توطين العيوب تحت السطح عن طريق التدفئة المنظمة باستخدام الليزر الحرارية الحرارية المتوقعة

الهدف العام من هذه الطريقة هو استخدام التسخين المنظم والتصوير الحراري عالي الدقة بطريقة غير مدمرة وغير ملامسة لتحديد العيوب تحت السطحية الموجهة بشكل عمودي على سطح عينة فولاذية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال التصوير الحراري. على سبيل المثال ، ما مدى صغر وعمق العيب من أجل اكتشافه.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا توليد حقول موجة حرارية تنتشر في مستوى المراقبة ، مما يجعل النهج شديد الحساسية للعيوب الموجهة بشكل عمودي. يتم ترتيب نظام التصوير الحراري الضوئي المسقط بالليزر على لوح التجارب العلوي على مقاعد البدلاء. خضع هذا النظام لمعظم الخطوات التحضيرية المطلوبة للاستخدام في التجربة.

على رأس مسار الشعاع يوجد مصدر الليزر. يتم دعم ألياف الليزر هذه بواسطة حامل ألياف الليزر. بعد ذلك ، يقلل التلسكوب من قطر شعاع الليزر إلى حجم مناسب لوقت لاحق في خط الحزمة.

خلف جهاز أخذ العينات ، يمتص رأس مقياس الطاقة 500 واط الكثير من طاقة الشعاع للسماح لليزر بالعمل بكامل طاقته. من جهاز أخذ العينات الشعاعي ، يستمر الشعاع عبر مرآة إلى مجموعة تطوير جهاز العرض. هذا جهاز عرض تجاري مفكك مع إزالة محركه الخفيف وعدساته.

بالنسبة للتجربة ، قم بموازاة الشعاع لدخول جهاز العرض. بعد المرور عبر جهاز العرض ، سيواجه الشعاع العينة التي سيتم تركيبها على مرحلة ترجمة التحكم في الكمبيوتر. لإكمال هذا الإعداد، احصل على عدسة ذات طول بؤري 100 مم لجهاز العرض.

قم بتوصيل العدسة بهدف جهاز العرض قبل مرحلة الترجمة مباشرة. بعد ذلك ، استخدم مصباح يدوي LED كمصدر ضوء إدخال لجهاز العرض. ضع ورقة بيضاء أمام الهدف وحركها حتى يكون هناك مستطيل مضيء حاد على الورقة يشير إلى موضع مستوى الصورة.

في هذه المرحلة ، احصل على عينة لاستخدامها في التجربة. قم بتركيب العينة في مسار الحزمة على مرحلة الترجمة الخطية المجهزة بمقبس مختبر. ارفع العينة باستخدام مقبس المختبر بحيث يتماشى الجزء العلوي مع الجزء العلوي من المستطيل المسقط.

تأكد من وجود عيب داخل المنطقة المضيئة في مستوى الصورة. بعد ذلك ، رتب للقيام بالتصوير بالأشعة تحت الحمراء عن طريق الحصول أولا على مرآة ذهبية على عمود. ستعكس المرآة الشعاع المتناثر للكاميرا.

قم بتركيب المرآة على حامل عمود بالقرب من جهاز العرض. يجب أن تعكس الحافة العلوية للعينة وأن تكون مائلة لرؤية أكبر قدر ممكن من سطح العينة. سيدخل الضوء المنعكس من المرآة إلى كاميرا الأشعة تحت الحمراء المثبتة على حامل ثلاثي القوائم.

ضعه في ارتفاع هدف جهاز العرض بحيث يرى الصورة البيضاء المعروضة عبر المرآة الذهبية. قم بإعداد الكاميرا ليتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر ، واتركها تسخن. بعد توصيل الكاميرا ببرنامج التحكم الخاص بها ، احصل على مسطرة فولاذية.

أمسك المسطرة على سطح العينة وركز الكاميرا عليها يدويا. يساعد تباين درجة الحرارة مع المسطرة الفولاذية في التركيز. اعمل على الحصول على صورة أكثر وضوحا.

تتمثل إحدى أهم الخطوات في تحقيق دقة جانبية كافية على سطح العينة. هذا مهم لأنه يجب حل خط النضوب. استخدم برنامج الليزر لضبط جهد الليزر على 10 فولت وبدء تشغيل الليزر.

العمل مع برنامج الكاميرا على العلاقة بين جهاز العرض والكاميرا. حدد قياس من الخيارات الموجودة على طول الجزء العلوي. انتقل إلى شريط أدوات قياس المناطق واختر خيار الأداة المتقاطعة.

عندما يكون الليزر قيد التشغيل ، ستكون هناك صورة حرارية. استخدم الأداة لتمييز زوايا الصورة عن طريق النقر بزر الماوس الأيسر على الإطار ثم لاحظ الإحداثيات. يجب تكوين برنامج التحكم في الكاميرا للتجربة.

ابدأ بالتبديل إلى لوحة الكاميرا. هناك ، انقر فوق الزر "جهاز التحكم عن بعد" لفتح لوحة التحكم عن بعد. هناك في القائمة المنسدلة ، اختر الخيار Process-IO.

أيضا ، انتقل للنقر على خيار المزامنة في وخيار البوابة. بعد ذلك ، أغلق القائمة. من علامة التبويب معلمات عمليات الاستحواذ، افتح قائمة الاكتساب.

اختر مزامنة خارجية من القائمة المنسدلة. قم بتوفير أسماء الملفات والمجلدات في حقل المجلد. ثم انتقل إلى حقل العد وأدخل عدد الإطارات المحسوب مسبقا وأغلق قائمة الاكتساب.

ابدأ الحصول على بيانات الكاميرا عن طريق اختيار تسجيل. في هذه المرحلة ، انتقل إلى برنامج التحكم في التجربة. انقر فوق تنشيط لتنشيط وحدة التحكم في الحركة.

بعد ذلك ، قم بتحرير موضعي البدء والنهاية بالمليمترات لتضمين العيب في الفحص. بعد ذلك أدخل السرعة بالمليمترات في الثانية. انقر فوق بدء القياس.

انقر بزر الماوس الأيسر على حقل اختيار لون المنطقة. في مربع حوار الألوان، حدد لونا لمنطقة النمط. انتقل إلى شريط أدوات الرسم واختر الأداة المستطيلة.

انتقل إلى منطقة الصورة واستخدم الأداة لإنشاء مستطيل يتوافق مع مجال بكسل جهاز العرض الذي تم العثور عليه مسبقا. تابع بالنقر فوق تحديد المنطقة. يسمح مربع الحوار بتعيين خصائص النمط المسقط.

في القائمة المنسدلة نوع الإشارة ، اختر موجة جيبية. لتحديد الموجة الجيبية، اضبط حقل إزاحة الطور على صفر درجة. [إين ديأيشن] يضبط التردد في [هرتز].

اضبط السعة على الحد الأقصى. بعد ذلك ، انتقل إلى حقل الجهد لإدخال جهد الليزر بوحدات الفولت. في الحقل، الحقل الصور لكل فترة، أدخل قيمة محسوبة مسبقا.

انقر فوق التالي. اتبع الخطوات المماثلة لإنشاء مستطيل ثان بلون مختلف في إزاحة طور 180 درجة. قم بمعاينة تسلسل الصور باستخدامها في شريط تمرير المعاينة.

ثم اضغط على ابدأ لبدء التجربة. تقوم مرحلة الترجمة بتحريك العينة ببطء عبر النطاق المختار لتعريض مناطق مختلفة للإضاءة الهيكلية المتذبذبة المتوقعة. إجمالي وقت العبور لهذه التجربة هو 200 ثانية.

أثناء تحرك العينة ، تحصل كاميرا الأشعة تحت الحمراء الحرارية على صور حرارية عند 40 هرتز. توفر هذه الصور الحرارية المتسلسلة مثالا على مجالات الموجات الحرارية الناتجة عن الإضاءة. أوقف التجربة عند الحصول على جميع الإطارات.

لإجراء المعالجة اللاحقة اللازمة، قم بتحميل إطارات البيانات في برنامج المعالجة اللاحقة. بعد تحويل البيانات، أدخل إحداثيات نقطة الإسقاط التي تم العثور عليها مسبقا. انقر فوق تحويل لوضع البيانات في نطاق بكسل جهاز العرض.

لاستخراج معلومات درجة الحرارة ، حدد خط النضوب عن طريق إدخال الإحداثيات لنقطتين. أدخل معلمات السرعة في موضع بدء العينة أثناء التجربة. أدخل أيضا معدل الإطارات لكاميرا الأشعة تحت الحمراء وتردد الموجة الجيبية للنمط.

أخيرا ، تأكد من صحة معلمات ما بعد المعالجة للبيانات. عندما تكون جاهزا، انقر فوق تقييم. يظهر موضع الكراك في الحقل المميز.

تم جمع هذه البيانات من عينة اختبار بها عيب على عمق تقريبي يبلغ 1/4 ملليمتر. تمت ترجمة العينة بمعدل 0.05 ملليمتر لكل ثانية. يمثل المنحنى الأسود درجة الحرارة كدالة للوقت ، والتي تقع على طول المحور الأفقي العلوي.

يمكن أيضا ترجمة الوقت إلى موضع على طول المحور السفلي. المنحنى الأحمر الصلب مناسب للزيادة غير المتذبذبة في درجة الحرارة. يشير الخط الأحمر المتقطع إلى موضع العيب.

فيما يلي نفس البيانات بعد المعالجة اللاحقة الإضافية. المنحنى الأزرق هو منحنى هيلبرت والعيب في الحد الأدنى. تم جمع هذه البيانات بعد مضاعفة سرعة المسح إلى 0.1 ملم في الثانية.

بالمقارنة مع القياس الأول ، فإن الاستطالة هي نفسها ولكن يتم تقليل تردد التذبذب. لاحظ أنه تم نقل العينة إلى موضع جديد ينعكس في القياسات عند استخدام البروتوكول مع عيب واحد تحت السطح ، لا يزال من الممكن تحديد موقعه ولكن مع قدر أكبر من عدم اليقين. تستخدم كلتا المخططات البيانات التي تم جمعها بسرعة مسح تبلغ 0.1 ملم في الثانية.

بعد تطويرها ، مهدت التقنية الطريق للباحثين في مجال الاختبارات غير المدمرة لاستكشاف استخدام الإضاءة المنظمة. باتباع هذا الإجراء ، يمكن استخدام أنماط إضاءة أخرى وأكثر تعقيدا للعثور على أنواع أخرى من العيوب. حتى الآن تم اختبار الفولاذ فقط ، لكن الطريقة واعدة للغاية ، خاصة بالنسبة للبلاستيك والمواد المركبة وغيرها من المواد الحساسة للغاية بسبب الضغط الحراري المنخفض المطبق.

عنق الزجاجة في الإعداد التجريبي الحالي هو حد الإجهاد الحراري لمغير الضوء المكاني. لهذا السبب علينا الانتباه إلى وقت القياس ، والذي يجب ألا يزيد عن دقيقتين إلى ثلاث دقائق. حتى الآن تم إنشاء مصدرين متكاملين للحرارة.

ولكن من حيث المبدأ ، باستخدام هذا الإعداد ، من الممكن توليد ما يصل إلى مليون مصدر حرارة والتحكم فيه ، مما يفتح مجالا آخر لتشكيل الموجة العادية التعسفية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحديد العيوب تحت السطحية باستخدام التصوير الحراري الضوئي المسقط بالليزر. لا تنس أن العمل مع ليزر الأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة من الدرجة الرابعة يمكن أن يكون خطيرا للغاية وأنه يجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء نظارات الحماية بالليزر.