Способ диагностики контактного оребрения

Способ диагностики контактного оребрения

Реферат

 

Изобретение относится к области изготовления оребренных труб путем крепления к ним ребер из полос методом высокочастотной сварки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа диагностики контактного оребрения, в котором для различных условий применения при высоких требованиях к чувствительности и надежности реализуют более полный набор функций контроля и диагностики. Изобретение обеспечивает расширенные возможности автоматических настройки и самодиагностики, компенсационного амплитудного слежения с управлением рефлекторной оптической и электронной составляющими чувствительности, спектрального фильтрационного контроля структуры поверхности деталей, пространственно-амплитудных, градиентно-экстремальных оценок нагрева, осадки, состояния поверхности, вибрации, скорости, уровня проплавления, дефектов геометрии соответственно деталей, сварного соединения и шва, оценок состояния функционирования сварочного оборудования, а также обнаружения недопустимых дефектов несплошности, перегрева, нормы, непровара, корреляционного термограммного контроля твердости. При этом представляют пространственно-амплитудные (экстремумы, градиенты), пространственно-геометрические (центральные области, площади, объемы, расстояния, связность, разветвленность) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или центр, площадь, средний радиус совокупности условно-точечных объектов) информативные данные обнаружения и распознавания характеристик формообразования сварочного процесса и функционирования обеспечивающего сварку оборудования. 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления оребренных труб путем крепления к ним ребер из полос методом высокочастотной сварки.

Известен способ изготовления оребренных труб воздухоохладителей (авт.св. , SU, 151182, кл. B 21 C 37/22, 1962), использующий наматывание и приварку ленты с помощью индуктора тока высокой частоты.

Недостатком известного способа является отсутствие контроля качества сварного шва.

Наиболее близким к изобретению является способ диагностирования (авт.св. SU, 837675, кл. B 23 K 13/08, 1981), в котором оптически формируют суммарный поток инфракрасного излучения (ИИ) определенной зоны визирования теплового следа нагрева свариваемых деталей, трубы и оребряющей ленты, преобразуют излучение в электрический сигнал, сравнивают его с заданным пороговым уровнем.

Ограничения в применении известного способа состоят в отсутствии диагностики: сварного соединения, состояния оборудования, геометрии и структуры дефектов.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа диагностики контактного оребрения, в котором благодаря изменению приемов, операций, условий контроля и анализа характеристик формообразования сварного соединения и дефектов обеспечивается получение следующего технического результата.

Для различных условий применения при высоких требованиях к чувствительности и надежности реализуют более полный набор функций контроля и диагностики процесса сварки. Обеспечивают расширенные возможности автоматических настройки и самодиагностики; компенсационного амплитудного слежения с управлением рефлекторной оптической и электронной составляющими чувствительности; спектрального фильтрационного контроля структуры поверхности деталей; пространственно-амплитудных, градиентно-экстремальных оценок нагрева, осадки, состояния поверхности, вибрации, скорости, уровня проплавления, дефектов геометрии соответственно деталей, сварного соединения и шва, оценок состояния функционирования сварочного оборудования, а также обнаружения недопустимых дефектов несплошности, перегрева, нормы, непровара; корреляционного термограммного контроля твердости. При этом представляют пространственно- амплитудные (экстремумы, градиенты), пространственно-геометрические (центральные области; площади, объемы; расстояния; связность; разветвленность) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или центр, площадь, средний радиус совокупности условно-точечных объектов) информативные данные обнаружения и распознавания характеристик формообразования сварочного процесса и функционирования обеспечивающего сварку оборудования.

Поставленная задача решается тем, что в способе диагностики контактного оребрения, включающем оптическое формирование суммарного потока инфракрасного излучения определенной зоны визирования теплового следа нагрева свариваемых деталей, трубы и оребряющей ленты, преобразование излучения в электрический сигнал, сравнение его с заданным пороговым уровнем, согласно изобретению формируют термовоздействия инфракрасным излучением на объекты диагностирования, частотно фильтруют инфракрасное излучение и по нему определяют состояние поверхности, загрязнение деталей и сварного соединения, электрические преобразования осуществляют термодатчиком с точечной термочувствительной поверхностью восприятия тепловых сигналов, с формированием из них электрического сигнала U_i, где i-номер точечного элемента, накапливают временные, пространственные изменения амплитуд исходных сигналов, плоскостно их размывают и преобразуют в градиентно-экстремальные сигналы путем моделирования дифференциального уравнения теплопроводности, учитывают влияние колебаний напряжения электрической питающей сети на диагностируемые градиентно-экстремальные сигналы, по суммарному градиентно-экстремальному электрическому сигналу U областей с термочувствительных элементов датчика при включении тока определяют наличие сварочного процесса, контролируют подходы к завариваемым стыкам, к окончанию одной из свариваемых деталей, обнаруживают износ, неисправность узлов оборудования и токоподводов, экстраполяционно прогнозируют их, определяют амплитуду, частоту вибраций свариваемых деталей и соединения, узлов сварочного оборудования, оценивают возможность и контролируют достижение перегрева, нормы, непровара сварного соединения, интегрированием по заданному, полученному экспериментально для данной технологии, времени остывания сварного соединения определяют непровар, норму, перегрев, по динамике движения градиентно-экстремального сигнала U_i реперных областей свариваемых деталей и оборудования диагностируют аномальные характеристики, преимущественно скорость движения, по плоскостному распределению градиентно-экстремальных сигналов U_i при наличии локальных пороговых аномалий визируемых областей контроля определяют места износа, неисправности сварочного оборудования, по градиентным уровням перпендикулярно стыку свариваемых деталей вдоль трубы контролируют требуемую симметрию нагрева, определяют осадку, геометрические дефекты, в том числе тарельчатость, гофр, прогнозируют уровень проплавления, определяют уровни адаптивного управления им, по градиентным пороговым превышениям вдоль стыка контролируют возможность появления дефектов структуры, совпадением термоградиентных кривых остывания одного из эталонных по твердости, и контролируемого участка детали или сварного соединения оценивают твердость, квантуют и бинарно преобразуют с получением позитивного U_i (1,0) или негативного U_i (0,1) контрастов градиентно-экстремальные сигналы диагностируемых объектов, преимущественно визируемых областей дефектов несплошности, локальным перегревом в процессе охлаждения или изменением типа контраста в процессах нагрева и охлаждения или охлаждения с переходом от негативного U_i (0,1) к позитивному U_i (1,0) контрасту распределения градиентно-экстремальных сигналов обнаруживают поверхностные, внутренние дефекты несплошности деталей и сварного соединения, по распределению позитивного контраста U_i (1,0) определяют геометрические центры, траектории скелетов, местоположение, разветвленность узлов протяженных траекторий, изменение направления траектории, площадь, объем, протяженность, конфигурацию, ориентацию, скорость, направление движения, статистические оценки распределения объектов, по распределению негативного контраста U_i (0,1) определяют замкнутость траекторий, конфигураций объектов, расстояния между ними.

На фиг. 1 представлена блок- схема устройства термосенсорной диагностики (ТД), реализующего заявляемый способ для примера контактной сварки спирального оребрения труб (СОТ), поясняющего одну из возможных реализаций способа в контуре проведения технологического процесса с расположением зон визирования тепловых следов формообразования.

В таблице показаны характеристики диагностирования и визирования ТД СОТ.

На фиг. 2 - иллюстрация функциональной структуры ТД в техпроцессе СОТ.

На фиг. 3 - пример структурно-временных процессов ТД СОТ.

На фиг. 4 - пример информационной структуры ТД СОТ.

На фиг. 5 - блок-схема основных взаимосвязей операционных преобразований ТД СОТ.

На фиг. 6 - алгоритм А1 термосенсорных диагностических оценок амплитудных изменений ТД СОТ.

На фиг. 7 - алгоритм A2 диагностирования тепловых образов по тепловым следам ТД СОТ.

Предусматривается учет дистанционной передачи ИИ посредством световодов, в частности зеркальных отражателей или световолоконных эндоскопов (для упрощения на фиг. 1 не показано).

В контуре блок 1 (фиг. 1) технологического процесса включает систему управления сваркой 1.1, в качестве которой могут использоваться такие объекты, как различные автоматизированные системы, наладчик при их настройке или рабочий-сварщик. Кроме того, в состав блока 1 входят: источник тока высокой частоты 1.2 с кондукторами 1.2.1, 1.2.2 контактного токоподвода свариваемой детали; привод 1.3 ленты; привод 1.4 сварочного давления осадки (в том числе прижимной ролик); привод 1.5 трубы; система охлаждения 1.6; оребряющая лента 1.7; оребряемая труба 1.8; сварное соединение 1.9; сварной шов 1.10; возможные дефекты геометрии (ДГ) 1.11 и дефектные структуры 1.12. Соответственно визируются зоны контроля: на 1.7-ZI, на 1.8-Z2, на 1.9-Z3, на 1.10-Z4.

Объекты пассивного визирования 1.1-1.12 (фиг. 1, таблица) в процессе СОТ или внешнего дополнительного нагрева (активное визирование) обладают тепловыми следами 2 теплового образа процесса плавления, диагностирование состояния которого является целью ТД.

Термосенсорное диагностическое устройство 3 включает рефлекторный оптический блок 4, вспомогательный излучатель 5, пространственно-временной фильтр 6, спектральный фильтр 7, термодатчик излучения 8, с точечными поверхностными термочувствительными элементами i, основной излучатель 9, датчик температуры среды 10 (составляющие оптико-электронный канал, визируемый на зоны тепловых следов 2 непосредственно или через световод, причем таких каналов в устройстве 3 может быть несколько), а также операционный блок 11, регистратор 12. Кроме того, в устройство 3 может входить привод 13.

Для надежной защиты от искр, выплесков при настройке и выборе режимов перед оптико-электронным(и) каналом(и) может быть поставлен(ы) пропускающий(е) ИИ, например сеточный(е) экран(ы) из высокотеплопроводного металла (на фиг. 1 для упрощения не показаны).

Рефлекторный оптический блок 4 представляет собой зеркальный объектив с основной площадью восприятия теплового следа 2 и с областью, открытой для пропуска вспомогательного излучения излучателя 5. Оптическая ось этой области совместима с оптическими осями аналогичных пропускающих областей фильтров 6 и 7 и воспринимающей области термодатчика 8, геометрия которых подобна геометрии блока 4. Основная функция блока 4 состоит в формировании на фильтрах 6, 7 и термодатчике 8 излучения от теплового следа 2 или излучения от основного излучателя 9 одновременно с пропусканием вспомогательного ИИ от излучателя 5. В состав блока 4 может входить привод 13, электрически управляемый блоком 11 для фокусировки и ориентации. Вспомогательный излучатель 5 электрически подключен к блоку 11 и оптически ориентирован на вспомогательную область термодатчика 8 через соответствующие области блока 4 и фильтров 6, 7.

Инфракрасный излучатель 5 для различных задач в разное время по программе блока 11 обеспечивает функции начальной и текущей калибровки, тестирования и гетеродинирования.

Пространственно-временной фильтр 6 электрически управляющим входом соединен с блоком 11 и оптически соосно расположен между излучателем 5, блоком 4 и фильтром 7. Он реализуется многоэлементной, в частности, жидкокристаллической структурой с оптической прозрачностью в зависимости от величины и геометрии подачи на электроды соответствующих элементов потенциалов с блока 11. В набор управляющих функций фильтра 6 входят: обтюрация, расфокусировка с использованием корреляционной оптической фильтрации; электронное вращение полосового фильтра относительно оптического центра изображения входного излучения с шириной полос пропускания и перекрытия, информативной для определенных условно статических (на время операционного преобразования) или движущихся объектов контроля; формирование вращаемого относительно совмещенных центров изображения конфигурации одного из эталонных объектов по отношению к распознаваемому.

Спектральный фильтр 7 электрически соединен входом с выходом блока 11 и оптически соосно расположен между фильтром 6 и термодатчиком 8. Функцией фильтра 7 является спектральная фильтрация входного излучения с возможным управлением от блока 11.

Термодатчик излучения 8 электрически соединен с блоком 11 с возможностью управления чувствительностью, контрастом и оптически расположен между фильтром 7 и излучателем 9. На пути проходящих через фильтр 7 основного визируемого от блока 4 и вспомогательного от блока 5 ИИ. Назначение датчика 8 - пространственно-временное преобразование в электрические сигналы основного и вспомогательного ИИ.

В зависимости от конкретных задач сварки и исполнения оптико-электронных каналов термодатчик 8 может быть выполнен в следующих видах.

Как отдельные термоприемники, в том числе пироэлектрические, обычные или позиционно-чувствительные модули ИИ, ориентированные по объектам визирования (см. табл. 1 и фиг. 1): окрестности Z1, токоподвода 1.2.1 на 1.7; окрестности Z2 1.2.2 на 1.8: зона Z3 сварного соединения 1.9: зона Z4 сварного шва 1.10: зоны Z_i соответственно оборудования 1.1-1.6.

Отдельные каналы визируются на контролируемые поверхности 1.1-1.5 и могут быть упрощенными (например, содержат только термодатчик 8, с пироприемником или пироэлектрической линейкой). При узкой специализации в термодатчике 8 используются двухплощадочные пироэлектрические модули с ориентацией вторых площадок на визируемый излучатель 5, с условным центром, располагаемым по оси траектории шва в свободной области (не обязательно в центре) визирования.

Как многоэлементные структуры полупроводниковых чувствительных элементов обнаружения и распознавания объектов ИИ с электронным сканированием перечисленных областей и зон визирования. Как комбинация позиционно-чувствительных модулей обнаружения и многоэлементных структур распознавания объектов ИИ.

Как совмещение фиксированных по визированию модулей и структур с дополнительным исполнением многоэлементных структур поискового визирования (блок 4 с приводом 13) дефектов в зонах 31- 34.

В ряде случаев для поискового визирования целесообразна подобная зрительной структура с более частым расположением элементов к кольцевой области, внутри пропускающей ИИ излучателя 5.

Возможно объединение фильтров 6, 7 и термодатчика 8 в единую полупроводниковую структуру, что хотя и сложно технологической проработкой на начальном этапе, но имеет преимущества в обеспечении надежности, весе, габаритах, технологичности и в конечном счете снижении цены при серийном изготовлении.

Инфракрасный излучатель 9 электрически соединен с блоком 11 и оптически ориентирован, как показано на фиг. 1, на блок 4. Функции излучателя 9 в разное время составляют: начальную и текущую калибровку, тестирование, гетеродинирование, активное визирование направления на объект, обеспечение спектральных оценок и основное - импульсную или непрерывную генерацию ИИ при сканировании контролируемого объекта.

Датчик температуры среды 10 подключен выходом к операционному блоку 11 и реализуется на базе контактного полупроводникового термоприемника, формирующего абсолютные значения температуры.

Операционный блок 11 представляет собой компьютер с интерфейсными узлами сопряжения на аналоговых входах и выходах. В конкретных специализированных применениях возможна микропроцессорная или аналоговая реализация блока 11. Обеспечиваемые программно и связями с блоком 1, с излучателями 5, 9, с фильтрами 6, 7, с термодатчиками 8, 10 с регистратором 12 функции блока 11 состоят в преобразованиях: исходной настройки с учетом визирования и фокусировки на информативные области и зоны; амплитудного слежения по калибровке чувствительности, по оценке излучательной способности объекта и потерь поглощения пропускающей средой; корреляционно- термограммной оценки твердости, обработки сигналов КС, распознавания информативных условно точечных и протяженных объектов по их оценкам преимущественно на основе далее рассматриваемых базовых моделей.

При формировании оценок обнаружения исходных объектов формирования (точечных, одно-, двух- и трехмерных, сводящихся к двухмерным сечениям; на время преобразования условно статическим и движущимся; различных характеристик площади и геометрии; преимущественно инвариантных к масштабу и положению в поле изображения; контрастного позитивного или негативного фона) базовая модель имеет вид при условно статической на время быстродействующей реализации (1) области задания с коэффициентом преобразования К сигналов исходного изображения E (x,y) в сигналы преобразованного изображения И (x,y) с координатами X, Y.

Коэффициентами а, b соответственно моделируют накопление, размытие сигналов. Таким образом с учетом коэффициентов a, b, k могут сглаживаться малоразмерные, импульсные помехи на исходном E(x,y) во времени t. Базовая динамическая модель имеет вид с движущейся областью задания и проекциями векторов скоростей V_x на горизонтальную ось X, V_y на вертикальную ось Y.

Однозначность базовых моделей (1) и (2) определяется начальными условиями И₀ = E(x,y) и граничными условиями Исходные E(X,Y), представляющие обычно сигналы тепловых изменений с выходов пироприемников термодатчика 8, динамически преобразуются в градиенты И(X, Y) с информативным дублирующим представлением информации об амплитуде и соответствующей ей площади растекания исходного воздействия.

Рассмотренные мощные фильтрационные преобразования (1), (2) позволяют существенно отстроиться от изменяющейся излучающей способности, теплофизических характеристик материалов и теплоотдачи, значительно искажающих результаты термоконтроля ИИ.

Показанные в различных формах уравнения теплопроводности модели (1) и (2) линейны при непрерывной, изотропной области задания, с независимостью физических свойств модельной среды от коэффициентов а и b в границах X_о-X_г, Y_о-Y_г кадра изображения. Тем самым они корректны и имеют доказательства существования, единственности, устойчивости решения. Такое решение с высоким быстродействием и несложной программно-технической реализацией может быть получено с помощью интеграла свертки, т.е. с использованием известных методов и средств оптической и электронной расфокусировки. Возможна также реализация методами цифрового, аналогового, квазианалогового (эквивалентного по результатам) моделирования с помощью конечно-разностной аппроксимации, с использованием фундаментального решения Кельвина и др.

Для сложных зашумленных информационных массивов универсальная программная компьютерная или специализированная программно-микропроцессорная реализация в блоке 11 базовых моделей (1) или (2) позволяет с повышенной точностью и эффективностью формировать закономерности накопления и размытия накопленных сигналов.

Регистратор 12 электрически подключен к выходу операционного блока 11 и определяется, в частности, средствами компьютерной реализации отображаемых от блока 11 характеристик объекта и сигналов управления. Регистратор 12 призван обеспечить настройку, регулировку, наглядность результатов выполняемых основных функций устройства.

В отдельных случаях конкретных применений устройство 3 может быть существенно упрощено за счет соответствующих конструкций термодатчика 8, блока 4 и привода 13 (вплоть до отсутствия, при этом электронное сканирование с достаточной эффективностью блока 4 и чувствительностью датчика 8 имеет преимущества в обеспечении надежности), отсутствия фильтра 6 с перенесением его функций на программную обработку в блок 11.

Реализация базовых преобразований (1) и (2) различными способами также увеличит гибкость обеспечения универсальных возможностей устройства. Так, оптическая расфокусировка может реализоваться блоками 4, 11 посредством привода 13. Однако она связана с введением только Гауссова расфокусирующего преобразования и энергоемкими операциями.

Эквивалентное расфокусировочное преобразование исходного излучения можно получить периодической подачей на условно центральные чувствительные элементы двухплощадочных (многоплощадочных) пироэлектрических элементов термодатчика 8 вспомогательного гетеродинного излучения с излучателя 5.

Оптическая корреляция, использующая расфокусирущие маски в фильтре 6, управляемом блоком 11, может быть более универсальной и быстродействующей, но связана с относительной сложностью изготовления фильтров.

Вместе с тем, в наиболее полных объемах аппаратурно-программное использование блоков 4, 11, излучателей 5, 9, фильтров 6, 7, термодатчиков 8, 10, регистратора 12 и привода 13 как для начальных преобразований и базового моделирования, так и для обеспечивающих операционных преобразований существенно увеличит возможности устройства и упростит программную обработку.

Визирование согласно примеру на фиг. 1 может осуществляться на стадии настройки, отработки технологических режимов. При этом на образцах при отработке режимов в различных ракурсах могут использоваться все зоны Z1-Z4.

Для наблюдения и геометрической оценки в зонах Z1-Z3 может применяться как пассивный прием излучения, так и активная подсветка (с помощью излучателя 9), а также и прием в различных частях фильтра 7 и чувствительных элементов термодатчика 8.

Может быть использована автоматическая регулировка оптико-электронного канала и режима активного визирования с помощью управляемого приводом 13 объектива 4. Это целесообразно в ряде случаев при уточняющем сканировании места предварительно обнаруженного градиента экстремума дефекта несплошности.

С учетом выполняемых функций и преобразований визируемые сигналы подлежат сканированию по термочувствительным элементам i или суммированию по ним с визированием областей свариваемой конструкции для плоскостей разных сочетаний координат X, Y, Z.

Зона Z_j с маркерным чернением ( 1, нанесенным, например, краской) на локальной области системы 1.4 используется для визирования движения при осадке.

Площадь визируемой области, расстояние до нее и угол визирования (с учетом закона Ламберта) выбираются из условий достаточной чувствительности и помехозащищенности (в первую очередь от перегрева, брызг расплавленного металла и других вредных для оптоэлектроники термохимических воздействий) по конкретным технологии, динамике движения или временного режима сварки.

При автоматической регулировке оптикоэлектронных каналов устройства, имеющей преимущества при поиске дефектов несплошости на протяженных участках контроля, используют фокусирующее обострение от преобразования (1) для определения фокусного расстояния до объекта. В этом случае целесообразна и автоматическая поисковая оптическая ориентация на обнаруженный объект по его центру.

В соответствии с ориентированной на ТД классификацией дефектов (07) и конкретизаций таблицы по отдельным технологиям ТДСОТ определяется следующим.

Информативными признаками трещин (08 таблица) являются их форма (наличие острых краев), размеры, опасная ориентация, разветвленность, расстояния между ними. Особо информативные признаки скоплений, пор, раковин - математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратическое отклонение или расположение, площадь и средний радиус совокупности дефектов на плоскости.

Рассмотренные согласно табл. 1 и фиг. 1 зоны областей и способы визирования соответствуют в различных сочетаниях функциям Ф1-Ф5 диагностирования в широком смысле и ФЗ - в узком по объектам 01-09.

Представленный пример функциональной схемы ТД технологического процесса контактного СОТ на фиг. 2 позволяет совместно с табл. 1. выделить совокупность функциональных элементов и блоков ТД 14, обеспечиваемой устройством 3 с операционным блоком 11.

Ими являются для ленты 1.7 (Z1), определяемые нагревом Н: износ И 1.2.1 по функциям Ф1-Ф5; оценки вибрации В (Ф2-Ф5); состояния поверхности СП, скорость Ск, твердость Т, дефекты структуры ДС (Ф2-ФЗ).

Подобно 1.7 для трубы 1.8 (Z2): Н, И 1.2.2 (Ф1-Ф5); В (Ф2-Ф5); СП, Ск, Т, ДС (Ф2,ФЗ).

Для сварного соединения 1.9 Z3: нагрев Н, осадка Ос (Ф1-Ф5); состояния поверхности СП (Ф2-Ф4); вибрации В (Ф2-Ф5).

При диагностировании оборудования по Zi оценивается его функционирование Ф0 по Ф1-Ф5 для блоков 1.1-1.6. Причем определяющим надежность технологической системы и соответственно качество сварного шва 1.10 (Z4) является функционирование системы охлаждения 1.6 (нагрев Н, износ И. состояния поверхности (загрязнения) СП, вибрации В).

Для сварного шва 1.10 (Z4) определяются: дефекты геометрии ДГ и структуры ДС, уровень проплавления УП (Ф1-Ф5); твердость Т (Ф2-Ф5).

Выявленные согласно фиг. 2 функциональные блоки и диагностируемые состояния технологического процесса позволяют выделить структурно-временные процессы этапов ТД СОТ (фиг. 3).

Определяющими ТД результатами разработанной технологии (блок 15) являются оценки: интенсивности подводимой энергии Э нагрева Н (1.7-1.9) и осадки Ос (1.7); износа и функционирования оборудования Ф0 (1.1-1.6); состояния поверхности СП (1.7-1.10); вибрации В (1.1-1.10); скорости Ск (1.3-1.8); твердости Т (1.7, 1.8, 1.10); дефектов геометрии ДГ (1.9, 1.10); дефектов структуры 1.7 (1.10); уровня проплавления УП (1.10). Полученные в блоке 15 результаты должны учитывать производственные изменения (блок 16), условно разделяемые по скорости изменений.

Возможные наиболее быстрые изменения питающей сети в блоках 1.1 -1.6 согласно блоку 17 определяют Н, В, Ск, ДГ, ДС, УП, ФО в 1.7- 1.10.

Предполагаемые отклонения геометрии и структуры деталей 1.7, 1.8, сварного соединения 1.9 и шва 1.10 согласно блоку 18 характеризуют обычно более медленные производственные изменения, происходящие со скоростью сварки.

Они определяются: загрязнениями, характеризующими состояние поверхности СП и влияющими на Т, ДГ, ДС, УП, ФО; вибрацией В, влияющей на Н, Ос, Т, ДГ, ДС, УП, ФО; твердостью Т, связанной с Н, Ос, И, В, ДГ, ДС, УП, ФО; дефектами геометрии ДГ, характеризующими Н, Ос, И, В, Сг, УП, ФО; дефектами структуры, связанными с Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, УП, ФО.

Существенно более медленными являются производственные изменения износа (блок 19). Это, во-первых, износ И токоподводов 1.2.1, 1.2.2, связанный с Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, ФО. Во-вторых, износ И, функционирования оборудования ФО, связанные с Н, Ос, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, УП, ФО.

Пример использования ТД в разработке технологии (блок 15) с учетом производственных изменений (блок 16) СОТ может позволить посредством термосенсорного устройства 3 (блок 14) адаптивно управлять через систему управления 1.1 сварочным процессом. При этом могут быть достигнуты максимальная технологичность, необходимое качество сварного шва 1.10 по рациональному уровню проправления УП и допустимому уровню дефектов геометрии ДГ и структуры ДС.

Реализация рассмотренных функций ТД согласно условного (хотя бы по разделению плоскостных и временных состояний) примера информационной структуры ТД СОТ на фиг. 4 состоит в следующем.

На входе термосенсорного устройства 3 подлежат визированию: зоны Zi оборудования 1.1-1.6; зоны Z1-Z4 свариваемых деталей 1.7, 1.8 и сварного соединения 1.9 ; сварного шва 1.10.

В результате ТД должны формироваться информативные данные о плоскостных состояниях (блок 20): деталей 1.7, 1.8 с оценкой нагрева Н, осадки Ос, состояния поверхности СП, твердости Т, дефектов структуры ДС; износа И токоподвода 1.2.1, 1.2.2 и функционирования оборудования 1.1-1.6; сварных соединений и шва 1.10 с оценкой нагрева Н, дефектов геометрии ДГ и структуры ДС. А также о временных состояниях (блок 21): вибрации В (1.1-1.10); скорости Ск (1.3-1.8); твердости Т (1.2, 1.8, 1.10); сварного соединения 1.9 с оценками Н, Ос, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, ФО; сварного шва 1.10 в сопоставлении с диагностическими характеристиками деталей 1.7, 1.8 сварного соединения 1.9, оборудования 1.1-1.6 и циклами работы персонала, выполняемой программы и т.д.

Данные о плоскостных (блок 20) и временных (блок 21) состояниях на этапе разработки технологии (блок 15) определяют статистическую обработку (блок 22), оперативное управление (адаптивное для автоматизированных процессов) Ф в системе 1.1 и само производство (блок 16) сварной конструкции 1.10.

Получение информации о плоскостных и временных состояниях определяется взаимосвязью операционных преобразований ТД СОТ, показанных на условном по классификации примере фиг. 5.

Вспомогательный блок 23 спектрально-амплитудных преобразований характеризует посредством спектрального оператора градиентного сигнала Г(Hк) состояние (загрязнение) поверхностей СП (Ф2-Ф4, 1.7-1.10) деталей, определяющее излучающую способность (x, y, z, t; Ф2; 1.1-1.10) и причины дефектов (Ф4) для возможного их устранения (Ф5). Уровень излучающей способности уточняет амплитудную и амплитудно-временную информацию (блоки 24,25).

Функцией базового блока 24 являются амплитудные термооценки (Ф1-Ф5): нагрева Н, функционирования оборудования ФО (1.1-1.6), осадки Ос (1.7), (1.2.1,1.2.2), полученных посредством реализации по (1) из E(x,y) оценок приращений градиента Г или площади П(S) визируемой области Zi; нагрева Н (1.7-1.9), дефектов геометрии ДГ (1.9, 1.10) - посредством реализации по (1) оценок симметрии приращений относительно стыка по sign Г(x,y), sign П(x,y); дефектов структуры ДС (1.7-1.10) - посредством реализуемых по (1) оценок приращений Г(x,y), П(x,y).

Амплитудно-временные термооценки в блоке 25 могут разделяться по нагреву и по охлаждению.

Термооценки нагрева: быстрые изменения вибрации В и определяемого ими функционирования оборудования ФО посредством оценок реализуемых по (1) градиентов Гн(t) и (или) соответствующих им площадей Пн(t).

Причем если непосредственно определяющие термооценки колебания напряжения питающей сети просто измерить электрически, то сложные колебания режимов в 1.1-1.9 определяются посредством реагирующих на термоизменения в пространстве и во времени пироэлектрических преобразований. При этом для оценок охлаждения рационально термоизмерение контактным или бесконтактным датчиками, а для скорости - пироэлектрически, посредством оптико-электронного канала устройства 3. Тем самым контролируется температура, скорость, расход охлаждающей жидкости.

Термооценки охлаждения определяют корреляционную оценку твердости по максимальному совпадению кривых охлаждения контролируемой Г(t) и эталонной Гэ(t) твердостей, визируемых реперных точек или сводящихся к ним интегральных оценок зон Z1(1.7), Z2(1.8), Z4 (1.10). Термооценки охлаждения позволяют оценить также уровень проплавления УП (1.10), определяемый по временному накоплению в пределах зоны Z4 суммы полученных по (1) точечных градиентов Г.

Блок 26 преобразует исходные амплитудные сигналы к нормированному уровню E(x, y), далее везде, если не оговорено обратное, позитивного контраста U_i(1,0) (высокий уровень 1 - объект, низкий 0 - фон), достаточного по амплитуде для последующих преобразований на базе (1) и (2), которые пространственно используются в блоках 27-31.

Блок 28 представляет собой геометрические оценки: нагрева Н 1.7-1.9(31-33); осадки Oc1. 7(33); износа И 1.2-1.6(3i); состояния поверхности 1.7-1.10(31-34): твердости T1. 7,1.8,1.10(31,32,34); дефектов геометрии ДГ1.9(33), 1.10(34); дефектов структуры ДС 1.7(31), 1.8(32), 1.10(34); уровня проплавления УП1.10(34); функционирования оборудования ФО 1.3-1.6(3i). А также операторы геометрических оценок: площади П; связности (замкнутости) Св; конфигурации К; центрального (скелетного) преобразования Ц, которое может определить блок 27 нормирования площади; узлов У; изменения направления траектории ИТ.

Блок 29 оценок взаимного положения на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади (в ряде случаев нормирование по площади необязательно) представляет оценки Н, Ос, И, ДГ, ДС, СП, Т, УП, ФО, определяемые оператором расстояния Р, например, между траекториями Ц скелетов трещин, скоплений дефектов или между реализациями случайного процесса, распознаваемыми на принадлежность к определенному из диагностируемых состояний. А также оценки, определяемые оператором ориентации Ор, например, распознавания опасного направления траекторий трещин, скопления дефектов.

Блок 30 на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади (в ряде случаев нормирование по площади необязательно) представляет в виде использования операторов оценок скорости Ск и направления движения НД для 1.3-1.10 основные динамические оценки; осадки Ос; износа И; функционирования оборудования ФО; дефектов геометрии ДГ и структуры ДС; реализации случайного процесса для распознавания диагностируемых состояний.

Блок 31 на основе нормирования от блоков 26 и 27 амплитуды и площади представляет в виде операторов М, Д, вероятностные оценки: например, скоплений пор, раковин; реализации случайного процесса формирования распознаваемых состояний по всем или отдельным функциям Н, Ос, И, СП, В, Ск, Т, ДГ, ДС, УП, ТО.

В дополнении к фиг. 5 в таблице даны классификация и взаимосвязи рассматриваемых функций и преобразований ТД СОТ.

Представленный фиг. 6 алгоритм A1 термосенсорных диагностических оценок амплитудных изменений содержит кроме амплитудных градиентно-экстремальных оценок все рассмотренные на фиг. 5 операционные преобразования. Сущность показанных на фиг. 6 и на фиг. 5, в блоках 24, 25, 28-31, операторов, реализующих преобразования (1), (2) из нормированного E(x,y), состоит в следующем.

Исходные нормированные блоком 26 по амплитуде сигналы ТД СОТ преобразуются оператором площади П (что, например, у подповерхностного дефекта соответствует объему). Он частично дублирует на плоскости амплитудные сигналы Г, фиксируя в заданный момент времени амплитуду центральной области объекта, пропорциональную площади растекания входного E(x,y).

Оператор связности Св характеризуется пороговым пропусканием от замкнутого внутреннего выреза сигналов, меньших фона после преобразования (1) исходного негативного контраста объекта E(x,y), где фон представляется высоким уровнем, а объект - нулевым. Наличие такого сигнала определяет замкнутость, количество таких сигналов для объекта определяет его связность, а амплитуда внутри его выреза - его площадь.

Оператор конфигурации К реализуется сопоставлением представленной E(x, y), контролируемой и накладываемой на нее соосно вращением относительно ее центра эталонной конфигурации К_э с фиксированием их совпадения при наименьшем рассогласовании. Оператор предварительно нормированной по амплитуде центральной (скелетной) области Ц реализуется пороговой селекцией вершины рельефа растекания по преобразованию (1). В сплошных объектах он в итоге представляет компактную центральную область, а для протяженных участков (трещин, раковин, скоплений пор и т.д.) скелетные траектории.

Оператор узлов (разветвлений) У перед преобразованием (1) нормируемого по амплитуде и площади изображения E(x,y) исходной траектории определяется пороговой фиксацией увеличения амплитуд в месте энергетическо