RU2133180C1 - Process of diagnostics of contact finning - Google Patents
Process of diagnostics of contact finning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133180C1 RU2133180C1 RU98112357A RU98112357A RU2133180C1 RU 2133180 C1 RU2133180 C1 RU 2133180C1 RU 98112357 A RU98112357 A RU 98112357A RU 98112357 A RU98112357 A RU 98112357A RU 2133180 C1 RU2133180 C1 RU 2133180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- gradient
- parts
- defects
- welded
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления оребренных труб путем крепления к ним ребер из полос методом высокочастотной сварки. The invention relates to the field of manufacturing finned tubes by attaching to them ribs from strips by high-frequency welding.
Известен способ изготовления оребренных труб воздухоохладителей (авт.св. , SU, 151182, кл. B 21 C 37/22, 1962), использующий наматывание и приварку ленты с помощью индуктора тока высокой частоты. A known method of manufacturing finned tubes of air coolers (ed. St., SU, 151182, class B 21 C 37/22, 1962), using winding and welding of a tape using a high frequency current inductor.
Недостатком известного способа является отсутствие контроля качества сварного шва. The disadvantage of this method is the lack of quality control of the weld.
Наиболее близким к изобретению является способ диагностирования (авт.св. SU, 837675, кл. B 23 K 13/08, 1981), в котором оптически формируют суммарный поток инфракрасного излучения (ИИ) определенной зоны визирования теплового следа нагрева свариваемых деталей, трубы и оребряющей ленты, преобразуют излучение в электрический сигнал, сравнивают его с заданным пороговым уровнем. Closest to the invention is a diagnostic method (autosw. SU, 837675, class B 23 K 13/08, 1981), in which the total infrared radiation flux (IR) of a certain zone of sight of the thermal trace of heating of the welded parts, pipe and ribbing tape, convert the radiation into an electrical signal, compare it with a given threshold level.
Ограничения в применении известного способа состоят в отсутствии диагностики: сварного соединения, состояния оборудования, геометрии и структуры дефектов. Limitations in the application of the known method consist in the absence of diagnostics: welded joint, condition of equipment, geometry and structure of defects.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа диагностики контактного оребрения, в котором благодаря изменению приемов, операций, условий контроля и анализа характеристик формообразования сварного соединения и дефектов обеспечивается получение следующего технического результата. The basis of the invention is the task of improving the method for diagnosing contact fins, in which due to a change in methods, operations, monitoring conditions and analysis of the characteristics of the formation of the welded joint and defects, the following technical result is obtained.
Для различных условий применения при высоких требованиях к чувствительности и надежности реализуют более полный набор функций контроля и диагностики процесса сварки. Обеспечивают расширенные возможности автоматических настройки и самодиагностики; компенсационного амплитудного слежения с управлением рефлекторной оптической и электронной составляющими чувствительности; спектрального фильтрационного контроля структуры поверхности деталей; пространственно-амплитудных, градиентно-экстремальных оценок нагрева, осадки, состояния поверхности, вибрации, скорости, уровня проплавления, дефектов геометрии соответственно деталей, сварного соединения и шва, оценок состояния функционирования сварочного оборудования, а также обнаружения недопустимых дефектов несплошности, перегрева, нормы, непровара; корреляционного термограммного контроля твердости. При этом представляют пространственно- амплитудные (экстремумы, градиенты), пространственно-геометрические (центральные области; площади, объемы; расстояния; связность; разветвленность) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или центр, площадь, средний радиус совокупности условно-точечных объектов) информативные данные обнаружения и распознавания характеристик формообразования сварочного процесса и функционирования обеспечивающего сварку оборудования. For various application conditions with high requirements for sensitivity and reliability, a more complete set of functions for monitoring and diagnosing the welding process is realized. Provide advanced features for automatic configuration and self-diagnosis; compensation amplitude tracking with control of reflex optical and electronic components of sensitivity; spectral filtration control of the surface structure of parts; spatial-amplitude, gradient-extreme estimates of heating, precipitation, surface condition, vibration, speed, penetration level, geometry defects of parts, weld and weld, estimates of the state of functioning of welding equipment, as well as the detection of unacceptable defects of discontinuity, overheating, norm, lack of penetration ; correlation thermogram hardness control. In this case, they represent spatial-amplitude (extrema, gradients), spatial-geometric (central areas; areas, volumes; distances; connectivity; branching) and statistical (mathematical expectation, variance, standard deviation or center, area, mean radius of the set of conditionally point objects) informative data on the detection and recognition of the characteristics of the shaping of the welding process and the functioning of the equipment providing welding.
Поставленная задача решается тем, что в способе диагностики контактного оребрения, включающем оптическое формирование суммарного потока инфракрасного излучения определенной зоны визирования теплового следа нагрева свариваемых деталей, трубы и оребряющей ленты, преобразование излучения в электрический сигнал, сравнение его с заданным пороговым уровнем, согласно изобретению формируют термовоздействия инфракрасным излучением на объекты диагностирования, частотно фильтруют инфракрасное излучение и по нему определяют состояние поверхности, загрязнение деталей и сварного соединения, электрические преобразования осуществляют термодатчиком с точечной термочувствительной поверхностью восприятия тепловых сигналов, с формированием из них электрического сигнала Ui, где i-номер точечного элемента, накапливают временные, пространственные изменения амплитуд исходных сигналов, плоскостно их размывают и преобразуют в градиентно-экстремальные сигналы путем моделирования дифференциального уравнения теплопроводности, учитывают влияние колебаний напряжения электрической питающей сети на диагностируемые градиентно-экстремальные сигналы, по суммарному градиентно-экстремальному электрическому сигналу UΣ областей с термочувствительных элементов датчика при включении тока определяют наличие сварочного процесса, контролируют подходы к завариваемым стыкам, к окончанию одной из свариваемых деталей, обнаруживают износ, неисправность узлов оборудования и токоподводов, экстраполяционно прогнозируют их, определяют амплитуду, частоту вибраций свариваемых деталей и соединения, узлов сварочного оборудования, оценивают возможность и контролируют достижение перегрева, нормы, непровара сварного соединения, интегрированием по заданному, полученному экспериментально для данной технологии, времени остывания сварного соединения определяют непровар, норму, перегрев, по динамике движения градиентно-экстремального сигнала Ui реперных областей свариваемых деталей и оборудования диагностируют аномальные характеристики, преимущественно скорость движения, по плоскостному распределению градиентно-экстремальных сигналов Ui при наличии локальных пороговых аномалий визируемых областей контроля определяют места износа, неисправности сварочного оборудования, по градиентным уровням перпендикулярно стыку свариваемых деталей вдоль трубы контролируют требуемую симметрию нагрева, определяют осадку, геометрические дефекты, в том числе тарельчатость, гофр, прогнозируют уровень проплавления, определяют уровни адаптивного управления им, по градиентным пороговым превышениям вдоль стыка контролируют возможность появления дефектов структуры, совпадением термоградиентных кривых остывания одного из эталонных по твердости, и контролируемого участка детали или сварного соединения оценивают твердость, квантуют и бинарно преобразуют с получением позитивного Ui (1,0) или негативного Ui (0,1) контрастов градиентно-экстремальные сигналы диагностируемых объектов, преимущественно визируемых областей дефектов несплошности, локальным перегревом в процессе охлаждения или изменением типа контраста в процессах нагрева и охлаждения или охлаждения с переходом от негативного Ui (0,1) к позитивному Ui (1,0) контрасту распределения градиентно-экстремальных сигналов обнаруживают поверхностные, внутренние дефекты несплошности деталей и сварного соединения, по распределению позитивного контраста Ui (1,0) определяют геометрические центры, траектории скелетов, местоположение, разветвленность узлов протяженных траекторий, изменение направления траектории, площадь, объем, протяженность, конфигурацию, ориентацию, скорость, направление движения, статистические оценки распределения объектов, по распределению негативного контраста Ui (0,1) определяют замкнутость траекторий, конфигураций объектов, расстояния между ними.The problem is solved in that in a method for diagnosing contact fins, including the optical formation of the total infrared radiation flux of a certain zone of sight of the heat trace of heating of the parts to be welded, pipe and fins, converting the radiation into an electrical signal, comparing it with a given threshold level, according to the invention, form thermal effects infrared radiation to the objects of diagnosis, they filter the infrared radiation frequency and determine the state of -surface, the contamination of parts and the welded connections, electrical conversion is carried out a temperature sensor with the point of the thermally responsive surface perception of thermal signals, the formation of which the electric signal U i, where i-number of a point element are accumulated temporal, spatial changes in the amplitudes of the original signals, flatness of blur and converted in gradient-extreme signals by modeling the differential heat equation, take into account the effect of voltage fluctuations electrically of the mains supply for diagnosed gradient-extreme signals, using the total gradient-extreme electrical signal U Σ of the areas from the thermosensitive elements of the sensor when the current is turned on, the presence of the welding process is determined, approaches to the welded joints are monitored, to the end of one of the parts to be welded, wear is detected, and knot malfunction equipment and current leads, extrapolation predict them, determine the amplitude, vibration frequency of the welded parts and joints, components of welding equipment , Evaluate the possibility and control achievement overheating standards lack of fusion welded joint by integration over the set obtained experimentally for a given technology, the cooling time of the welded joint is determined lack of penetration, rate of overheating, the dynamics of motion of the gradient-extreme signal U i fiducial areas of welded parts and equipment diagnose abnormal characteristics, mainly the speed of movement, according to the planar distribution of gradient-extreme signals U i in the presence of local The threshold anomalies of the visualized control areas determine the places of wear and tear, welding equipment malfunctions, the required heating symmetry is controlled by gradient levels perpendicular to the joint of the welded parts along the pipe, the draft is determined, geometric defects, including plate plate, corrugation, the penetration rate is predicted, the adaptive control levels are determined, and the gradient threshold excesses along the joint control the possibility of structural defects occurring by the coincidence of the thermogradient cooling curves tions of a standard of the hardness, and the controlled section parts or weld hardness estimate is quantized and binary-converted to obtain a positive U i (1,0) or negative U i (0,1) contrasts gradient-extreme signals diagnosed objects, preferably viziruemyh areas of discontinuity defects, local overheating during cooling, or a change in the type of contrast in the heating and cooling or cooling processes with a transition from negative U i (0,1) to positive U i (1,0) contrast of the gradient distribution of o-extreme signals detect surface, internal defects of the discontinuity of parts and welded joints, the distribution of the positive contrast U i (1,0) determine the geometric centers, skeletal trajectories, location, branching of the nodes of extended trajectories, changing the direction of the trajectory, area, volume, length, configuration, orientation, speed, direction of movement, statistical estimates of the distribution of objects, according to the distribution of negative contrast U i (0,1) determine the closedness of the trajectories, the config radios of objects, the distance between them.
На фиг. 1 представлена блок- схема устройства термосенсорной диагностики (ТД), реализующего заявляемый способ для примера контактной сварки спирального оребрения труб (СОТ), поясняющего одну из возможных реализаций способа в контуре проведения технологического процесса с расположением зон визирования тепловых следов формообразования. In FIG. 1 shows a block diagram of a thermosensor diagnostics (TD) device that implements the inventive method for an example of contact welding of spiral pipe finning (COT), explaining one of the possible implementations of the method in the process loop with the location of the visual zones of thermal traces of shaping.
В таблице показаны характеристики диагностирования и визирования ТД СОТ. The table shows the characteristics of the diagnosis and sighting of TD COT.
На фиг. 2 - иллюстрация функциональной структуры ТД в техпроцессе СОТ. In FIG. 2 - illustration of the functional structure of the TD in the COT manufacturing process.
На фиг. 3 - пример структурно-временных процессов ТД СОТ. In FIG. 3 - an example of the structural-temporal processes of TD SOT.
На фиг. 4 - пример информационной структуры ТД СОТ. In FIG. 4 - an example of the information structure of the TD SOT.
На фиг. 5 - блок-схема основных взаимосвязей операционных преобразований ТД СОТ. In FIG. 5 is a block diagram of the main relationships of the operational transformations of the TD COT.
На фиг. 6 - алгоритм А1 термосенсорных диагностических оценок амплитудных изменений ТД СОТ. In FIG. 6 - A1 algorithm of thermosensory diagnostic assessments of the amplitude changes of TD COT.
На фиг. 7 - алгоритм A2 диагностирования тепловых образов по тепловым следам ТД СОТ. In FIG. 7 is an algorithm A2 for diagnosing thermal images by thermal traces of a TD COT.
Предусматривается учет дистанционной передачи ИИ посредством световодов, в частности зеркальных отражателей или световолоконных эндоскопов (для упрощения на фиг. 1 не показано). It is envisaged to account for the remote transmission of AI by means of optical fibers, in particular mirror reflectors or fiber optic endoscopes (for simplicity, not shown in Fig. 1).
В контуре блок 1 (фиг. 1) технологического процесса включает систему управления сваркой 1.1, в качестве которой могут использоваться такие объекты, как различные автоматизированные системы, наладчик при их настройке или рабочий-сварщик. Кроме того, в состав блока 1 входят: источник тока высокой частоты 1.2 с кондукторами 1.2.1, 1.2.2 контактного токоподвода свариваемой детали; привод 1.3 ленты; привод 1.4 сварочного давления осадки (в том числе прижимной ролик); привод 1.5 трубы; система охлаждения 1.6; оребряющая лента 1.7; оребряемая труба 1.8; сварное соединение 1.9; сварной шов 1.10; возможные дефекты геометрии (ДГ) 1.11 и дефектные структуры 1.12. Соответственно визируются зоны контроля: на 1.7-ZI, на 1.8-Z2, на 1.9-Z3, на 1.10-Z4. In the circuit, block 1 (Fig. 1) of the technological process includes a welding control system 1.1, which can be used as objects such as various automated systems, a setup engineer or a welder. In addition,
Объекты пассивного визирования 1.1-1.12 (фиг. 1, таблица) в процессе СОТ или внешнего дополнительного нагрева (активное визирование) обладают тепловыми следами 2 теплового образа процесса плавления, диагностирование состояния которого является целью ТД. Objects of passive sighting 1.1-1.12 (Fig. 1, table) during the COT or external additional heating (active sighting) have
Термосенсорное диагностическое устройство 3 включает рефлекторный оптический блок 4, вспомогательный излучатель 5, пространственно-временной фильтр 6, спектральный фильтр 7, термодатчик излучения 8, с точечными поверхностными термочувствительными элементами i, основной излучатель 9, датчик температуры среды 10 (составляющие оптико-электронный канал, визируемый на зоны тепловых следов 2 непосредственно или через световод, причем таких каналов в устройстве 3 может быть несколько), а также операционный блок 11, регистратор 12. Кроме того, в устройство 3 может входить привод 13. The thermosensor
Для надежной защиты от искр, выплесков при настройке и выборе режимов перед оптико-электронным(и) каналом(и) может быть поставлен(ы) пропускающий(е) ИИ, например сеточный(е) экран(ы) из высокотеплопроводного металла (на фиг. 1 для упрощения не показаны). For reliable protection against sparks, splashes during the setting and selection of modes, optoelectronic (s) transmitting (s) AI can be placed in front of the optoelectronic channel (s), for example, mesh (s) screen (s) made of highly heat-conducting metal (in Fig. .1 for simplicity not shown).
Рефлекторный оптический блок 4 представляет собой зеркальный объектив с основной площадью восприятия теплового следа 2 и с областью, открытой для пропуска вспомогательного излучения излучателя 5. Оптическая ось этой области совместима с оптическими осями аналогичных пропускающих областей фильтров 6 и 7 и воспринимающей области термодатчика 8, геометрия которых подобна геометрии блока 4. Основная функция блока 4 состоит в формировании на фильтрах 6, 7 и термодатчике 8 излучения от теплового следа 2 или излучения от основного излучателя 9 одновременно с пропусканием вспомогательного ИИ от излучателя 5. В состав блока 4 может входить привод 13, электрически управляемый блоком 11 для фокусировки и ориентации. Вспомогательный излучатель 5 электрически подключен к блоку 11 и оптически ориентирован на вспомогательную область термодатчика 8 через соответствующие области блока 4 и фильтров 6, 7. The reflex optical unit 4 is a mirror lens with a main area of perception of the
Инфракрасный излучатель 5 для различных задач в разное время по программе блока 11 обеспечивает функции начальной и текущей калибровки, тестирования и гетеродинирования. The
Пространственно-временной фильтр 6 электрически управляющим входом соединен с блоком 11 и оптически соосно расположен между излучателем 5, блоком 4 и фильтром 7. Он реализуется многоэлементной, в частности, жидкокристаллической структурой с оптической прозрачностью в зависимости от величины и геометрии подачи на электроды соответствующих элементов потенциалов с блока 11. В набор управляющих функций фильтра 6 входят: обтюрация, расфокусировка с использованием корреляционной оптической фильтрации; электронное вращение полосового фильтра относительно оптического центра изображения входного излучения с шириной полос пропускания и перекрытия, информативной для определенных условно статических (на время операционного преобразования) или движущихся объектов контроля; формирование вращаемого относительно совмещенных центров изображения конфигурации одного из эталонных объектов по отношению к распознаваемому. The space-time filter 6 is electrically controlled by an input input to the
Спектральный фильтр 7 электрически соединен входом с выходом блока 11 и оптически соосно расположен между фильтром 6 и термодатчиком 8. Функцией фильтра 7 является спектральная фильтрация входного излучения с возможным управлением от блока 11. The spectral filter 7 is electrically connected by the input to the output of the
Термодатчик излучения 8 электрически соединен с блоком 11 с возможностью управления чувствительностью, контрастом и оптически расположен между фильтром 7 и излучателем 9. На пути проходящих через фильтр 7 основного визируемого от блока 4 и вспомогательного от блока 5 ИИ. Назначение датчика 8 - пространственно-временное преобразование в электрические сигналы основного и вспомогательного ИИ. The radiation temperature sensor 8 is electrically connected to the
В зависимости от конкретных задач сварки и исполнения оптико-электронных каналов термодатчик 8 может быть выполнен в следующих видах. Depending on the specific tasks of welding and the execution of optoelectronic channels, the temperature sensor 8 can be made in the following forms.
Как отдельные термоприемники, в том числе пироэлектрические, обычные или позиционно-чувствительные модули ИИ, ориентированные по объектам визирования (см. табл. 1 и фиг. 1): окрестности Z1, токоподвода 1.2.1 на 1.7; окрестности Z2 1.2.2 на 1.8: зона Z3 сварного соединения 1.9: зона Z4 сварного шва 1.10: зоны Zi соответственно оборудования 1.1-1.6.As separate thermal receivers, including pyroelectric, conventional or position-sensitive AI modules, oriented according to the objects of sight (see table. 1 and Fig. 1): neighborhood Z1, current supply 1.2.1 to 1.7; neighborhood Z2 1.2.2 to 1.8: zone Z3 of weld joint 1.9: zone Z4 of weld 1.10: zones Z i, respectively, of equipment 1.1-1.6.
Отдельные каналы визируются на контролируемые поверхности 1.1-1.5 и могут быть упрощенными (например, содержат только термодатчик 8, с пироприемником или пироэлектрической линейкой). При узкой специализации в термодатчике 8 используются двухплощадочные пироэлектрические модули с ориентацией вторых площадок на визируемый излучатель 5, с условным центром, располагаемым по оси траектории шва в свободной области (не обязательно в центре) визирования. Separate channels are sighted on controlled surfaces 1.1-1.5 and can be simplified (for example, contain only a temperature sensor 8, with a pyroelectric receiver or a pyroelectric ruler). With a narrow specialization in the temperature sensor 8, two-site pyroelectric modules are used with the orientation of the second sites to the
Как многоэлементные структуры полупроводниковых чувствительных элементов обнаружения и распознавания объектов ИИ с электронным сканированием перечисленных областей и зон визирования. Как комбинация позиционно-чувствительных модулей обнаружения и многоэлементных структур распознавания объектов ИИ. As multi-element structures of semiconductor sensitive elements for detecting and recognizing AI objects with electronic scanning of the listed areas and zones of sight. As a combination of position-sensitive detection modules and multi-element structures of recognition of AI objects.
Как совмещение фиксированных по визированию модулей и структур с дополнительным исполнением многоэлементных структур поискового визирования (блок 4 с приводом 13) дефектов в зонах 31- 34. As a combination of fixed by sight modules and structures with the additional execution of multi-element structures of search sight (block 4 with drive 13) defects in zones 31-34.
В ряде случаев для поискового визирования целесообразна подобная зрительной структура с более частым расположением элементов к кольцевой области, внутри пропускающей ИИ излучателя 5. In some cases, a similar visual structure with a more frequent arrangement of elements to the annular region inside the transmitting AI of the
Возможно объединение фильтров 6, 7 и термодатчика 8 в единую полупроводниковую структуру, что хотя и сложно технологической проработкой на начальном этапе, но имеет преимущества в обеспечении надежности, весе, габаритах, технологичности и в конечном счете снижении цены при серийном изготовлении. It is possible to combine filters 6, 7 and temperature sensor 8 into a single semiconductor structure, which, although difficult to process at the initial stage, has advantages in providing reliability, weight, dimensions, manufacturability, and ultimately lowering the cost of mass production.
Инфракрасный излучатель 9 электрически соединен с блоком 11 и оптически ориентирован, как показано на фиг. 1, на блок 4. Функции излучателя 9 в разное время составляют: начальную и текущую калибровку, тестирование, гетеродинирование, активное визирование направления на объект, обеспечение спектральных оценок и основное - импульсную или непрерывную генерацию ИИ при сканировании контролируемого объекта. The infrared emitter 9 is electrically connected to the
Датчик температуры среды 10 подключен выходом к операционному блоку 11 и реализуется на базе контактного полупроводникового термоприемника, формирующего абсолютные значения температуры. The temperature sensor of the medium 10 is connected by the output to the
Операционный блок 11 представляет собой компьютер с интерфейсными узлами сопряжения на аналоговых входах и выходах. В конкретных специализированных применениях возможна микропроцессорная или аналоговая реализация блока 11. Обеспечиваемые программно и связями с блоком 1, с излучателями 5, 9, с фильтрами 6, 7, с термодатчиками 8, 10 с регистратором 12 функции блока 11 состоят в преобразованиях: исходной настройки с учетом визирования и фокусировки на информативные области и зоны; амплитудного слежения по калибровке чувствительности, по оценке излучательной способности объекта и потерь поглощения пропускающей средой; корреляционно- термограммной оценки твердости, обработки сигналов КС, распознавания информативных условно точечных и протяженных объектов по их оценкам преимущественно на основе далее рассматриваемых базовых моделей. The
При формировании оценок обнаружения исходных объектов формирования (точечных, одно-, двух- и трехмерных, сводящихся к двухмерным сечениям; на время преобразования условно статическим и движущимся; различных характеристик площади и геометрии; преимущественно инвариантных к масштабу и положению в поле изображения; контрастного позитивного или негативного фона) базовая модель имеет вид
при условно статической на время быстродействующей реализации (1) области задания с коэффициентом преобразования К сигналов исходного изображения E (x,y) в сигналы преобразованного изображения И (x,y) с координатами X, Y.When forming estimates of the detection of the initial objects of formation (point, one-, two- and three-dimensional, reduced to two-dimensional sections; at the time of conversion conditionally static and moving; various characteristics of the area and geometry; mainly invariant to the scale and position in the image field; contrast positive or negative background) the basic model is
when conditionally static for the time of the high-speed implementation (1) of the task domain with the conversion coefficient K of the signals of the original image E (x, y) into the signals of the converted image And (x, y) with coordinates X, Y.
Коэффициентами а, b соответственно моделируют накопление, размытие сигналов. Таким образом с учетом коэффициентов a, b, k могут сглаживаться малоразмерные, импульсные помехи на исходном E(x,y) во времени t. Базовая динамическая модель имеет вид
с движущейся областью задания и проекциями векторов скоростей Vx на горизонтальную ось X, Vy на вертикальную ось Y.Coefficients a, b respectively simulate the accumulation, blurring of signals. Thus, taking into account the coefficients a, b, k, small-sized, pulsed noise can be smoothed out at the initial E (x, y) in time t. The basic dynamic model is
with a moving task area and projections of the velocity vectors V x on the horizontal axis X, V y on the vertical axis Y.
Однозначность базовых моделей (1) и (2) определяется начальными условиями И0 = E(x,y) и граничными условиями
Исходные E(X,Y), представляющие обычно сигналы тепловых изменений с выходов пироприемников термодатчика 8, динамически преобразуются в градиенты И(X, Y) с информативным дублирующим представлением информации об амплитуде и соответствующей ей площади растекания исходного воздействия.The uniqueness of the basic models (1) and (2) is determined by the initial conditions AND 0 = E (x, y) and the boundary conditions
The initial E (X, Y), which usually represents the signals of thermal changes from the outputs of the pyrodetectors of the temperature sensor 8, are dynamically converted into gradients And (X, Y) with an informative duplicating representation of the amplitude information and the corresponding spreading area of the initial exposure.
Рассмотренные мощные фильтрационные преобразования (1), (2) позволяют существенно отстроиться от изменяющейся излучающей способности, теплофизических характеристик материалов и теплоотдачи, значительно искажающих результаты термоконтроля ИИ. The considered powerful filtration transformations (1), (2) make it possible to significantly detune from the changing emissivity, thermophysical characteristics of materials and heat transfer, which significantly distort the results of thermal control of AI.
Показанные в различных формах уравнения теплопроводности модели (1) и (2) линейны при непрерывной, изотропной области задания, с независимостью физических свойств модельной среды от коэффициентов а и b в границах Xо-Xг, Yо-Yг кадра изображения. Тем самым они корректны и имеют доказательства существования, единственности, устойчивости решения. Такое решение с высоким быстродействием и несложной программно-технической реализацией может быть получено с помощью интеграла свертки, т.е. с использованием известных методов и средств оптической и электронной расфокусировки. Возможна также реализация методами цифрового, аналогового, квазианалогового (эквивалентного по результатам) моделирования с помощью конечно-разностной аппроксимации, с использованием фундаментального решения Кельвина и др.The heat conduction equations of models (1) and (2) shown in various forms are linear for a continuous, isotropic region of the assignment, with the physical properties of the model medium being independent of the coefficients a and b within the boundaries of X о -X g , Y о -Y g image frame. Thus, they are correct and have evidence of the existence, uniqueness, and stability of the solution. Such a solution with high speed and simple software and hardware implementation can be obtained using the convolution integral, i.e. using well-known methods and means of optical and electronic defocusing. It is also possible to implement methods of digital, analog, quasi-analog (equivalent by results) modeling using finite-difference approximation, using the fundamental solution of Kelvin and others.
Для сложных зашумленных информационных массивов универсальная программная компьютерная или специализированная программно-микропроцессорная реализация в блоке 11 базовых моделей (1) или (2) позволяет с повышенной точностью и эффективностью формировать закономерности накопления и размытия накопленных сигналов. For complex noisy information arrays, a universal software computer or specialized software microprocessor implementation in
Регистратор 12 электрически подключен к выходу операционного блока 11 и определяется, в частности, средствами компьютерной реализации отображаемых от блока 11 характеристик объекта и сигналов управления. Регистратор 12 призван обеспечить настройку, регулировку, наглядность результатов выполняемых основных функций устройства. The registrar 12 is electrically connected to the output of the operating
В отдельных случаях конкретных применений устройство 3 может быть существенно упрощено за счет соответствующих конструкций термодатчика 8, блока 4 и привода 13 (вплоть до отсутствия, при этом электронное сканирование с достаточной эффективностью блока 4 и чувствительностью датчика 8 имеет преимущества в обеспечении надежности), отсутствия фильтра 6 с перенесением его функций на программную обработку в блок 11. In individual cases of specific applications, the
Реализация базовых преобразований (1) и (2) различными способами также увеличит гибкость обеспечения универсальных возможностей устройства. Так, оптическая расфокусировка может реализоваться блоками 4, 11 посредством привода 13. Однако она связана с введением только Гауссова расфокусирующего преобразования и энергоемкими операциями. Implementation of basic transformations (1) and (2) in various ways will also increase the flexibility of providing universal device capabilities. Thus, optical defocusing can be implemented by
Эквивалентное расфокусировочное преобразование исходного излучения можно получить периодической подачей на условно центральные чувствительные элементы двухплощадочных (многоплощадочных) пироэлектрических элементов термодатчика 8 вспомогательного гетеродинного излучения с излучателя 5. An equivalent defocusing conversion of the initial radiation can be obtained by periodically applying to the conditionally central sensitive elements of the two-site (multi-site) pyroelectric elements of the temperature sensor 8 of the auxiliary heterodyne radiation from the
Оптическая корреляция, использующая расфокусирущие маски в фильтре 6, управляемом блоком 11, может быть более универсальной и быстродействующей, но связана с относительной сложностью изготовления фильтров. Optical correlation using defocusing masks in the filter 6, controlled by
Вместе с тем, в наиболее полных объемах аппаратурно-программное использование блоков 4, 11, излучателей 5, 9, фильтров 6, 7, термодатчиков 8, 10, регистратора 12 и привода 13 как для начальных преобразований и базового моделирования, так и для обеспечивающих операционных преобразований существенно увеличит возможности устройства и упростит программную обработку. At the same time, in the most complete volumes, hardware and software use of
Визирование согласно примеру на фиг. 1 может осуществляться на стадии настройки, отработки технологических режимов. При этом на образцах при отработке режимов в различных ракурсах могут использоваться все зоны Z1-Z4. The sighting according to the example of FIG. 1 can be carried out at the stage of tuning, testing technological modes. Moreover, all zones Z1-Z4 can be used on the samples when practicing modes in different angles.
Для наблюдения и геометрической оценки в зонах Z1-Z3 может применяться как пассивный прием излучения, так и активная подсветка (с помощью излучателя 9), а также и прием в различных частях фильтра 7 и чувствительных элементов термодатчика 8. For observation and geometric estimation in zones Z1-Z3, both passive radiation reception and active illumination (using emitter 9) can be used, as well as reception in various parts of the filter 7 and sensitive elements of the temperature sensor 8.
Может быть использована автоматическая регулировка оптико-электронного канала и режима активного визирования с помощью управляемого приводом 13 объектива 4. Это целесообразно в ряде случаев при уточняющем сканировании места предварительно обнаруженного градиента экстремума дефекта несплошности. Automatic adjustment of the optoelectronic channel and the active sighting mode can be used with the help of the lens 4 controlled by the drive 13. This is advisable in some cases when updating the location of the previously detected gradient of the extremum of the discontinuity defect.
С учетом выполняемых функций и преобразований визируемые сигналы подлежат сканированию по термочувствительным элементам i или суммированию по ним с визированием областей свариваемой конструкции для плоскостей разных сочетаний координат X, Y, Z. Taking into account the functions and transformations, the visible signals must be scanned by heat-sensitive elements i or summed over them with the sight of the areas of the welded structure for planes of different combinations of coordinates X, Y, Z.
Зона Zj с маркерным чернением (ξ ≈ 1, нанесенным, например, краской) на локальной области системы 1.4 используется для визирования движения при осадке.The zone Z j with marker blackening (ξ ≈ 1, applied, for example, by paint) on the local area of system 1.4 is used to sight movement during settlement.
Площадь визируемой области, расстояние до нее и угол визирования (с учетом закона Ламберта) выбираются из условий достаточной чувствительности и помехозащищенности (в первую очередь от перегрева, брызг расплавленного металла и других вредных для оптоэлектроники термохимических воздействий) по конкретным технологии, динамике движения или временного режима сварки. The area of the sighted area, the distance to it and the angle of view (taking into account Lambert's law) are selected from the conditions of sufficient sensitivity and noise immunity (primarily from overheating, splashes of molten metal and other thermochemical influences harmful to optoelectronics) according to specific technology, driving dynamics or time mode welding.
При автоматической регулировке оптикоэлектронных каналов устройства, имеющей преимущества при поиске дефектов несплошости на протяженных участках контроля, используют фокусирующее обострение от преобразования (1) для определения фокусного расстояния до объекта. В этом случае целесообразна и автоматическая поисковая оптическая ориентация на обнаруженный объект по его центру. When automatically adjusting the optoelectronic channels of a device that has advantages when searching for discontinuity defects in extended monitoring areas, a focus sharpening from conversion (1) is used to determine the focal distance to the object. In this case, automatic search optical orientation to the detected object in its center is also advisable.
В соответствии с ориентированной на ТД классификацией дефектов (07) и конкретизаций таблицы по отдельным технологиям ТДСОТ определяется следующим. In accordance with the TD-oriented classification of defects (07) and specification of the table for individual TDSOT technologies, it is determined as follows.
Информативными признаками трещин (08 таблица) являются их форма (наличие острых краев), размеры, опасная ориентация, разветвленность, расстояния между ними. Особо информативные признаки скоплений, пор, раковин - математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или расположение, площадь и средний радиус совокупности дефектов на плоскости. Informative signs of cracks (table 08) are their shape (the presence of sharp edges), dimensions, dangerous orientation, branching, distances between them. Particularly informative signs of clusters, pores, and shells are mathematical expectation, dispersion, standard deviation or location, area and average radius of a set of defects on the plane.
Рассмотренные согласно табл. 1 и фиг. 1 зоны областей и способы визирования соответствуют в различных сочетаниях функциям Ф1-Ф5 диагностирования в широком смысле и ФЗ - в узком по объектам 01-09. Considered according to the table. 1 and FIG. 1 zones of regions and methods of sighting correspond in various combinations to the functions F1-F5 of the diagnosis in the broad sense and the Federal Law - in the narrow for objects 01-09.
Представленный пример функциональной схемы ТД технологического процесса контактного СОТ на фиг. 2 позволяет совместно с табл. 1. выделить совокупность функциональных элементов и блоков ТД 14, обеспечиваемой устройством 3 с операционным блоком 11. The presented example of a functional diagram of the TD of the contact COT technological process in FIG. 2 allows in conjunction with table. 1. highlight the set of functional elements and blocks of the
Ими являются для ленты 1.7 (Z1), определяемые нагревом Н: износ И 1.2.1 по функциям Ф1-Ф5; оценки вибрации В (Ф2-Ф5); состояния поверхности СП, скорость Ск, твердость Т, дефекты структуры ДС (Ф2-ФЗ). They are for tape 1.7 (Z1), determined by heating H: wear AND 1.2.1 according to the functions F1-F5; vibration assessment B (F2-F5); surface state of the joint venture, velocity Ck, hardness T, structural defects of the DW (Ф2-ФЗ).
Подобно 1.7 для трубы 1.8 (Z2): Н, И 1.2.2 (Ф1-Ф5); В (Ф2-Ф5); СП, Ск, Т, ДС (Ф2,ФЗ). Similar to 1.7 for the pipe 1.8 (Z2): N, I 1.2.2 (F1-F5); B (F2-F5); SP, SK, T, DS (F2, FZ).
Для сварного соединения 1.9 Z3: нагрев Н, осадка Ос (Ф1-Ф5); состояния поверхности СП (Ф2-Ф4); вибрации В (Ф2-Ф5). For welded joint 1.9 Z3: heating N, precipitate Os (F1-F5); surface conditions SP (F2-F4); Vibration V (F2-F5).
При диагностировании оборудования по Zi оценивается его функционирование Ф0 по Ф1-Ф5 для блоков 1.1-1.6. Причем определяющим надежность технологической системы и соответственно качество сварного шва 1.10 (Z4) является функционирование системы охлаждения 1.6 (нагрев Н, износ И. состояния поверхности (загрязнения) СП, вибрации В). When diagnosing equipment according to Zi, its functioning Ф0 according to Ф1-Ф5 for blocks 1.1-1.6 is evaluated. Moreover, the reliability of the technological system and, accordingly, the quality of the weld 1.10 (Z4) are determined by the functioning of the cooling system 1.6 (heating H, wear I. surface condition (contamination) of the joint venture, vibration B).
Для сварного шва 1.10 (Z4) определяются: дефекты геометрии ДГ и структуры ДС, уровень проплавления УП (Ф1-Ф5); твердость Т (Ф2-Ф5). For a weld seam 1.10 (Z4), the following are determined: defects in the geometry of the DW and the structure of the welded joint, the penetration level of the UP (F1-F5); hardness T (F2-F5).
Выявленные согласно фиг. 2 функциональные блоки и диагностируемые состояния технологического процесса позволяют выделить структурно-временные процессы этапов ТД СОТ (фиг. 3). Identified according to FIG. 2 functional blocks and diagnosed conditions of the technological process make it possible to identify the structural-temporal processes of the stages of the TD SOT (Fig. 3).
Определяющими ТД результатами разработанной технологии (блок 15) являются оценки: интенсивности подводимой энергии Э нагрева Н (1.7-1.9) и осадки Ос (1.7); износа и функционирования оборудования Ф0 (1.1-1.6); состояния поверхности СП (1.7-1.10); вибрации В (1.1-1.10); скорости Ск (1.3-1.8); твердости Т (1.7, 1.8, 1.10); дефектов геометрии ДГ (1.9, 1.10); дефектов структуры 1.7 (1.10); уровня проплавления УП (1.10). Полученные в блоке 15 результаты должны учитывать производственные изменения (блок 16), условно разделяемые по скорости изменений. The determining TD results of the developed technology (block 15) are the estimates: the intensity of the input energy E heating N (1.7-1.9) and precipitation Os (1.7); depreciation and functioning of equipment Ф0 (1.1-1.6); surface state of the joint venture (1.7-1.10); vibration B (1.1-1.10); speed Sk (1.3-1.8); hardness T (1.7, 1.8, 1.10); defects in the geometry of the DW (1.9, 1.10); structural defects 1.7 (1.10); penetration level UP (1.10). The results obtained in
Возможные наиболее быстрые изменения питающей сети в блоках 1.1 -1.6 согласно блоку 17 определяют Н, В, Ск, ДГ, ДС, УП, ФО в 1.7- 1.10. Possible fastest changes in the supply network in blocks 1.1 -1.6 according to block 17 determine H, B, CK, DG, DS, UP, FD in 1.7-1.10.
Предполагаемые отклонения геометрии и структуры деталей 1.7, 1.8, сварного соединения 1.9 и шва 1.10 согласно блоку 18 характеризуют обычно более медленные производственные изменения, происходящие со скоростью сварки. The assumed deviations of the geometry and structure of parts 1.7, 1.8, weld joint 1.9 and weld 1.10 according to block 18 characterize usually slower production changes occurring with the welding speed.
Они определяются: загрязнениями, характеризующими состояние поверхности СП и влияющими на Т, ДГ, ДС, УП, ФО; вибрацией В, влияющей на Н, Ос, Т, ДГ, ДС, УП, ФО; твердостью Т, связанной с Н, Ос, И, В, ДГ, ДС, УП, ФО; дефектами геометрии ДГ, характеризующими Н, Ос, И, В, Сг, УП, ФО; дефектами структуры, связанными с Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, УП, ФО. They are determined by: pollution, characterizing the state of the surface of the joint venture and affecting T, DG, DS, UP, FO; vibration B, affecting H, Os, T, DG, DS, UP, FO; hardness T associated with H, Os, I, B, DG, DS, UP, FD; defects in the geometry of the DW, characterizing H, O, I, B, Cr, UP, FD; structural defects associated with H, Os, I, SP, B, Ck, T, UP, FD.
Существенно более медленными являются производственные изменения износа (блок 19). Это, во-первых, износ И токоподводов 1.2.1, 1.2.2, связанный с Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, ФО. Во-вторых, износ И, функционирования оборудования ФО, связанные с Н, Ос, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, УП, ФО. Significantly slower are production changes in wear (block 19). This is, firstly, the wear and tear of current leads 1.2.1, 1.2.2, associated with N, Oc, I, SP, V, Sk, T, FO. Secondly, the wear and tear, the functioning of the equipment FD associated with N, OS, SP, V, SK, T, DG, DS, UP, FD.
Пример использования ТД в разработке технологии (блок 15) с учетом производственных изменений (блок 16) СОТ может позволить посредством термосенсорного устройства 3 (блок 14) адаптивно управлять через систему управления 1.1 сварочным процессом. При этом могут быть достигнуты максимальная технологичность, необходимое качество сварного шва 1.10 по рациональному уровню проправления УП и допустимому уровню дефектов геометрии ДГ и структуры ДС. An example of the use of TD in the development of technology (block 15), taking into account production changes (block 16), COT can allow adaptively controlling the welding process through the control system 1.1 using the thermosensor device 3 (block 14). In this case, the maximum manufacturability, the required quality of the weld 1.10 in terms of the rational level of the UP and the acceptable level of defects in the geometry of the DW and the structure of the joint structure can be achieved.
Реализация рассмотренных функций ТД согласно условного (хотя бы по разделению плоскостных и временных состояний) примера информационной структуры ТД СОТ на фиг. 4 состоит в следующем. The implementation of the considered TD functions according to the conditional (at least for the separation of planar and temporary states) example of the information structure of the TD COT in FIG. 4 is as follows.
На входе термосенсорного устройства 3 подлежат визированию: зоны Zi оборудования 1.1-1.6; зоны Z1-Z4 свариваемых деталей 1.7, 1.8 и сварного соединения 1.9 ; сварного шва 1.10. At the input of the
В результате ТД должны формироваться информативные данные о плоскостных состояниях (блок 20): деталей 1.7, 1.8 с оценкой нагрева Н, осадки Ос, состояния поверхности СП, твердости Т, дефектов структуры ДС; износа И токоподвода 1.2.1, 1.2.2 и функционирования оборудования 1.1-1.6; сварных соединений и шва 1.10 с оценкой нагрева Н, дефектов геометрии ДГ и структуры ДС. А также о временных состояниях (блок 21): вибрации В (1.1-1.10); скорости Ск (1.3-1.8); твердости Т (1.2, 1.8, 1.10); сварного соединения 1.9 с оценками Н, Ос, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, ФО; сварного шва 1.10 в сопоставлении с диагностическими характеристиками деталей 1.7, 1.8 сварного соединения 1.9, оборудования 1.1-1.6 и циклами работы персонала, выполняемой программы и т.д. As a result of the TD, informative data on planar states should be formed (block 20): parts 1.7, 1.8 with an assessment of heating N, precipitation Оs, surface state of the joint venture, hardness T, structural defects of the joint structure; wear and tear 1.2.1, 1.2.2 and equipment operation 1.1-1.6; welds and weld 1.10 with an assessment of heating H, defects in the geometry of the DW and the structure of the joint. And also about temporary states (block 21): vibration В (1.1-1.10); speed Sk (1.3-1.8); hardness T (1.2, 1.8, 1.10); welded joint 1.9 with estimates of H, Os, SP, V, Sk, T, DG, DS, FD; weld 1.10 in comparison with the diagnostic characteristics of parts 1.7, 1.8 of weld joint 1.9, equipment 1.1-1.6 and the cycles of personnel, the program, etc.
Данные о плоскостных (блок 20) и временных (блок 21) состояниях на этапе разработки технологии (блок 15) определяют статистическую обработку (блок 22), оперативное управление (адаптивное для автоматизированных процессов) Ф в системе 1.1 и само производство (блок 16) сварной конструкции 1.10. Data on planar (block 20) and temporary (block 21) states at the stage of technology development (block 15) determine the statistical processing (block 22), operational control (adaptive for automated processes) Ф in system 1.1, and the production itself (block 16) is welded constructions 1.10.
Получение информации о плоскостных и временных состояниях определяется взаимосвязью операционных преобразований ТД СОТ, показанных на условном по классификации примере фиг. 5. Obtaining information about planar and temporary states is determined by the relationship of the operational transformations of the TD COT shown in the classification example of FIG. 5.
Вспомогательный блок 23 спектрально-амплитудных преобразований характеризует посредством спектрального оператора градиентного сигнала Г(Hλк) состояние (загрязнение) поверхностей СП (Ф2-Ф4, 1.7-1.10) деталей, определяющее излучающую способность ε (x, y, z, t; Ф2; 1.1-1.10) и причины дефектов (Ф4) для возможного их устранения (Ф5). Уровень излучающей способности уточняет амплитудную и амплитудно-временную информацию (блоки 24,25). The
Функцией базового блока 24 являются амплитудные термооценки (Ф1-Ф5): нагрева Н, функционирования оборудования ФО (1.1-1.6), осадки Ос (1.7), (1.2.1,1.2.2), полученных посредством реализации по (1) из E(x,y) оценок приращений градиента Г или площади П(S) визируемой области Zi; нагрева Н (1.7-1.9), дефектов геометрии ДГ (1.9, 1.10) - посредством реализации по (1) оценок симметрии приращений относительно стыка по sign Г(x,y), sign П(x,y); дефектов структуры ДС (1.7-1.10) - посредством реализуемых по (1) оценок приращений Г(x,y), П(x,y). The function of the
Амплитудно-временные термооценки в блоке 25 могут разделяться по нагреву и по охлаждению. The amplitude-time thermal evaluations in block 25 can be divided by heating and cooling.
Термооценки нагрева: быстрые изменения вибрации В и определяемого ими функционирования оборудования ФО посредством оценок реализуемых по (1) градиентов Гн(t) и (или) соответствующих им площадей Пн(t). Thermal estimates of heating: rapid changes in vibration B and the operation of the equipment of the electrical equipment determined by them through estimates of the gradients Гн (t) and (or) the corresponding areas Пн (t) realized by (1).
Причем если непосредственно определяющие термооценки колебания напряжения питающей сети просто измерить электрически, то сложные колебания режимов в 1.1-1.9 определяются посредством реагирующих на термоизменения в пространстве и во времени пироэлектрических преобразований. При этом для оценок охлаждения рационально термоизмерение контактным или бесконтактным датчиками, а для скорости - пироэлектрически, посредством оптико-электронного канала устройства 3. Тем самым контролируется температура, скорость, расход охлаждающей жидкости. Moreover, if the voltage fluctuations directly determining the thermal assessment are simply measured electrically, the complex mode fluctuations in 1.1-1.9 are determined by pyroelectric transformations that respond to thermal changes in space and time. Moreover, for evaluating cooling, it is rational to thermally measure by contact or non-contact sensors, and for speed it is pyroelectric, by means of the optoelectronic channel of
Термооценки охлаждения определяют корреляционную оценку твердости по максимальному совпадению кривых охлаждения контролируемой Г(t) и эталонной Гэ(t) твердостей, визируемых реперных точек или сводящихся к ним интегральных оценок зон Z1(1.7), Z2(1.8), Z4 (1.10). Термооценки охлаждения позволяют оценить также уровень проплавления УП (1.10), определяемый по временному накоплению в пределах зоны Z4 суммы полученных по (1) точечных градиентов Г. Thermal assessments of cooling determine the correlation assessment of hardness by the maximum coincidence of the cooling curves of the controlled Г (t) and reference Ге (t) hardnesses, sighted reference points or integral estimates of zones Z1 (1.7), Z2 (1.8), Z4 (1.10) that reduce to them. Thermal assessments of cooling also make it possible to estimate the level of UP penetration (1.10), which is determined by the temporary accumulation within the zone Z4 of the sum of the point gradients obtained from (1) G.
Блок 26 преобразует исходные амплитудные сигналы к нормированному уровню E(x, y), далее везде, если не оговорено обратное, позитивного контраста Ui(1,0) (высокий уровень 1 - объект, низкий 0 - фон), достаточного по амплитуде для последующих преобразований на базе (1) и (2), которые пространственно используются в блоках 27-31.
Блок 28 представляет собой геометрические оценки: нагрева Н 1.7-1.9(31-33); осадки Oc1. 7(33); износа И 1.2-1.6(3i); состояния поверхности 1.7-1.10(31-34): твердости T1. 7,1.8,1.10(31,32,34); дефектов геометрии ДГ1.9(33), 1.10(34); дефектов структуры ДС 1.7(31), 1.8(32), 1.10(34); уровня проплавления УП1.10(34); функционирования оборудования ФО 1.3-1.6(3i). А также операторы геометрических оценок: площади П; связности (замкнутости) Св; конфигурации К; центрального (скелетного) преобразования Ц, которое может определить блок 27 нормирования площади; узлов У; изменения направления траектории ИТ.
Блок 29 оценок взаимного положения на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади (в ряде случаев нормирование по площади необязательно) представляет оценки Н, Ос, И, ДГ, ДС, СП, Т, УП, ФО, определяемые оператором расстояния Р, например, между траекториями Ц скелетов трещин, скоплений дефектов или между реализациями случайного процесса, распознаваемыми на принадлежность к определенному из диагностируемых состояний. А также оценки, определяемые оператором ориентации Ор, например, распознавания опасного направления траекторий трещин, скопления дефектов.
Блок 30 на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади (в ряде случаев нормирование по площади необязательно) представляет в виде использования операторов оценок скорости Ск и направления движения НД для 1.3-1.10 основные динамические оценки; осадки Ос; износа И; функционирования оборудования ФО; дефектов геометрии ДГ и структуры ДС; реализации случайного процесса для распознавания диагностируемых состояний.
Блок 31 на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади представляет в виде операторов М, Д, δ вероятностные оценки: например, скоплений пор, раковин; реализации случайного процесса формирования распознаваемых состояний по всем или отдельным функциям Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, УП, ТО.
В дополнении к фиг. 5 в таблице даны классификация и взаимосвязи рассматриваемых функций и преобразований ТД СОТ. In addition to FIG. 5, the table gives the classification and the relationship of the considered functions and transformations of the TD SOT.
Представленный фиг. 6 алгоритм A1 термосенсорных диагностических оценок амплитудных изменений содержит кроме амплитудных градиентно-экстремальных оценок все рассмотренные на фиг. 5 операционные преобразования. Сущность показанных на фиг. 6 и на фиг. 5, в блоках 24, 25, 28-31, операторов, реализующих преобразования (1), (2) из нормированного E(x,y), состоит в следующем. Presented by FIG. 6, the algorithm A1 of thermosensor diagnostic estimates of amplitude changes contains, in addition to amplitude gradient-extreme estimates, all considered in FIG. 5 operational transformations. The essence of FIG. 6 and in FIG. 5, in
Исходные нормированные блоком 26 по амплитуде сигналы ТД СОТ преобразуются оператором площади П (что, например, у подповерхностного дефекта соответствует объему). Он частично дублирует на плоскости амплитудные сигналы Г, фиксируя в заданный момент времени амплитуду центральной области объекта, пропорциональную площади растекания входного E(x,y). The source signals normalized by
Оператор связности Св характеризуется пороговым пропусканием от замкнутого внутреннего выреза сигналов, меньших фона после преобразования (1) исходного негативного контраста объекта E(x,y), где фон представляется высоким уровнем, а объект - нулевым. Наличие такого сигнала определяет замкнутость, количество таких сигналов для объекта определяет его связность, а амплитуда внутри его выреза - его площадь. The connectivity operator Cv is characterized by threshold transmittance from a closed internal notch of signals that are smaller than the background after conversion (1) of the initial negative contrast of the object E (x, y), where the background appears to be a high level and the object to be zero. The presence of such a signal determines the isolation, the number of such signals for the object determines its connectivity, and the amplitude inside its notch determines its area.
Оператор конфигурации К реализуется сопоставлением представленной E(x, y), контролируемой и накладываемой на нее соосно вращением относительно ее центра эталонной конфигурации Кэ с фиксированием их совпадения при наименьшем рассогласовании. Оператор предварительно нормированной по амплитуде центральной (скелетной) области Ц реализуется пороговой селекцией вершины рельефа растекания по преобразованию (1). В сплошных объектах он в итоге представляет компактную центральную область, а для протяженных участков (трещин, раковин, скоплений пор и т.д.) скелетные траектории.The configuration operator K is realized by comparing the presented E (x, y), controlled and superimposed on it coaxially by rotation relative to its center of the reference configuration K e with fixing their coincidence at the least discrepancy. The operator of the central (skeletal) region C, previously normalized by the amplitude, is realized by threshold selection of the top of the spreading relief by transformation (1). In solid objects, it ultimately represents a compact central region, and for extended sections (cracks, shells, clusters of pores, etc.) skeletal trajectories.
Оператор узлов (разветвлений) У перед преобразованием (1) нормируемого по амплитуде и площади изображения E(x,y) исходной траектории определяется пороговой фиксацией увеличения амплитуд в месте энергетического скопления, в узлах У. The operator of nodes (branches) of Y before the transformation (1) of the original path normalized by the amplitude and area of the image E (x, y) is determined by the threshold fixation of the increase in amplitudes at the site of energy accumulation, in nodes of U.
Для определения оператора изменения направления траектории И нормированного перед преобразованием (1) по амплитуде и площади изображения E(x,y) исходную траекторию рассматривают на участке фиксированной области с наибольшей стороной, перпендикулярной направлению траектории. При отклонении на этом участке траектории фиксируется увеличение ее площади, пропорциональное изменению траектории. Рассматриваемые операторы П, СВ, К, Ц, У, И соответствуют предварительно нормированным по амплитуде (блок 26) и выборочно по площади (блок 27) характеристикам геометрии объектов (1.1-1.10) согласно блоку 28 (фиг. 5 и 6). To determine the operator of changing the direction of the trajectory And normalized before the transformation (1) in terms of the amplitude and image area E (x, y), the initial trajectory is considered in the area of the fixed region with the largest side perpendicular to the direction of the trajectory. With a deviation in this section of the trajectory, an increase in its area is proportional to the change in the trajectory. The considered operators,, К,,, И,,, И, and соответствуют correspond to previously normalized in amplitude (block 26) and selectively in area (block 27) characteristics of the geometry of objects (1.1-1.10) according to block 28 (Figs. 5 and 6).
Оператор ориентации Ор определяется наложением на исходное для преобразования (1) изображение E(x, y) полосового фона, вращаемого на заданный угол ориентации. Вместо вращения фона может быть использована и вращаемая на угол ориентации анизотропная фильтрация E(x,y). Промодулированные таким образом объекты, совпадающие с информативной ориентацией, дадут сигналы достаточной амплитуды, проходящие пороговое преобразование. The orientation operator Op is determined by superimposing on the initial image for transformation (1) the image E (x, y) of a strip background rotated by a given orientation angle. Instead of background rotation, anisotropic filtering E (x, y), which is rotated by an angle of orientation, can be used. Objects modulated in this way, coinciding with the informative orientation, will give signals of sufficient amplitude that undergo a threshold transformation.
Оператор расстояния Р определяется наложением на исходное для преобразования (1) из E(x,y) вращаемого полосового фона. В промодулированном таким образом сигнале исходного E(x,y) негативного контраста Ui(0,1) с попавшими в полосу пропускания условно точечными объектами, отрезок расстояния между ними в отличие от участка расстояния объекта до границы изображения имеет размытые фронты начала и окончания. По амплитудам центральной части этого отрезка оценивают расстояние.The distance operator P is determined by superimposing on the original for the conversion (1) from E (x, y) the rotated strip background. In the signal of the initial E (x, y) negative contrast modulated in this way, U i (0,1) with conditionally point objects that fell into the passband, the distance segment between them, in contrast to the portion of the object’s distance to the image boundary, has blurry start and end fronts. The amplitudes of the central part of this segment estimate the distance.
Рассматриваемые операторы Ор и Р соответствуют предварительно нормированным по амплитуде (блок 26) и выборочно по площади (блок 27) характеристикам геометрии объектов (1.1-1.10) согласно блоку 29 (фиг. 5 и 6). The considered operators Op and P correspond to previously normalized in amplitude (block 26) and selectively in area (block 27) characteristics of the geometry of objects (1.1-1.10) according to block 29 (Figs. 5 and 6).
Операторы скорости Ск и ее изменения выделяются при преобразовании (2): по искажениям переднего и заднего фронта в направлении движения пропорциональным Ск; по растягиванию площади следа; по снижению амплитуды. The velocity operators Ck and its changes are distinguished during transformation (2): by the distortions of the leading and trailing edges in the direction of motion proportional to Ck; by stretching the area of the track; to reduce the amplitude.
Оператор направления движения НД определяется наложением на исходное при преобразовании (2) изображения E(x,y) полосового фона, вращаемого на информативный угол направления. Здесь так же, как для оператора Ор, может быть использовано анизотропное преобразование E(x,y). Промодулированные таким образом объекты, совпадающие с информативным направлением, дадут сигналы достаточной амплитуды, проходящие пороговое преобразование. Селекция приближения или удаления производится по крутизне фронта в направлении движения. The operator of the direction of movement of the ID is determined by superimposing on the original image when converting (2) the image E (x, y) of a strip background rotated by an informative direction angle. Here, just as for the Op operator, the anisotropic transformation E (x, y) can be used. Objects that are modulated in this way, coinciding with the informative direction, will give signals of sufficient amplitude that undergo a threshold transformation. Selection of approach or removal is made by the steepness of the front in the direction of movement.
Рассматриваемые операторы Ск и НД соответствуют предварительно нормированным по амплитуде (блок 26) и выборочно по площади (блок 27) характеристикам геометрии объектов (1.1-1.10) согласно блоку 30 (фиг. 5 и 6). The considered operators Sk and ND correspond to previously normalized in amplitude (block 26) and selectively in area (block 27) characteristics of the geometry of objects (1.1-1.10) according to block 30 (Figs. 5 and 6).
Вероятностные операторы математического ожидания М, дисперсии Д, среднеквадратического отклонения характеризуются пороговой селекцией вершин обобщенного рельефа растекания преобразованной по (1) совокупности. Причем пороговые преобразования вершины определяют: центральное положение области - М, ее амплитуда - Д, а квадратично преобразованное значение амплитуды - δ . The probabilistic operators of mathematical expectation M, variance D, and standard deviation are characterized by threshold selection of the vertices of the generalized relief of the spreading of the aggregate transformed by (1). Moreover, the threshold transformations of the vertex determine: the central position of the region is M, its amplitude is D, and the quadratically transformed amplitude value is δ.
Оценки М, Д, δ могут быть эквивалентны распределению термоотклика от дефектов скопления пор, раковин, при этом: М - соответствует центру скопления, Д - площади, δ - среднему радиусу. Рассматриваемые операторы М, Д, δ соответствуют предварительно нормированным по амплитуде (блок 26) и выборочно по площади (блок 27) характеристикам геометрии объектов (1.1-1.10) согласно блоку 31 (фиг. 5 и 6). Estimates of M, D, and δ may be equivalent to the distribution of the thermal response from defects in the accumulation of pores and shells, while: M - corresponds to the center of the cluster, D - to the area, δ - to the average radius. The considered operators M, D, δ correspond to previously normalized in amplitude (block 26) and selectively in area (block 27) characteristics of the geometry of objects (1.1-1.10) according to block 31 (Figs. 5 and 6).
Работа устройства согласно фиг. 6 и 7 осуществляется следующим образом. The operation of the device according to FIG. 6 and 7 are as follows.
После включения устройства по алгоритму А2 (фиг. 7) производится ввод исходной информации в блок 11, заключающийся в следующем. After turning on the device according to algorithm A2 (Fig. 7), the input information is entered into
Через значения электрических потенциалов И, Ив задают значения потоков исходных Ф и вспомогательных Фв излучений и эталонные для конкретного вида сварки (полученные ранее экспериментально) характеристики. В память блока 11 вводят входные и эталонные кадры изображений электрических потенциалов тестирования ИТ, Иэ. Формируют согласно рассмотренному по фиг. 2-5 соответствующие конкретному технологическому процессу параметры, пороговые значения и характеристики, прежде всего определяющие выявленные согласно фиг. 5 операционные преобразования различных зон и областей визирования. Их аргументами являются координаты x,y, длина волны λ время t. Введенные исходные данные используют на начальном этапе в настройке, обучении и далее в периодической программной самодиагностике и самонастройке.Through the values of the electric potentials And, And in specify the values of the fluxes of the initial f and auxiliary f in the radiation and reference characteristics for a particular type of welding (previously obtained experimentally). In the memory of
Настройка устройства 3 по программе блока 11 состоит из следующих операций.
Управляемый блоком 11 излучатель 5 формирует тепловой поток Фв, величина которого определяется разностью потенциалов ΔИ электрических сигналов температуры среды Ис (формируется в блоке 11 от термодатчика 10) и температуры И исходного ИИ (фиксируется блоком 11 от термодатчика 8). Изменяющаяся температура среды посредством связей датчика 10 и блока 11, изменений в основном функционировании посредством связей блок 11- излучатель 5 - термодатчик 8 - блок 11 отслеживается разностным сигналом, корректирующим первичное значение И. Таким образом стабилизируется разностный поток теплового излучения с излучателя 5 для настройки и последующих самодиагностики и преобразований. Подобно рассмотренному обеспечивается стабилизация разностного уровня ΔИ внешнего теплового потока с излучателя 9 посредством связей датчик 10 -блок 11 и блок 11- излучатель 9 - датчик 8 - блок 11. В обоих случаях при стабильном формировании излучения формирователей 5 или 9 даже при небольших значениях тепловых разностных сигналов, но при малом времени t легко получить значительные изменения Ф(U) во времени t.The
Например, не сложно воспроизводимым изменениям в тысячи градусов в секунду соответствует имитация высокотемпературных тепловых процессов в нормальных и экстремальных условиях формообразования (технологического и зарождений дефектов в зонах сварного соединения, термического влияния, а также в различных металлургических процессах, в шлифовке и т.д.). For example, it is not difficult to reproduce changes of thousands of degrees per second that correspond to the simulation of high-temperature thermal processes under normal and extreme conditions of shaping (technological and nucleation of defects in the zones of the welded joint, thermal influence, as well as in various metallurgical processes, grinding, etc.) .
Достигаются высокие точность, стабильность и большие диапазоны имитации широкого круга различных технологических и технических объектов близко к динамике реального функционирования. Посредством электронного преобразования ИИ можно не только обеспечить высокую точность настройки и самодиагностики, но даже один оптико-электронный канал многоканального устройства 3 позволяет тарировать остальные каналы. При этом регулируют усиление и выбирают положение рабочей точки в ответ на имитацию стандартных термовоздействий. High accuracy, stability and large ranges of imitation of a wide range of various technological and technical objects are achieved close to the dynamics of real functioning. Through the electronic conversion of AI, it is possible not only to provide high accuracy of tuning and self-diagnosis, but even one optical-electronic channel of a
Согласно рассмотренному в режиме тестирования на излучатели 5 и 9 подаются соответствующие сигналы ИТВ ИТ управления с блока 11. Так, физически моделируются возможные реальные ситуации в нормальных и экстремальных условиях и проверяется работа всех оптико-электронных блоков и элементов устройства. According to the considered in the test mode, the corresponding ITV IT control signals from
В результате нуль-компенсации тестовые сигналы излучателей 5 или 9, задаваемые блоком 11, исходные сигналы Ф из блока 2 разными путями проходят блок 4, фильтры 6, 7, термодатчик 8 и формируются блоком 11. Исходящий с блока 11 на излучатели 5 или 9 калибровочный поток Фок практически одновременно с основным потоком Ф преобразуется датчиком 8 и, соответственно, определяет нуль-компенсационный сигнал Иок (Ф-Фок), характеризующий уточненный контроль Ф с учетом электрических и оптических помех и погрешностей. Используя априорную информацию для конкретной технологии сварки посредством пространственно-управляемой блоком 11 частоты обтюрации в фильтре 6 исключают искажения входных сигналов.As a result of null compensation, the test signals of
Результаты проводимых одновременно оптико-электронных преобразований в пространственно-управляемых от блока 11, блоке 4, излучателях 5,9, фильтрах 6 и 7, в термодатчике 8 фиксируются и сравниваются с известными эталонными результатами тестирования, записанными в блоке 11. Оцениваются погрешности σi этих преобразований, которые соотносят с источниками их возникновения в компонентах устройства. Посредством блока 11 и регистратора 12 уменьшение погрешностей осуществляют путем регулировок оптического и электронного каналов, масштабирования в блоках и элементах устройства, и табличных корректировок в блоке 11. При необходимости узлы с нерегулируемыми σi и отказами ремонтируют или заменяют в процессе эксплуатации устройства. The results of simultaneously conducted optoelectronic transformations in space-controlled from
Таким образом, в соответствии с заданными в блоке 11 значениями И, И(Ив), Иэ исходное Ф(Ив) и вспомогательное Ф(Ив) излучения оптически одновременно формируют в блоке 4, излучателях 5 или 9, управляют пропусканием фильтра 6, спектрально преобразуют фильтром 7 в электрические сигналы термодатчиком 8. После чего в блоке 11 производят сравнение преобразуемых сигналов с учетом заданных, в том числе пороговых и эталонных характеристик Иэ, тем самым осуществляют настройку и обучение, которые подготовят устройство к надежной работе. Подобно рассмотренному проводят самодиагностику и обработку сигналов в процессе функционирования устройства.Thus, in accordance with specified in
Настроенное моделированием и формированием термовоздействий устройство готово к реализации заявляемого способа при отработке технологии с визированием зон Z1-Z4, Zi (с обеспечением оптимизации технологии вплоть до всестороннего осмотра сварного соединения). Configured by modeling and formation of thermal effects, the device is ready for the implementation of the proposed method when testing the technology with the sighting of zones Z1-Z4, Zi (with optimizing the technology up to a comprehensive inspection of the welded joint).
Согласно вспомогательному блоку спектральный оценок 23 по пассивному термоотклику от сварочного процесса или дополнительно нагретым от излучателя 9 зонам Z1-Z3 оценивается оператором i(Г) спектральный состав излучения поверхностей деталей 1.7, 1.8 с возможными на них загрязнениями. Обнаружение загрязнения деталей помогает устранить: подрезы, трещины, раковины и другие дефекты структуры материалов. According to the auxiliary unit, the
ИИ от контролируемого объекта, проходя блок 4 и фильтр 6, в спектральном фильтре 7 преобразуется по-разному в зависимости от спектрального состава. Для исключения ложного срабатывания от общего перекрытия различных спектральных элементов используют в составе фильтра 7 вспомогательный опорный фильтр для последующего разностного суммирования в блоке 11 всех, в том числе и опорного, электрических сигналов датчика 8 от зон различной фильтрации. При прохождении в контролируемой среде какого-либо объекта (детали, схвата робота и т.д.) разностного суммарного сигнала не возникает и не происходит формирования ложных сигналов. Если же в контролируемом объекте, например в сосуде или в трубопроводе, есть недопустимые дефекты, приводящие к термоградиентным утечкам, или в процессе сварки тепловые потоки проходят через спектральные составляющие фильтра 7, соответствующие появлению определенных спектральных компонент, тогда возникает разностный сигнал И(λ) обнаружения и интенсивности обнаруживаемого спектра вещества, больший порога И'. AI from the controlled object, passing block 4 and filter 6, in the spectral filter 7 is converted differently depending on the spectral composition. To exclude false triggering from the general overlap of various spectral elements, an auxiliary reference filter is used in the filter 7 for subsequent differential summation in
Таким образом контролируют присутствие загрязнений свариваемых поверхностей и электродов. При этом тепловой поток, содержащий сигнал определенного спектрального максимума, разделяют путем фильтрации в разных спектральных диапазонах, а электрические сигналы отфильтрованных потоков разностно усиливают. Thus, the presence of contaminants of the welded surfaces and electrodes is controlled. In this case, the heat flux containing the signal of a certain spectral maximum is separated by filtration in different spectral ranges, and the electrical signals of the filtered flows are amplified by difference.
Далее рассмотрение существа изобретения на конкретных сугубо иллюстративных примерах его использования для различных процессов контактной, рельефной сварки не означает, что такие решения единственно возможны и исчерпывают весь объем притязаний технического решения. Further consideration of the essence of the invention on specific purely illustrative examples of its use for various processes of contact, relief welding does not mean that such solutions are the only ones possible and exhaust the full scope of the technical solution.
Все основные преобразования, определяющие реализацию базового градиентно-экстремального оператора Г и частично дублирующего их оператора П производятся по цепи: визируемая зона теплового следа 2, блок 4, фильтры 6, 7, термодатчик 8, блок 11. Рассмотрим их. All the main transformations that determine the implementation of the basic gradient-extremal operator Γ and the operator частично partially duplicating them are carried out along the chain: the visible zone of the
Фиксируемые блоком 11 первичные преобразования ИИ нагрева непосредственно характеризуются функциями Ф1-Ф5 соответственно порогового обнаружения состояний: нагрева Н деталей 1.7, 1.8 и сварного соединения 1.9 (Г); уровня проплавления УП 1.10 Г(t); износ оборудования, в том числе токоподводов 1.2.1, 1.2.2 (Гi,Г); при функционировании оборудования 1.1-1.6 (Г, Гi). Косвенно ИИ нагрева Н определяет: характеризующее выделение дефектов несплошности и циклическую прочность давление осадки Ос (Гi); состояние поверхности СП (Г, Гi); вибрацию В (Г); скорость Ск (Гi); твердость Т (Г, Гi); дефекты геометрии ДГ и структуры ДС (Гi). Амплитудные, амплитудно-временные преобразования ИИ с использованием (1) позволяют получать приращение градиентов нагрева Гн.The primary transformations of the heating AI fixed by
Контролируя колебания напряжения питания электрической сети, диагностируют состояния процесса сварки, определяя причину изменений Г(t). Monitoring the fluctuations in the supply voltage of the electric network, diagnose the state of the welding process, determining the cause of the changes G (t).
При включении тока сварки по превышении порогового уровня суммарного градиентно-экстремального сигнала UΣ визируемой области 1.9 определяют наличие сварочного процесса.When you turn on the welding current when the threshold level of the total gradient-extreme signal U Σ of the sighted region 1.9 is exceeded, the presence of the welding process is determined.
По UΣ, например, для ИИ окрестности 1.2.2 на трубе 1.8 может быть еще на подходе к 1.9 определен заваренный стык или окончание одной из свариваемых деталей. Это обеспечивает дополнительные возможности адаптивного управления Ф5 режимом в зоне сварки.According to U Σ , for example, for the AI of the neighborhood 1.2.2 on the pipe 1.8, the welded joint or the end of one of the parts to be welded can still be determined on approach to 1.9. This provides additional opportunities for adaptive control of the F5 mode in the welding zone.
По градиентно-экстремальным сигналам UΣ(Ui) информативно визируемых областей узлов оборудования, в том числе токоподводов, существенными отклонениями при пороговом сравнении диагностируют неисправности, износ. Имея накапливаемую статистику по градиентам UΣ проводят экстраполяционный прогноз.By gradient-extreme signals U Σ (U i ) of informatively sighted areas of equipment nodes, including current leads, significant deviations during threshold comparison are used to diagnose malfunctions and wear. Having accumulated statistics on the gradients U Σ , an extrapolation forecast is carried out.
По функциям Ф2-Ф5 контроль вибрации В определяется фиксацией блоком 11 амплитудный колебаний UΣ Ui по Г(t) и их частотой. Таким образом обнаруживают аномальные вибрации деталей, сварного соединения и узлов сварочного оборудования.According to the functions F2-F5, vibration control B is determined by fixing
По функциям Ф1-Ф5 текущий уровень провара УП определяется фиксацией блоком 11 интегральной амплитуды UΣ за t = t(Z4.1) - t(Z4.к) сканируемого пересечения зоны Z4. При этом определяются состояния: непровар, норма и перегрев, ведущие к увеличению ЗТВ и уменьшению прочности. Тем самым интегрированием UΣ по заданному, полученному экспериментально для данной технологии, времени остывания сварного соединения определяют достигнутый диагностируемый уровень УП.According to the F1-F5 functions, the current penetration level of the UE is determined by the
По функциям Ф2-Ф5 динамические характеристики движения, преимущественно скорости Ск, функционирования оборудования ФО 1.1-1.6, свариваемых деталей 1.7-1.9, а также сигналов вероятностного распределения границ диагностируемых состояний определяются фиксацией блоком 11 градиентов Гi (Пi) и их преобразованием оператором Ск. Таким образом по динамике движения градиентно-экстремального сигнала Ui реперных областей свариваемых деталей и оборудования диагностируют аномальные характеристики, преимущественно скорость движения.According to the F2-F5 functions, the dynamic characteristics of the movement, mainly the speed Ck, the functioning of the equipment FO 1.1-1.6, the parts to be welded 1.7-1.9, and also the signals of the probabilistic distribution of the boundaries of the diagnosed states are determined by fixing by
По обнаруженным вначале по U износу неисправностям узлов оборудования и токоподводов, а также экстраполяционному прогнозу их по плоскостному распределению градиенно-экстремальных сигналов Ui при наличии локальных пороговых аномалий визируемых областей контроля определяют места износа, неисправности сварочного оборудования. Кроме того, по градиентным уровням Ui перпендикулярно стыку свариваемых деталей вдоль трубы контролируют требуемую симметрию нагрева, определяют осадку, геометрические дефекты, в том числе тарельчатость, гофр, прогнозируют уровень проплавления, определяют уровни адаптивного управления им.According to the faults of equipment and current leads, which were discovered at the beginning of U wear, and also their extrapolation forecast according to the planar distribution of gradient-extreme signals U i in the presence of local threshold anomalies of the visualized control areas, the places of wear and malfunction of welding equipment are determined. In addition, according to the gradient levels U i, the required heating symmetry is controlled perpendicular to the joint of the parts to be welded along the pipe, the draft is determined, geometric defects, including plate plate, corrugation, the penetration level is predicted, and the adaptive control levels are determined.
По функциям Ф2-Ф5 обнаружения дефектов геометрии ДГ в зонах Z3, Z4 по детали 1.7 определяется фиксируемым блоком 11 сигналом Гi (Пi) операторов К, ИТ, Р, Ор, НД. Преимущество в обнаружении дефектов ДГ у использования контроля Ui величины и симметрии тепловых распределений Г(П). А также у пироэлектрического позиционно- чувствительного преобразования с учетом знака sign Г(x,y), sign П(x,y).According to the functions F2-F5, the detection of defects in the geometry of the DW in the zones Z3, Z4 according to part 1.7 is determined by the fixed
По функциям Ф2-Ф5 область дефектов несплошности структуры ДС в зонах Z1-Z4 свариваемых деталей 1.7-1.9 и шва 1.10 определяется фиксируемым блоком 11 сигналом Гi (Пi) и соответствующим конкретным дефектам оператором Св, К, Ц, У, ИТ, Р, Ор, Ск, НД, Be. При этом по градиентным пороговым превышениям Ui вдоль стыка контролируют возможность появления дефектов структуры.According to the functions F2-F5, the region of defects in the discontinuity of the structure of the DS in the zones Z1-Z4 of the welded parts 1.7-1.9 and seam 1.10 is determined by the fixed
В обнаружении дефектов ДС используются локальные приращения Г(x,y), П(x, y). При этом в отличии на плоскости менее изменчивых по термоотклику вариаций твердости рассмотренный градиентно-экстремальный термоотклик дефектов ДС более изменчив и обычно требует для распознавания различные оценки геометрии, взаимного положения, движения и вероятности, блоки 28-31, представленные операторами на фиг. 5 и алгоритмом А1 фиг. 6. In the detection of DS defects, local increments Г (x, y), П (x, y) are used. Moreover, in contrast to the variations of hardness that are less variable in terms of thermal response, the considered extreme gradient thermal response of DS defects is more variable and usually requires different estimates of geometry, relative position, motion, and probability for recognition, blocks 28-31, presented by the operators in FIG. 5 and algorithm A1 of FIG. 6.
В ТД СОТ для оценки твердости контролируемая кривая остывания Г(t) сравнивается с записанными в память блока 11 кривыми Гэ(t) эталонных твердостей. По совпадению с одной из них оценивается контролируемая твердость, с наименьшей погрешностью для низкотермоэлектропроводных сплавов. Приближенная оценка твердости деталей 1.7(31), 1.8(32) при визировании зон Z1, Z2 в градиентной области остывания (с помощью излучателя 9 или после прогрева током сварки) позволяет при оперативно контролируемых изменениях твердости в 1,5-2 раза существенно влиять на качество соединения. Контролируемая после сварки твердость характеризует достигнутое качество и может быть использована для обеспечения качественной сварки следующего сварного соединения. 9.In the TD COT, for assessing hardness, the controlled cooling curve G (t) is compared with the curves G e (t) of reference hardnesses recorded in the memory of
Оператор K(x, z, t) с визированием Z1-Z4 помогает определить форму краев, а по моменту совпадения с эталонной формой края - угол ориентации, что дает возможность, например, адаптивно управлять движением механизмов при сварке конструкции. Главное, с помощью оператора К можно оценить форму дефекта, остроту трещины, форму, износ относительно базового уровня. При этом основные преобразования производятся через блок 4 с управлением от блока 11 фильтра 6, где формируется вращаемая эталонная конфигурация, а затем через фильтры 7 и термодатчик 8 в блоке 11, формирующем результат сравнения. The operator K (x, z, t) with the Z1-Z4 sight helps to determine the shape of the edges, and by the moment of coincidence with the reference shape of the edge, the orientation angle, which makes it possible, for example, to adaptively control the movement of mechanisms when welding a structure. The main thing is that with the help of the operator K it is possible to evaluate the defect shape, crack sharpness, shape, wear relative to the base level. In this case, the main transformations are made through block 4 with control from
Операторы Р(x, y, t), O(x, y, z, t) обеспечивают распознавание края и контроль трещин и скелетов скоплений дефектов. При визировании зон 31-34 оператор О подобно рассмотренному определяется преобразованиями по основной цепи 4, 11, 6, 7, 8, 11. Таким образом реализуемые геометрические оценки позволяют диагностировать износ, аномальные состояния, совершенствовать управление движением. The operators P (x, y, t), O (x, y, z, t) provide edge recognition and control of cracks and skeletons of defect clusters. When sighting zones 31-34, the O operator, like the one described above, is determined by transformations along the
Диагностируемые режимы состояния оборудования, электродов и сварочного процесса, определение полей дефектов и оценки твердости для амплитудных оценок с помощью градиентов Г осуществляется посредством пассивного визирования (Z1-Z4, Zi). Основное преобразование сигналов осуществляется по цепи 4, 6-8, 11. Оператор Г (с дублирующим действием оператора П) при визировании для реперных точек (или сводящихся к ним площадей) с известной исправностью позволяет, например, с помощью дифференциальной пирочувствительности в течение цикла определять отклонение режимов давления, электрического питания.Diagnostic conditions of equipment, electrodes and welding process, determination of defect fields and hardness estimates for amplitude estimates using gradients Г is carried out by passive sighting (Z1-Z4, Z i ). The main signal conversion is carried out on a chain 4, 6-8, 11. The operator Г (with the duplicating action of the operator П) when sighting for reference points (or areas reduced to them) with known serviceability allows, for example, to determine using differential pyro sensitivity during the cycle deviation of pressure modes, electrical power.
После визирования Z1 оператор Г позволяет в процессе нагрева оценивать по +Г(t) износ электродов (по перегреву для соответствующих видов свариваемых материалов). При этом эффективность обнаружения износа определяет экономию электроэнергии, увеличение производительности с уменьшением перегрева, трещин, раковин, улучшением качества с меньшей вероятностью непровара. After sighting Z1, the operator G allows the heating process to be evaluated using + G (t) electrode wear (overheating for the corresponding types of materials to be welded). At the same time, the efficiency of detecting wear determines energy savings, an increase in productivity with a decrease in overheating, cracks, sinks, and an improvement in quality with a lower probability of lack of penetration.
Вероятностный анализ дефектов и границ диагностических состояний предназначен для оптимизации управления качеством. Статистическая обработка информации о дефектах для увеличения циклической прочности важна еще и тем, что даже допустимые дефекты являются концентраторами напряжения, т.е. уменьшают усталостную прочность. A probabilistic analysis of defects and boundaries of diagnostic conditions is intended to optimize quality management. The statistical processing of defect information to increase cyclic strength is also important in that even permissible defects are stress concentrators, i.e. reduce fatigue strength.
Таким образом, достигнутый технический результат состоит в том, что существенно повышается надежность и расширяются функциональные возможности диагностирования в реальном времени ведения контактной сварки при СОТ за счет следующего. Thus, the achieved technical result consists in the fact that reliability is significantly increased and the functionality of diagnostics in real time of conducting contact welding in COT is expanded due to the following.
При настройке, самодиагностике и работе формируют термовоздействия, основное и вспомогательное (через отверстие зеркального объектива), излучением на объекты 01-08, что позволяет: существенно снизить оптико-электронные статические, динамические погрешности; обеспечить необходимые функции Ф1-Ф5 и большой спектр преобразований ТД СОТ на основе термосенсорных оценок. When setting up, self-diagnostics and operation, thermal effects are formed, the main and auxiliary (through the hole of the mirror lens), by radiation on objects 01-08, which allows you to: significantly reduce optical-electronic static, dynamic errors; provide the necessary functions F1-F5 and a wide range of transformations of TD SOT based on thermosensory evaluations.
Спектральным контролем на базе частотной селекции ИИ оценивают уровень и возможность дефектов по распознаваемым загрязнениям поверхностей деталей. Spectral control based on the frequency selection of AI assess the level and possibility of defects by recognizable contamination of the surfaces of parts.
Градиентно-экстремальным преобразованием временных и пространственных изменений амплитуд исходных сигналов с высокой помехоустойчивостью обеспечивают все термосенсорные преобразования с минимальным влиянием изменений теплоотдачи и теплофизических характеристик. Gradient-extreme conversion of temporal and spatial changes in the amplitudes of the source signals with high noise immunity provides all thermosensor transformations with minimal influence of changes in heat transfer and thermophysical characteristics.
Световодная, точечная организации пассивного и активного получения исходной информации из различный зон впереди, по центру и позади сварного соединения, а также областей визирования контролируемых поверхностей оборудования обеспечивает расширенный спектр преобразований ТД качества сварки. The fiber-optic, point-wise organization of passive and active source information from various zones in front, in the center and behind the welded joint, as well as the areas of sight of the equipment’s monitored surfaces provides an expanded range of transformations of welding quality TD.
Совместное использование формируемых термовоздействий спектральных градиентно-экстремальных преобразований и рационального оптоэлектронного визирования ИИ выбранных информативных зон обеспечивает следующие основные термосенсорные сценки диагностирования (в свою очередь определяемые и определяющие прогноз, контроль и адаптивное управление). The combined use of the generated thermal effects of spectral gradient-extreme transformations and rational optoelectronic sighting of the AI of the selected informative zones provides the following main thermosensory diagnostic scenes (which in turn determine and determine the forecast, control and adaptive control).
По суммарным оценкам: текущий нагрев информативных зон оборудования, деталей, сварного соединения и осадку ребра в процессе сварки, динамический износ контактов токоподвода к деталям и информативных зон оборудования, появление аномальных вибраций деталей, сварного соединения и оборудования. Причем по нагреву деталей прогнозируют, а сварного соединения контролируют, диагностируют состояния непровара, нормы, перегрева. According to the total estimates: the current heating of the information areas of the equipment, parts, welded joint and rib fin during welding, the dynamic wear of the current lead contacts to the parts and the information areas of the equipment, the appearance of abnormal vibrations of the parts, welded joint and equipment. Moreover, the heating of the parts is predicted, and the welded joint is monitored, the conditions of lack of penetration, norms, and overheating are diagnosed.
По точечным оценкам нагрева контролируют: скорость движения узлов оборудования, изменение направления траектории движения ленты. By point estimates of heating control: the speed of the nodes of the equipment, a change in the direction of the trajectory of the tape.
С помощью интегрирующей оценки времени в пределах выбранной в зависимости от технологии (материалы, толщины, скорость сварки) зоны остывания диагностируют уровень достигнутых размеров. Using an integrating time estimate within the selected depending on the technology (materials, thickness, welding speed) cooling zone, the level of achieved dimensions is diagnosed.
По точечным оценкам остывания: путем контроля совпадения текущей термоградиентной кривой с одной из кривых эталонных твердостей оценивают твердость деталей или сварного соединения; снижением экстремума - острые кромки пояска на детали от вдавливания электрода; дефекты поверхностей в глубине деталей и сварного соединения. According to point estimates of cooling: by controlling the coincidence of the current thermogradient curve with one of the reference hardness curves, the hardness of the parts or welded joint is estimated; a decrease in the extremum - sharp edges of the girdle on the part from the indentation of the electrode; surface defects in the interior of parts and welded joints.
Для распознавания объекта, в том числе дефектов, по проквантованым и бинарно преобразованным Иi(1,0), Иi(0,1), формируются геометрические оценки: центра, скелетов, траекторий, конфигураций, расстояния между ними, местоположения, разветвленности узлов и замкнутости протяженных траекторий, изменения их направлений, ориентации, объема, площади, протяженности, скорости, направления движения объектов, статистической оценки их совокупности.To recognize an object, including defects, by quantized and binary transformed And i (1,0), And i (0,1), geometric estimates are formed: center, skeletons, trajectories, configurations, distance between them, location, branching nodes and the closure of extended trajectories, changes in their directions, orientation, volume, area, extent, speed, direction of movement of objects, a statistical assessment of their totality.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98112357A RU2133180C1 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Process of diagnostics of contact finning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98112357A RU2133180C1 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Process of diagnostics of contact finning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133180C1 true RU2133180C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=20207797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98112357A RU2133180C1 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Process of diagnostics of contact finning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133180C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114130852A (en) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 苏州弘瑞达电热制品有限公司 | Winding processing method for metal fin of heating pipe |
| CN114888405A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 阳江核电有限公司 | Method for eliminating defects of large heat-resistant steel special-shaped welded joint of nuclear power station on line |
-
1998
- 1998-06-22 RU RU98112357A patent/RU2133180C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114130852A (en) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 苏州弘瑞达电热制品有限公司 | Winding processing method for metal fin of heating pipe |
| CN114130852B (en) * | 2021-11-25 | 2024-04-16 | 苏州弘瑞达电热制品有限公司 | Winding processing method of heating pipe metal fin |
| CN114888405A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 阳江核电有限公司 | Method for eliminating defects of large heat-resistant steel special-shaped welded joint of nuclear power station on line |
| CN114888405B (en) * | 2022-03-31 | 2023-12-05 | 阳江核电有限公司 | Method for online eliminating defects of special-shaped welding joint of large heat-resistant steel in nuclear power station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2023521379A (en) | Method for in-situ inspection of weld quality | |
| Fan et al. | Research and prospect of welding monitoring technology based on machine vision | |
| JP5593347B2 (en) | Circular wire optical defect detection apparatus and optical defect detection method | |
| CN109483107A (en) | A kind of weld seam intelligent online detection device based on Multi-source Information Fusion | |
| US10539380B2 (en) | Method and system for thermographic analysis | |
| Nilsen et al. | Vision and spectroscopic sensing for joint tracing in narrow gap laser butt welding | |
| Rodríguez-Martín et al. | Macro-photogrammetry as a tool for the accurate measurement of three-dimensional misalignment in welding | |
| CN111189543B (en) | On-line calibration method for emissivity of thermal infrared imager in additive manufacturing | |
| CN109074644B (en) | Systems, methods, and computer program products for identifying defects in a manufactured component using locally adaptive thresholds | |
| RU2133180C1 (en) | Process of diagnostics of contact finning | |
| WO2006073334A1 (en) | Method and device for diagnosing and controlling laser welding quality | |
| CN108871587A (en) | The Intelligent target device and its application method of thermal infrared imager NETD test | |
| CN107356596A (en) | Underwater spotting imaging device and optical imagery method water turbidity online test method | |
| CN112200788B (en) | High-temperature deformation measuring device and method | |
| RU2132262C1 (en) | Method of diagnostics of induction brazing | |
| RU2133179C1 (en) | Resistance welding diagnostic method | |
| RU2127177C1 (en) | Method and apparatus for diagnostics of shaping welded joints of metals and alloys | |
| JP2017078624A (en) | Method and device for inspecting connectability of sample | |
| CN104198501B (en) | Method for positioning reflector with flaw on reflecting surface | |
| US7577296B2 (en) | System and method for evaluating laser projection equipment | |
| JPH0815093A (en) | Device for inspecting headlight | |
| Dziarski et al. | Effect of unsharpness on the result of thermovision diagnostics of electronic components | |
| JP2016142567A (en) | Inspection method and device | |
| Soldan et al. | Mapping non-destructive testing data on the 3D geometry of objects with complex shapes | |
| KR101658221B1 (en) | Device and method for inspecting quality of sealer coating using the preprocessing thermal image |