Ученые Томского политехнического университета разработали лабораторный образец уникального самоходного теплового дефектоскопа. Прибор, аналогов которому нет в России, презентуют на VII Международном военно-техническом форуме «Армия-2021».

 

 
В Центре промышленной томографии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ ведутся исследования в области теплового неразрушающего контроля. Метод позволяет выявлять внутренние дефекты материалов путем анализа температуры их поверхности. Ранее в ТПУ был созданы тепловые дефектоскопы для обнаружения скрытых дефектов в композиционных материалах. 

 
Композиционные материалы широко используются в аэрокосмической технике благодаря их высокой прочности при относительно низкой массе, что позволяет создавать, например, такие конструкции крыла, изготовление которых из алюминия было бы неэффективным. Однако композитам присущи специфические дефекты — например, ударные повреждения и расслоения, которые в приповерхностном слое материала не выявляются традиционным ультразвуковым методом контроля. Тепловой метод хорошо для этого подходит. Поэтому актуальной является разработка устройств для обнаружения дефектов на разных стадиях производства и эксплуатации изделий из композиционных материалов. 

 
 

 
«Подобных разработок в России еще нет. Наш коллектив подал заявку на патент. Из зарубежных аналогов пока опубликовано всего несколько примеров использования самоходных систем теплового контроля. Например, польские исследователи разработали самоходную систему для контроля крупногабаритных изделий, в том числе строительных сооружений. Ее используют и для контроля композитов, и для выявления трещин в бетоне. Однако в основе зарубежных разработок использован принцип зонированного контроля: платформа с аппаратурой передвигается по поверхности объекта, делая остановки для проведения испытаний отдельных зон. Такой подход эффективен для применения традиционных алгоритмов обработки данных, однако на практике имеет ряд недостатков. Мы пошли по другому пути, опробованному в наших предыдущих разработках, и проводим контроль методом непрерывного сканирования. Наш дефектоскоп может двигаться по исследуемой зоне без остановок, что обеспечивает высокую производительность и качество испытаний», — говорит один из разработчиков, исполняющий обязанности руководителя Центра промышленной томографии ТПУ Арсений Чулков. 

 
Устройство, разработанное политехниками, предназначено для выявления скрытых дефектов в плоских авиационных панелях большой площади из композиционных материалов, в частности, углепластика. В основе работы прибора — принцип непрерывного линейного сканирования при перемещении дефектоскопа по заданной траектории. 

 
 

 
«На движущейся платформе непрерывно работают нагреватель мощностью 2 кВт и тепловизионная камера, которая регистрирует температуру поверхности изделия. Данные обрабатываются с помощью предложенного нами алгоритма на базе нейронных сетей. В результате мы получаем карту дефектов исследуемого объекта. Сейчас дефектоскопом дистанционно с помощью смартфона управляет оператор, но мы планируем оснастить установку системой контроля передвижения по заданным координатам. Высокая мощность нагревателя пока не позволяет нам избавиться от проводов. Сам нагреватель оборудован системой охлаждения и может работать несколько часов непрерывно. Предусмотрен выбор режимов нагрева и скорости движения в зависимости от материала объекта контроля и его толщины», — поясняет исследователь. ​

 
Идея разработки, говорит политехник, родилась после посещения предприятий, занимающихся производством авиационной техники, в том числе из композитных материалов. Для автоматизированного контроля дефектов там используют дорогостоящее комплексы с роботизированными манипуляторами на передвижных платформах. И само оборудование, и программное обеспечение ориентированы на контроль конкретных изделий. При этом большая часть деталей все равно контролируется вручную. Устройство, разработанное в ТПУ, портативное, не требует сложной предварительной подготовки к испытаниям и значительно дешевле. Программное обеспечение к самоходному тепловому дефектоскопу также разработано политехниками. 

 
«Мы попытались в одном устройстве собрать все наработки, которыми сейчас владеем. Большим плюсом установки является ее портативность — дефектоскоп можно привезти на предприятие, продемонстрировать принцип его работы. А разработанное нами программное обеспечение при необходимости можно использовать и в роботизированных устройствах. Это направление мы тоже развиваем», — отмечает Арсений Чулков. 

 
Сейчас ученые занимаются тестирование системы, подбором оптимальных параметров и определением моментов, требующих доработки. Также у научного коллектива есть идеи по дальнейшему совершенствованию оборудования. 

 
«Мы прорабатываем возможность оснащения самоходного теплового дефектоскопа датчиками ультразвукового контроля, чтобы проводить комплексную диагностику изделий — ультразвук хорош при контроле глубоких дефектов, а тепловой метод позволяет эффективнее выявлять приповерхностные дефекты. В рамках гранта РНФ мы провели исследования по синтезу данных, и у нас есть наработки по комбинированному тепловому контролю. Поэтому считаем интересной идею скомбинировать тепловой контроль с классическим ультразвуком», — подчеркивает ученый, уточняя, что разработка дефектоскопа поддержана стипендией Президента РФ сроком на три года. 

 

Похожие новости

  • 17/06/2021

    ТГУ запатентовал систему раннего обнаружения природных пожаров

    Ученые Томского государственного университета получили патент на систему раннего обнаружения лесных, степных и торфяных пожаров, которая позволяет минимизировать силы и средства на их поиск. Разработка зарегистрирована в Государственном реестре изобретений РФ.
    8419
  • 01/09/2021

    Опыт ТПУ в области неразрушающего контроля высоко оценили на форуме «Армия»

    Ученый Томского политеха рассказал на VII Международном военно-техническом форуме «Армия-2021» о разработках вуза в области неразрушающего контроля материалов, используемых для изготовления ракетной техники.
    311
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    1182
  • 07/04/2021

    Три научных группы Томского политехнического университета выиграли гранты на поддержку своих проектов

    ​​Научная группа, которой руководит кандидат физико-математических наук Алексей Шевелев, трудится над созданием более дешевых и эффективных резонаторов, которые применяются в ускорителях частиц, в том числе, Большом адронном коллайдере.
    738
  • 01/09/2021

    Лицо вместо пропуска: эксперимент биометрической идентификации в ТГУ

    Модуль, умеющий распознавать посетителей по лицу, больше года работает в корпусе №12 Томского госуниверситета (ТГУ). Это эксперимент вуза в рамках проекта "Умный кампус". К концу года специалисты подведут его итоги и, скорее всего, транслируют этот инновационный опыт на другие корпуса и общежития ТГУ.
    458
  • 16/02/2021

    Нобелевка и «личная» звезда: топ-10 фактов об учёных и выпускниках ТПУ

    ​Томский политехнический университет к своему юбилею запустил сайт 125.tpu.ru. На нем в том числе представлены 125 фактов из жизни первого в Сибири инженерного вуза. То, что вы вряд ли знали о великих профессорах и выпускниках ТПУ, от Обручева до Никитина, от Кижнера до Камова, – в обзоре РИА Томск.
    621
  • 13/05/2021

    12 мая – День женщин в математике (ВИДЕО)

    ​Математический центр ТГУ выпустил видеоролик, рассказывающий о выдающихся женщинах-математиках.  В 2018 году Международный математический союз принял решение объявить 12 мая Днём женщин в математике.
    2311
  • 10/06/2021

    Россия в 2024 году впервые примет главный европейский научный симпозиум по вопросам «цифры» на химическом производстве

    Россия в 2024 году впервые примет Европейский симпозиум по компьютерной инженерии процессов (ESCAPE). Это главное научное событие в Европе, посвященное современным цифровым технологиям в химической инженерии.
    789
  • 05/10/2016

    Томские ученые впервые в России напечатают на принтере образцы компьютерных дисплеев

    ​Томские ученые планируют к 2017 году напечатать на принтере первые отечественные образцы дисплеев из "чернил", созданных российскими химиками на основе органических полупроводников, сообщили в пресс-службе Томского госуниверситета (ТГУ).
    1570
  • 01/09/2021

    Диплом за лучший доклад, подписание соглашения о сотрудничестве, участие в выставке и круглые столы: ТУСУР на форуме «Армия — 2021»

    Делегация Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники приняла участие в международном научно-техническом форуме «Армия — 2021». Сотрудники университета провели несколько круглых столов, выступили на пленарных заседаниях, подписали соглашение о сотрудничестве.
    343