АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ПРИ ТЕПЛОВОМ КОНТРОЛЕ

Температура, как количественный показатель внутренней энергии тел, является универсальной характеристикой объектов. Сущность теплового метода контроля заключается в анализе температурных распределений в твердых телах, содержащих внутренние дефекты. Дефекты, находящиеся в объекте контроля, искажают регулярное течение тепловых потоков и соответственно приводят к локальным температурным аномалиям, которые передаются через материал объекта на его поверхность, где регистрируются аппаратурой теплового контроля (тепловизорами) в виде температурных сигналов.

Результатами регистрации являются экспериментальные данные, представленные набором термограмм. На сегодняшний день существует множество методов позволяющих обрабатывать эксперементальные данные и при этом получать достаточно высокие результаты. Одним из таких методов является метод анализа стандартых компонент. Он представляется статистической процедурой, которую применяют в задачах распознавания образов и сжатия данных, в частности, при очень больших объемах анализируемых данных. На сегодняшний день этот метод активно используется в криминалистике при распознавании человеческих лиц. Метод анализа стандартых компонент достаточно новый метод обработки экспериментальных данных, полученных при проведении активного теплового контроля. Небольшое число публикаций, посвященных применению метода стандартых компонент в неразрушающем контроле, говорит о том, что этот метод находится на стадии разработки, и до конца не изучены его преимущества и недостатки. Алгоритм при обработки экспериментальных данных методом стандартых компонент, в общем случае выглядит следующим образом Нормализация последовательности изображений.

Сущность нормализации заключается в подавлении неравномерного нагрева, техническое решение происходит путем деления всей последовательности на изображение в конце нагрева, так называемое нормализующее изображение. Необходимой предварительной процедурой является вычитание из всей последовательности первого изображения, полученного при комнатной температуре, эта процедура позволяет избавиться от аддитивного шума.

— Преобразование исходного массива данных. Последовательность изображений в формате MATLAB представлена в виде трехмерной матрицы (MxNxR), где (MxN) число пикселей изображения, R — это количество изображений в последовательности. Для обработки, алгоритмом метода стандартых компонент необходимо создание новой двухмерной матрицы, где каждое изображение развернуто и помещено как новый ряд, а столбцы представлены в виде температурных развитии для каждого пикселя. — Вычисление ковариационной матрицы. Матрица ковариации представляет собой симметричную матрицу размером (RxR), диагональные элементы которой представлены в виде дисперсии элементов матрицы исходных данных.

— Следующим этапом является вычисление собственных значений и собственных векторов матрицы ковариации. Собственные значения необходимы для построения а зависимости количества сохраненной информации от числа компонент. Далее из а выбирается необходимое количество компонент, которые содержат 90 -100 информации, в большинстве случаев шести, девяти компонент бывает достаточно. Собственные вектора представлены в виде столбцов, их располагают в порядке их значений от высшего к низшему, что дает компоненты статистического набора в порядке убывания их значимости. Пренебрегая низшими компонентами и выбирая наиболее значимые собственные вектора, составляют вектор характеристик, который представляет собой матрицу, состоящую из столбцов собственных векторов.

— Конечным результатом обработки экспериментальных данных по методу анализа стандартых компонент является набор изображений, полученных путем перемножением транспонированной матрицы состоящей из собственных векторов и исходного набора данных. В результате проделанных операций получается новый набор изображений, существенно меньший чем исходный набор, а так же выявляемость дефектов значительно увеличивается. В результате исследования на примере контрольного образца из углепластика с тефлоновыми включениями, имитирующими дефектные области, были получены графические зависимости и изображения, из чего можно сделать следующие выводы Произошло существенное снижение объема информации, первоначальный объем содержал 25 изображений, в конечном результате была получена последовательность из 6 изображений;

Улучшилось представление о скрытых дефектах, например, дефект расположенный на глубине 2.6 мм, размером 10×10 мм не был виден в исходных термограммах, зато хорошо просматривается в изображениях, полученных в конечном результате. стандартой особенностью и достоинством обработки информации методом анализа стандартых компонент, является эффективное сжатие информационных данных. Этот метод является полезной статистической процедурой, которую применяют в задачах распознавания образов и сжатия данных, в частности, при очень больших объемах анализируемых данных. Но этот метод так же имеет и ряд недостатков, например необходимость наличия оператора, алгоритм на разных стадиях выполнения может претерпевать некоторые изменения, что не будет являться ошибкой, но может повлечь изменение конечных результатов, как в лучшую так и в худшую сторону.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНТРОЛЯ КАК ОСНОВНОГО МЕТОДА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Развитие научно — технического прогресса появление в мире современных опасных крупномасштабных объектов — атомных электростанций, систем газоснабжения, больших химических комбинатов, шахт, объектов котлонадзора и т.д., что привело наряду с экономическими выгодами и комфортом к большим негативным последствиям в случае выхода их из строя. Методы контроля качества широко применяются в промленности, но в зависимости от преобладающих материалов и типов деталей в каждой отрасли имеются предпочтения при выборе методов контроля. Технология контроля качества продукции на современном предприятии включает в себя следующие звенья — физически обоснованный метод контроля для конкретных объектов контроля, наличие аппаратуры, методики контроля, метрологического обеспечения, наличие нормативно- технической документации (НТД) и, наконец, наличие обученного и сертифицированного персонала.

Сертификация персонала в области неразрушающего контроля качества для работы на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору по утвержденным Правилам аттестации включает в себя сдачу специального экзамена. В процессе сдачи специального экзамена претендент должен показать знание современной нормативной технической документации по регламенту и контроля. Многие нормативные документы предлагают на первом этапе контроля проводить визуально-измерительный контроль ответственных деталей и только потом приступать к магнитному или капиллярному контролю (для выявления более мелких дефектов) или к радиографии или ультразвуковому контролю (для выявления внутренних дефектов). Тесная связь между визуальным контролем с другими видами подтверждается использованием одного и того же оборудования НК. Эндоскопы, телевизионные системы и фотоаппараты используются не только для многих процедур визуального оптического контроля, но и в магнитопорошковой и капиллярной дефектоскопии для документирования результатов контроля. Увеличители активно применяются как при визуальном контроле поверхностей изделий, так и при анализе рентгенограмм. Оптические элементы используются почти во всех автоматизированных системах НК. Увеличение контраста изображений дефектов, подавление шума и применение различных программ обработки данных, получаемых в различных системах НК, тесно связаны со свойствами органа зрения человека. Зрение человека — это основа НК и визуальный контроль прямо или косвенно связан со всеми методами НК. Значит, визуально -измерительный контроль является первым этапом для всех методов НК, будь то магнитный или акустический. Следовательно, можно рекомендовать, чтобы специалист, аттестующийся по какому — либо базовому методу контроля должен предварительно быть аттестованным по визуально — измерительному контролю.