente.

[026] Embora o fluxo de processo retratado no presente documento seja mostrado em sequência, a varredura de superfície opera em conformidade com o plano de varredura que emprega pelo menos um dentre os atuadores lineares e giratórios. Por exemplo, a varredura de superfície ao longo do Z eixo geométrico é, em grande parte, linear e pode ser realizada em uma taxa relativamente alta. Incrementos circunferenciais de movimento para a sonda são alcançados tanto pelo atuador giratório quanto pelo atuador linear.

[027] O processo inclui executar o plano de varredura 805 que começa tipicamente com o estabelecimento de uma orientação da sonda em torno da superfície do componente. Em um exemplo, o sistema emprega comutadores de limite nos atuadores lineares e giratórios de modo que várias porções sejam estabelecidas, tais como, uma posição inicial. O plano de varredura em um exemplo come a partir da posição inicial e continua ao longo do plano de varredura para realizar a varredura de toda a superfície do componente. Em outra realização, o plano de varredura pode ter uma pluralidade de posições iniciais dependendo da área do componente a ser escaneada. Ainda em outra realização, tecnologia de orientação alternativa são utilizadas para estabelecer pontos de referência conhecidos na superfície do componente. Por exemplo, o componente pode ter uma marcação ou outros indícios para estabelecer pontos de referência.

[028] Nesse exemplo, o retentor de parte é girado por um atuador giratório 806 para posicionar uma superfície do componente a ser escaneada de modo que esteja voltada para a sonda para a varredura do componente em conformidade com o plano de varredura. Em uma realização, o plano de varredura se iniciar a partir das posições iniciais e o retentor de parte é girado em conformidade com o plano de varredura. Em um exemplo, o plano de varredura pode especificar a rotação do retentor de parte por um incremento circunferencial de cerca de quarenta e cinco graus. Ainda em ouro exemplo, o plano de varredura especifica a rotação do retentor de parte por um incremento circunferencial de cerca de noventa graus.

[029] A sonda é alinhada 808 por meio de uma unidade de autoalinhamento de modo que um eixo geométrico da sonda seja posicionado aproximadamente perpendicular à superfície do componente. Durante a varredura, uma unidade de autoalinhamento da sonda de corrente de Foucault garante o contato próprio da sonda contra a superfície do componente. Especialmente, a unidade de autoalinhamento alinhar um eixo geométrico da sonda aproximadamente perpendicular à superfície do componente e a sonda é mantida próxima à superfície.

[030] A sonda é movida 810 por meio de um atuador linear ao longo de uma pluralidade de eixos geométricos lineares para realizar a varredura da superfície do componente. Em uma realização, a inspeção é realizada seguindo-se o plano de varredura que inclui uma varredura de superfície rápida (2 a 10 cm/s de velocidade) ao longo de um eixo geométrico z do atuador linear, tipicamente para superfícies achatadas. Além disso, a varredura da superfície do componente é realizada movendo-se a sonda ao longo do eixo geométrico x e do eixo geométrico y do atuador linear. Em cada localização de varredura da sonda ao longo da superfície do componente, um sinal de corrente de Foucault e obtido 812. A título de exemplo, o plano de varredura pode realizar a varreduras iniciais de superfícies relativamente achatadas muito rapidamente e, e em seguida, se move lentamente durante a varredura das superfícies curvadas.

[031] A conclusão da inspeção é verificada 814, e as etapas exemplificativas 806, 808, 810, 812 são repetidas caso a varredura não seja concluída ou caso haja erros no processo de varredura.

[032] Em uma realização exemplificativa, uma bobina com corrente de Foucault que 4 mm de diâmetro é usada, com incrementos de varredura de 1 mm para inspecionar todo o componente, de modo que a totalidade do componente seja escaneada. Em outra realização, uma arranjo de sensores de corrente de Foucault é usada para realizar a varredura do componente. A fim de detectar rachaduras que menores que o tamanho de uma bobina com corrente de Foucault da sonda, uma varredura com rastro 2D é empregada ao longo do eixo geométrico y. Em uma realização, a sonda de corrente de Foucault tem uma faixa de frequência de 500 kHz a 800 kHz. Em outra realização, a sonda de corrente de Foucault usa uma combinação de duas frequências (por exemplo, 500 kHz e 1.200 kHz) para aprimorar a relação sinal-ruído e para detectar falhas na superfície e/ou rachaduras sob o revestimento em profundidades predefinidas do componente.

[033] De acordo com uma operação de varredura, a varredura é realizada primeiramente as áreas planas do componente e, em seguida, movidas para as áreas curvadas uma vez que as áreas achatadas podem ser varridas em uma velocidade mais rápida que as áreas curvadas.

[034] Um filme de plástico não condutivo protetor pode ser fornecido na superfície deslizante da sonda de modo a proteger a sonda de desgaste intensivo durante a varredura mecânica ao longo da superfície do componente. Em uma realização alternativa, o filme de plástico não condutivo protetor pode também estar disposto no componente sob inspeção. A sonda em outros exemplos inclui slides, rodas e outros mecanismos de proteção que permitem que a sonda se mova livremente em torno da componente superfície, porém, protegem a sonda de desgaste.

[035] Uma imagem de corrente de Foucault gerada pela inspeção do componente revestido é analisada 816 empregando-se um método adequado dentre uma pluralidade de técnicas disponíveis para determinar um defeito, tal como, uma rachadura na superfície do componente. A imagem de corrente de Foucault é construída durante ou após a varredura em que a posição da sonda na superfície corresponde a uma coordenada de um pixel da imagem, e a intensidade e cor correspondem ao sinal de corrente de Foucault no ponto correspondente.

[036] O processamento de imagem pode ser realizado para reduzir ruído em segundo plano a fim de detectar a presença de falhas na superfície e no material-base sob o revestimento. Em um exemplo, uma subtração de pico-para-pico na direção vertical é realizada para remover determinadas variações e aprimorar os resultados de processamento gerais. O processamento de imagem em um exemplo inclui pelo menos uma dentre filtragem de passa-baixa, filtragem de passa-banda e filtragem de passa-alta.

[037] A severidade do defeito é avaliada 818 para determinar a reparabilidade do componente sob inspeção e para verificar a possibilidade de o defeito ser aceitável. Em um exemplo, um mapa de defeito é construído para auxiliar na determinação. A aceitabilidade ou reparabilidade em um exemplo se baseia em dados históricos, tal como, dados de teste em campo. A aceitabilidade podem ser uma faixa de valores, tais como, comprimento, profundidade e largura. A operação limite é tipicamente realizada quando os sinais acima de determinadas níveis são registrados como defeitos.

[038] Caso a severidade ou a rachadura seja alta, então, o componente é tanto raspado 820 como pode, de outro modo, ser substituído. Caso o defeito do componente seja reparável, uma estimativa do custo para o reparo é fornecida junto de uma oferta de reparo ao cliente. Após o recebimento de aprovação para reparo pelo cliente, ou com base nas instruções anteriores, o componente é enviado ao centro de serviço. O revestimento protetor do componente é extraído do centro de serviço e o defeito na superfície do componente é reparado 822.

[039] Um efeito técnico de uma técnica exemplificativa de inspecionar o componente revestido é realizado com o uso de um sistema de inspeção de corrente de Foucault portátil automático exemplificativo em um local de cliente, evitando, assim o envio de componentes ao centro de serviço. Os componentes são inspecionado no local sem extrair o revestimento protetor dos componentes, reduzindo, assim o tempo necessário para a inspeção. Os componentes com defeitos reparáveis são enviados ao centro de serviço e o revestimento é extraído antes do reparo do defeito na superfície do componente.

[040] A eficiência da varredura é uma função do presente sistema. Por exemplo, caso haja cerca de 46 cestos em uma turbina e a varredura no momento leve cerca de 25 minutos para concluir por cesto, então, uma redução de apenas alguns minutos por cesto economiza um esforço considerável no teste.

[041] O sistema em um exemplo é portátil e pode ser transportado a um cliente distante para inspeções no local. A inspeção automatizada exemplificativa estabelece uma determinação mais objetiva em comparação a determinações subjetivas por operadores que podem levar a faltos positivos e falsos negativos.

[042] De acordo com uma realização, o cesto ou a pá é removido do rotor in-situ em comparação às inspeções em nível de depósito comuns no campo. O cesto é inspecionado sem a remição do revestimento, que é outro recurso do presente sistema. O plano de varredura é empregado para obter imagens de corrente de Foucault do componente com o uso de uma unidade de controle de moção para controlar os atuadores lineares e giratórios. Uma unidade de autoalinhamento ajuda a manter a sonda em contato constante com a superfície do componente em uma direção aproximadamente perpendicular. A varredura é realizada e o processamento detecta falhas na superfície e/ou rachaduras sob o revestimento. Caso as rachaduras e/ou falhas na superfície sejam substanciais, o cesto é raspado.

[043] Caso as rachaduras ou falhas sejam reparáveis, o componente é submetido a um processo de reparo que despacha uma oferta de reparo. Em seguida, a parte é enviada ou entregue à oficina de reparo que envolve extrair o revestimento, reparar o componente e revestir novamente o componente. De tal maneira, são extraídos apenas os cestos cuja extração do revestimento é exigida.

[044] Deve-se compreender que não necessariamente todos os objetivos ou vantagens descritas acima podem ser alcançados em conformidade com qualquer realização particular. Desse modo, por exemplo, um técnico no assunto reconhecerá que os sistemas e técnicas descritos no presente documento podem ser incorporados ou executados de uma maneira que alcancem ou aprimorem uma vantagem ou grupo de vantagens conforme ensinado no presente documento, sem necessariamente alcançar outros objetivos ou vantagens que possam ser ensinados ou sugeridos no presente documento.

[045] Embora a tecnologia tenha sido descrita detalhadamente em combinação com apenas um número limitado de realizações, deve-se compreender prontamente que a invenção não se limita a tais realizações reveladas. Em vez disso, a tecnologia pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes não descritos até o momento, mas que são proporcionais ao espírito e escopo das reivindicações. Adicionalmente, embora várias realizações da tecnologia tenham sido descritas, deve ser entendido que os aspectos das invenções podem incluir somente algumas das realizações descritas. Consequentemente, as invenções não devem ser vistas como limitada pela descrição anteriormente mencionada, mas são limitadas apenas pelo escopo das reivindicações anexas. O que é reivindicado como novo tem como desejo a proteção pelas Caratas Patente dos Estados Unidos é.

Claims

1. SISTEMA DE INSPEÇÃO portátil automático, caracterizado por compreender: um retentor de parte (110) para reter um componente (106) a ser inspecionado; um atuador giratório (112) acoplado ao retentor de parte (110), em que o atuador giratório (112) fornece rotação do componente (106); uma sonda de corrente de Foucault (102) para realizar a varredura do componente (106) e fornecer uma pluralidade de sinais de corrente de Foucault; uma unidade de autoalinhamento (104) compreendendo um invólucro (502) para a sonda de corrente de Foucault (102), uma pluralidade de pinos (504) que se estende a partir do invólucro (502) até a superfície do componente (106) e uma mola disposta entre o invólucro (502) e uma extremidade da sonda de corrente de Foucault (102), em que outra extremidade da sonda de corrente de Foucault (102) se engata à superfície do componente (106), em que a unidade de autoalinhamento (104) é acoplada à sonda de corrente de Foucault (102), em que a unidade de autoalinhamento (104) é configurada para alinhar um eixo geométrico da sonda de corrente de Foucault (102) perpendicular a uma superfície do componente (106), e para manter contato constante com a superfície do componente (106) durante varredura; um atuador linear (108) acoplado à unidade de autoalinhamento (104), em que o atuador linear (108) fornece movimento da sonda de corrente de Foucault (102) ao longo dos eixos geométricos X, Y e Z; e uma unidade de controle de moção (114) acoplada ao atuador giratório (112) e ao atuador linear (108), em que a unidade de controle de moção (114) controla o atuador giratório (112) e o atuador linear (108) para mover a sonda de corrente de Foucault (102) em torno do componente (106) em conformidade com um plano de varredura.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, adicionalmente, uma unidade de processamento (118) para construir uma imagem de corrente de Foucault a partir dos sinais de corrente de Foucault.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de controle de moção (114) operar de acordo com o plano de varredura para atuar o atuador giratório (112) e o atuador linear (108), e pela unidade de controle de moção (114) controlar simultaneamente a moção do atuador giratório (112) e o atuador linear (108) em conformidade com o plano de varredura.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo componente (106) ser um cesto que tem um revestimento.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de autoalinhamento (104) compreender um mecanismo carregado por mola para fornecer pressão e para manter contato entre a sonda de corrente de Foucault (102) e a superfície do componente (106).

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de autoalinhamento (104) compreender, adicionalmente, um primeiro garfo pivotante, e um segundo garfo pivotante para fornecer um suporte de pivô à sonda.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, adicionalmente, pelo menos um guia de desvio de sonda acoplado a pelo menos uma borda do componente (106) para possibilitar o movimento da sonda além da borda do componente (106).

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela sonda de corrente de Foucault (102) realizar a varredura da totalidade do componente (106).

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema ser empacotado como um kit, e implantado no local.

10. MÉTODO DE INSPEÇÃO no local automático, caracterizado por compreender as etapas de: acoplar um componente (106) a ser inspecionado a um retentor de parte (110); girar o retentor de parte (110) por meio de um atuador giratório (112) para posicionar uma superfície do componente (106) de acordo com um plano de varredura para se alinhar perpendicular a uma sonda de corrente de Foucault (102); alinhar a sonda de corrente de Foucault (102) por meio de uma unidade de autoalinhamento (104) de modo que um eixo geométrico da sonda de corrente de Foucault (102) seja posicionado perpendicular à superfície do componente (106) através da movimentação da sonda de corrente de Foucault (102) na direção da superfície do componente (106) e contrária à mesma, por meio de uma mola disposta entre um invólucro (502) e a sonda de corrente de Foucault (102), em que a sonda de corrente de Foucault (102) está retida dento do invólucro (502); mover a sonda de corrente de Foucault (102) por meio de um atuador linear (108) ao longo de pelo menos um dentre os eixos geométricos lineares X, Y, Z para realizar a varredura da superfície do componente (106), em que a sonda de corrente de Foucault (102) gera uma pluralidade de sinais de corrente de Foucault para cada uma dentre uma pluralidade de localizações varridas do componente (106); e controlar o atuador linear (108) e o atuador giratório (112) por meio de uma unidade de controle de moção (114).

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo alinhamento compreender colocar uma pluralidade de pernas da unidade de autoalinhamento (104) em contato com a superfície do componente (106).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo alinhamento compreender girar a sonda de corrente de Foucault (102) em relação à superfície do componente (106), por meio de pelo menos um garfo de pivô da unidade de autoalinhamento (104).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender, adicionalmente, acoplar um guia de sonda a uma borda do componente (106), e mover a sonda de corrente de Foucault (102) ao longo do guia de sonda além da borda do componente (106).

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda detectar rachaduras sob um revestimento do componente (106).

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda processar a pluralidade de sinais de corrente de Foucault e construir uma imagem de corrente de Foucault.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender remover ruído da imagem de corrente de Foucault por meio de uma dentre uma filtragem de passa-baixa, uma filtragem de passa-banda e uma filtragem de passa-alta.