Визуальный и визуально-измерительный НК

Визуальный и визуально-измерительный НК относится к оптическому виду НК.

Любой осмотр, ремонт, техническую диагностику и НК всегда начинают с проведения визуального и визульно-измерительного контроля (ВИК). По сравнению с другими методами неразрушающего контроля визуальный контроль легко применим и относительно недорог.

К числу дефектов, обнаруживаемых этим методом в непрозрачных деталях относятся дефекты выходящие на поверхность: нарушения сплошности, расслоения, поры, трещины, отклонение размеров и формы поверхности.

Ввиду того, что некоторые технические средства визуального и измерительного контроля доступны каждому, а сама процедура контроля кажется достаточно простой, предполагают, что этот метод можно использовать без специальной профессиональной подготовки. Это заблуждение чревато печальными последствиями. Визуальный и измерительный контроль является таким же современным сложным видом контроля, как, например, радиационный, ультразвуковой и любой другой. Для эффективного выявления дефектов специалисты по любому виду неразрушающего контроля должны уметь выбрать подход, разработать методику проведения испытания и создать необходимые приспособления. Кроме того, эти специалисты должны соответствующим образом подготовить технический персонал для проведения требуемого испытания и обработки его результатов.

Для получения информации об объекте при ВИК используется видимое излучение (свет) – излучение, которое может непосредственно вызывать зрительное ощущение. Это единственный неразрушающий метод контроля, который может выполняться и часто выполняется без какого-либо оборудования и проводится с использованием простейших измерительных средств.

Свет – это электромагнитная волна и как любая волна имеет частоту и длину волны. Диапазон длин волн видимого света составляет 0,38…0,78 мкм (380…780 нм) с максимумом для l = 0,555 мкм (555 нм). Аналогичен диапазон спектральной чувствительности глаза – способности глаза воспринимать свет с различной длиной волны.

Свет можно получить различными способами:

- тепловое излучение;

- электрический разряд;

- различного вида люминесценция.

Одной из важных характеристик света является распределение интенсивности по длинам волн – спектральная плотность (характеристика). На рис. 1 в качестве примера приведены спектральные плотности солнечного света (а) и света, прошедшего через светофильтр (б), который называют квазимонохроматический.

Рис. 1. Рис. 2.

Спектральная чувствительность глаза изображена на рис. 2. По виду она близка к кривой спектральной плотности солнечного света. Ее смысл заключается в том, что по оси Y откладывается величина V(l), обратно пропорциональная величине потока световой энергии, вызывающая одинаковые зрительные ощущения V(l₁)/V(l₂) = U(l₂)/U(l₁). При этом максимальное значение функции V(l) принимается за 1.

При осмотре деталей основной характеристикой, влияющей на достоверность и надежность контроля является освещенность поверхности, которая измеряется в люксах (лк). В то же время влияние оказывают и спектральные характеристики света, его направленность, поляризация. Освещенность поверхности при ВИК должна составлять 300…1000 люкс. Наиболее вредное воздействие оказывает УФ область спектра. От действия УФ хорошо защищает бесцветный фильтр (БС-8) или стеклянные очки.

ВИК можно проводить как без применения специальных оптических приборов, так и с использование оптических систем (луп, не более чем с 10-кратным увеличением, зеркал, микроскопов, эндоскопов) и других систем формирования пучков световых лучей, отражённых от поверхности изделия. При ВИК можно использовать микроскопы, эндоскопы, линзы, радиусные шаблоны, измерительные щупы, угломеры и т.п. Важную роль при этом играют свойства зрения. Зрение является сложным динамическим нелинейным процессом, включающим сканирующее, фокусирующее, адаптационное (изменение диаметра зрачка) движение глаз с последующей обработкой информации в центральной нервной системе. Схематично вид сверху разреза глаза изображен на рис. 3.

Основными его частями являются глазное яблоко, склера, роговая оболочка, хрусталик, радужная оболочка со зрачком, сетчатка, состоящая из палочек (130 млн., видят в темноте) и колбочек (7 млн., отвечают за восприятие цвета), глазной нерв с желтым и слепым пятном.

К основным характеристикам зрения относятся:

- разрешающая способность (линейная, угловая, стереоскопическая);

- острота зрения;

- способность различать цвета;

- поле зрения.

Рис. 3. Разрез правого глаза, вид сверху

Разрешающая способность – это способность раздельно воспринимать близко расположенные линии (объекты). Зависит от многих факторов: яркость, контрастность, цветность, время наблюдения. Она максимальна в белом или желто-зеленом диапазоне спектра, яркости 10…100кд/м², высоком контрасте и времени наблюдения 5…20 с.

Угловая разрешающая способность – соответствует минимальному углу, под которым видны линии (предметы). Угловая разрешающая способность равна примерно 1¢, что соответствует 0,08 мм на расстоянии наилучшего зрения, которое принимается за 250 мм. Использование лупы повышает разрешающую способность в число, равное кратности лупы. С помощью микроскопа можно довести разрешение до 1…5 мкм.

Острота зрения – это способность замечать мелкие объекты и различать их форму. Определяется по специальным таблицам при определенной освещенности. Минимальный размер дефекта, который может быть обнаружен составляет 0,1 мм (100 мкм).

Стереоскопическое разрешение составляет 5…10¢¢.

Поле зрения составляет примерно 125° по вертикали и 150° по горизонтали (180° для двух глаз). Зона четкого видения примерно 2°. Время инерции – 0,1 с.

Аккомодация – способность глаза приспосабливаться к четкому видению различно удаленных объектов, связана со способностью глаза изменять кривизну хрусталика.

Адаптация – способность глаза приспосабливаться к различным условиям освещенности за счет изменения световой чувствительности зрительных анализаторов (колбочек и палочек). Время адаптации нормального глаза при резком изменении освещенности составляет 10 минут.

В ситуациях, когда температура или химическая среда представляют опасность, используют комплексные системы дистанционного визуального контроля. Такие комплексы включают в себя телевизионную установку, световой прибор и систему транспортировки. В этих системах протекают следующие физические процессы: световое излучение, регулируемое световым прибором и отражённое от поверхности объекта контроля, воздействует на первичный преобразователь и преобразуется в первичные сигналы, передающиеся по каналу связи. Во вторичном преобразователе электрические сигналы преобразуются в световые изображения, воспринимаемые глазом человека.

Измерительный контроль – вторая часть ВИК. Измерение – это сравнение с заранее выбранным эталонов. Измерение осуществляют нахождением значения физической величины опытным путём с помощью технических средств измерения. На выбор измерительных средств оказывают влияние метрологические показатели: цена деления шкалы, диапазон измерений, предел допустимой погрешности средств измерений, допустимая погрешность средств измерений, пределы измерений и нормативные условия. Класс точности обычно указывается на шкале прибора. Для приборов типа линейки, штангенциркуля, микрометра, угломера и им подобных точность считается равной половине цены прибора, если в документах не указано другое. Для повышения точности измерений часто используют различные нониусы. Линейный нониус штангенциркуля приведен на рис. 4, а. На 9 делений шкалы он содержит 10 делений нониуса. В этом случае отсчет по

а   б   Рис.4.

нониусу будет составлять 0,1 мм. 10 делений нониуса штангенциркуля могут соответствовать 19 делениям основной шкалы, тогда отсчет по нониусу будет составлять 0, 05 мм. Так на рис. 4, б показания будут соответствовать 38,6 мм, поскольку шестое деление нониуса точно совпадает делением основной шкалы.

Круговой нониус микрометра имеет цену деления 0,010 мм – у него на один оборот (перемещение 1 мм) барабан содержит 100 делений

Измерения бывают прямые и косвенные. При косвенных измерениях результат вычисляется по формуле по другой (или другим) измеренной величине, например скорость = расстояние/время. Измеряется время, за которое тело проходится данное расстояние.

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения. Погрешности бывают случайные, грубые и систематические.