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便携式红外线相机对复合材料进行无损检测
发布时间:2021-01-27   点击次数:150次

复合材料非破坏检测

复合材料如碳纤维、玻璃纤维,具有强度高与轻量化等特点,广泛应用于各领域。但因制作过程的缺陷或受外力冲击产生内部脱层(Delamination)、脱胶(Disbonding) 或孔隙(Porosity),虽外观完整但强度降低。本系统整合红外线相机搭配相关软硬体进行非破坏检测,进而获得材料内部的瑕疵状况。

针对多层结构的复合材料,检测方式除传统人工循序敲击或超音波扫描外,可使用此系统,由面资讯取代点资讯,快速得知相对应的缺陷位置。有别于一般红外线热影像取得表面温度(上图中),UNX 安新透过主动式成像技术获取内部资讯(上图右),得知如绿框处为脱层,便于进行修补。

游艇非破坏检测,上为船舶龙骨的拍摄影像,下为本红外线非波坏检测系统拍摄所得的影像。

 在游艇和造船中,常用的材料是所谓的复合材料。通过巧妙地组合至少两个组件的积极特性,它们通常具有出色的功能-其中一些甚至专门适应了各自的应用领域。毫不奇怪,它们还用于航空航天工业,动力工程(例如,风力涡轮机),医疗技术,运动器材制造以及汽车工业中的高性能应用。但是,无论哪里有约束力,这些约束力也会“破裂”,无论是由于外部影响还是材料疲劳。因此,定期测试是必不可少的。

JHiX-600便携式检查系统。提供多层复合材料的非接触式检查,即使是大表面也是如此。它使用图像处理来检测人眼看不见的薄弱点。除了热像仪外,还使用IDS Imaging Development Systems GmbH的具有自动对焦功能的uEye板级相机。

特别是在海事应用中,对复合材料的需求不断增长。除了地板元件,侧壁,天花板或门外,还可提供由复合材料制成的马桶隔室和分隔单元。此外,诸如地板,墙壁或屋顶面板的承重部件是可能的,并且可大大减轻重量。此处使用的复合材料的经典示例是CFRP-碳纤维增强塑料。它具有很高的刚度,同时又很轻。或GFRP-玻璃纤维增​​强塑料,一种由塑料和玻璃纤维制成的材料。它具有成本效益,但质量很高。

使用这种轻质的建筑材料,各个组件不会合并为单一材料,而是几乎并排存在。因此,由于制造过程而可能发生诸如气泡,孔,异物和分层(层剥离)的损坏。即使在操作期间,即在车辆行驶时,材料的强度也会例如由于撞击事件而受损。对复合面板的撞击不会在外部留下任何可见的损坏。但是,内部仍然会导致抗压强度的降低。因此,对材料进行定期测试不仅明智,而且对安全至关重要。游艇制造商通常使用超声波或冲击波检测方法来检测缺陷。这是基于声波的使用。它开发于1980年代,用于测试钢筋混凝土组件,目前已广泛使用。但是,该过程需要零件之间的接触并且很费时间。

便携式检查系统JHiX-600可以对复合材料进行非接触式检查,因此可以确保进行非破坏性检查(NDI-Non-Destructive-Inspection)。可以针对剥离,分层或孔隙率进行测试。在表面下分析材料的特性,从而检测出材料内部的缺陷。该系统还可以轻松捕获较大的检查区域或弯曲的结构-无需事先提供材料样本。对于具有多层结构的复合材料,除上述手动顺序超声扫描外,还可以使用iX-600来用面积信息代替点信息。

该系统的特点是可以快速准确地确定故障位置。除了用于评估测试表面总体温度分布的红外热图像之外,UNX系统还从集成的工业相机接收并行图像信息。因此,它确定了材料的确切缺陷状态。因此,决定性因素是红外摄像头与IDS自动对焦的板级摄像头的组合,以及带有7英寸触摸屏的内置工业计算机和相关软​​件的组合。可以移动,不需要额外的外部计算机。

以机动游艇的外壳为例,可以用简单的术语来解释该过程。板级相机会在检查过程中与热成像相机完全平行地记录要检查区域的当前图像。借助图像处理技术,该系统可以通过分析和匹配图像数据并显示其相对位置来快速检测缺陷区域。所有测量结果均清晰显示并记录在图像中。例如,可以轻松确定分层缺陷(图中的绿色框)以进行维修。

公司一直在寻找一种用于移动系统的紧凑型相机,该相机还可以在不同焦平面之间快速切换。“ JHiX-600是便携式设备。因此,它必须小巧轻便。当然,其组件也应如此。此外,由于不同的工作距离,集成相机必须具有计算机控制的自动对焦功能。

IDS的uEye LE AF USB 3.1 Gen 1板载相机满足所有这些条件。它适用于液体镜头的使用和控制,并提供实用的自动对焦功能。这允许在可变的物距下获得好聚焦的图像。自动系统基于“主动”液镜控制,可以通过软件轻松触发。根据应用的不同,可以对自动对焦进行单独配置,并确保立即获得完美清晰的图像。UNX特别选择了带有S-Mount镜头安装座的UI-3881LE AF型。该相机配备了Sony STARVIS系列的1 / 1.8“卷帘CMOS传感器IMX178,并以高达58 fps的帧速率实现6.41 MPixel(3088 x 2076 px)的分辨率。除了其高分辨率之外,传感器以速度和灵敏度得分,

UI-3881LE AF具有防扭曲的USB C型连接器以及USB供电,可以轻松地集成到嵌入式系统中。由于其紧凑的设计(36 x 36 x 20 mm),它可以安装在小的空间中,非常适合显微镜,医疗技术,计量学和交通监控领域的经典机器视觉应用和任务。它还预定安装在小型工业设备中,

使用IDS软件开发套件来集成摄像机。IDS软件套件是一个免费软件包,与uEye工业相机(型号名称为“ UI”)完全相同,并且可以轻松处理USB 2.0,USB 3.0和GigE uEye相机的混合操作。除了摄像机驱动程序之外,它还包含各种编程语言的示例程序。

JHiX-600检测系统专注于复合材料组件的非接触式和非破坏性测试市场。具有巨大潜力的市场。这是因为复合材料的应用领域通常很敏感。无论是在海上应用(如此处所述),在太空旅行,医疗技术还是运动器材构造中,所用材料的承载能力都是必不可少的,因此必须进行常规测试。

但是,还考虑了将来需要具有更高分辨率或C型接口镜头的工业相机的应用。在这里,公司考虑到了“姐妹相机” UI-359xLE AF。就像iX-600中使用的UI-3881LE AF型号一样,它可以通过使用软件的相机方便地对液体镜头进行聚焦。但是,在传感器方面,它配备了安森美半导体的1/2英寸卷帘CMOS彩色传感器,可提供18.10 MPixel(4912 x 3684,20.0 fps),4K Cinema(4096 x 2304, 38 fps)和超高清(3840 x 2160,40 fps)。

无论使用哪种变型,紧凑而强大的工业相机都将带来无数的应用可能性。在JHiX-600等移动解决方案中,它们使用户的各个方面的日常工作变得更加轻松,同时又确保了更高的安全性。对于那些可以“透视”的人,要知道表面下发生了什么。

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