Тема 3. Визуально-оптический методы неразрушающего контроля

3.1. Физические основы методов. Оптический вид НК основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с контролируемым объектом.

Применяется очень широко благодаря большому разнообразию способов получения первичной информации.

1. Наружный контроль. Возможность его применения не зависит от материала объекта.
2. Контроль прозрачных объектов. Обнаружение макро и микродефектов, структурных неоднородностей, внутренних напряжений (по вращению плоскости поляризации).
3. Использование интерференции позволяет с точностью до 0,1 длины волны контролировать сферичность, плоскостность, шероховатость, толщину изделий.
4. Дифракцию применяют для контроля диаметров тонких волокон, толщины лент, форм острых кромок.

1. Первичные информативные параметры – амплитуда, фаза, степень поляризации, частота или частотный спектр, время прохождения света через объект, геометрия преломления или отражения лучей.

В зависимости от условий проведения контроля визуально-оптический контроль можно разделить на (см. рис. 3.1.):

Рис. 3.1. Классификация методов визуально-оптического контроля

Прямой визуальный контроль - визуальный контроль с непрерывным ходом лучей между глазами оператора и контролируемой поверхностью (рис. 3.2.. Этот контроль проводится без или со вспомогательными средствами - например, зеркало, линза, эндоскоп или волоконно-оптические приборы. В этом случае контролируемая поверхность осматривается непосредственно глазами. Общий осмотр, детальное исследование и оценка мест возможного нахождения дефектов - это операции, которые сильно зависят от человеческого фактора. К наиболее сложно обеспечиваемым условиям действенного визуального контроля относятся хорошая подготовка и опыт оператора и детальная инструкция по проведению осмотра. Прямой визуальный контроль может проводится со вспомогательными средствами или без них. Вспомогательные средства необходимы, если контролируемая поверхность недоступна или угол поля зрения слишком мал для детального осмотра. При малых углах необходимо применение вспомогательных средств, например, зеркала или эндоскопа. Эндоскоп, который сконструирован с линзами или световолокном, позволяет непосредственно наблюдать недоступные или плохо видимые поверхности, расположенные слишком близко.

Непрямой визуальный контроль - визуальный контроль с прерыванием хода лучей между глазами оператора и контролируемой поверхностью. Непрямой визуальный контроль предполагает применение видео- и фототехники, автоматизированных устройств и роботов. В этом случае есть возможность разделить функции собственно оператора, который, например, делает видеоснимок, и расшифровщика, дающего заключение, на основе которого принимается решение. Кроме того, отдельно можно выделить процедуры увеличения снимка, обработки изображения, измерения, которые должны помочь расшифровке. при этом с одной стороны существует опасность, что из-за плохого качества снимка дефекты не будут обнаружены, а с другой - возможность переусердствовать и выдать неверное заключение.

Рис. 3.2. Прямой визуальный контроль

Необходимым условием проведения визуально-оптического контроля является наличие хорошего контраста между дефектными участками и остальной поверхностью объекта. Достигнуть удовлетворительного контраста можно используя источники освещения с уровнем освещенности не менее 500 Лк, а так же тщательной подготовкой поверхности контроля. Подготовка поверхности включает в себя ее очистку наждаком, шлифовку, а затем и аккуратную полировку. Освещение - это также очень важный фактор для обеспечения хорошей при контроле, так как благодаря хорошему освещению границы раздела между дефектными зонами и остальной поверхностью образца будут четкими и яркими, как по цвету, так и по контрасту. Для уверенного решения большого количества задач и надежного обнаружения дефекта освещенность должна составлять 1000 Лк, а часто и много больше. С другой стороны, при увеличении яркости освещения важно иметь в виду, что если контроль производится при малых углах зрения относительно контролируемой поверхности, возникают блики и так называемый «эффект ослепления», которые могут привести к пропуску некоторых дефектов. Таким образом, для наиболее уверенного контроля направление освещения должно совпадать с направлением осмотра. Также для улучшения контрастности важна цветовая температура источника света.

3.2. Методы визуально-оптического контроля. По способу получения первичной информации различают:

• органолептический визуальный контроль, с помощью которого находят видимые дефекты, отклонения от заданных формы, цвета и т. д.;
• визуальноооптический контроль – проводится с применением инструментов: лупы, микроскопы, эндоскопы – для осмотра внутренних полостей; проекционные устройства – для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран

По характеру взаимодействия с контролируемым объектом различают методы: отраженного, прошедшего, рассеянного и комбинированного излучения.

В отраженном свете. Применяется для контроля поверхности непрозрачных материалов, измерения линейных размеров. Схема контроля приведена на рис. 3.3. а.

В проходящем свете. Применяется для установления внутренних напряжений, наличия дефектов в прозрачных материалах. Схема контроля приведена на рис. 3.3. б.

В рассеянном излучении. Применяется для контроля качества диффузионно-отражающих изделий, обнаружения включений по методу темного поля, измерения блеска, цвета и яркости поверхности. Схема контроля приведена на рис. 3.3. в.

В комбинированном излучении. Применяется для контроля непрозрачных материалов, анализа структуры и микрорельефа поверхности. Схема контроля приведена на рис. 3.3. г.

Рис. 3.3. Методы визуально-оптического контроля.

3.3. Проведение визуально-оптического контроля. Визуально-оптический контроль осуществляется следующими технологическими операциями:

• подготовка объекта или его поверхности;
• установка объекта контроля и выбор схемы контроля;
• освещение объекта;
• наблюдение и измерение контролируемых параметров;
• контроль качества объекта путем сравнения его с эталонным образцом (при необходимости);
• обработка результатов.

3.4. Приборы для визуально-оптического контроля. С помощью этого метода определяют:

• нарушения сплошности (пустоты, расслоения, трещины, поры, инородные включения для материалов оптически прозрачных), а также различные дефекты, выходящие на поверхность;
• геометрические размеры изделий (шероховатость поверхности, толщину пленок, размеры изделий и др.);
• физикоохимические свойства материалов (внутренние напряжения, их концентрацию, структуру материала).

Области применения визуально-оптического контроля приведены в табл. 3.1.

Для осмотра поверхности могут применяться различные приборы. Наиболее типичные из них приведены на рис. 3.4 – 3.8.

Таблица 3.1.

Области применения визуально-оптического контроля

Рис. 3.4. Обычная лупа для визуально-оптического контроля поверхности изделий:	Рис. 3.5. Лупа с подсветкой для визуально-оптического контроля поверхности изделий:
Рис. 3.6. Эндоскопы для визуально-оптического контроля
Рис. 3.7 Видеоэндоскопы для визуально-оптического контроля
Рис. 3.8. Видеоскоп для визуально-оптического контроля

Дата добавления: 2014-01-07