自動化無損檢測技術(shù)及其應用

解 勇，肖 飛

（遼寧遼河油田澳維檢測有限公司，遼寧 盤錦 124010）

自動化無損檢測技術(shù)在我國發(fā)展時間較長，所涉及到的行業(yè)種類也十分廣泛。比如航空、航天、電子、機械、石油等等。但是面對不同領域檢測對象的不同，相關(guān)研究人員還應該對無損檢測技術(shù)進行進一步的研究，開發(fā)具有針對性的檢測方法以及檢測技術(shù)。與傳統(tǒng)檢測方法相比較，自動化無損檢測技術(shù)可以消除檢測人員主觀因素對檢測結(jié)果所產(chǎn)生的影響，提高檢測的準確性。經(jīng)過幾代科研人員數(shù)十年來的不懈研究，目前我國自動化無損檢測技術(shù)已經(jīng)具備自有知識產(chǎn)權(quán)，并取得一系列顯著成果，從根本上推動我國工業(yè)的現(xiàn)代化進程。

1 自動化無損檢測技術(shù)

1.1 自動化無損檢測技術(shù)的特點以及設計思路

自動化無損檢測技術(shù)的基本設計思路，是以已有的檢測方法、檢測原理為基礎，借助電子、計算機、機械、控制以及信號處理等技術(shù)手段，對檢測過程實現(xiàn)自動化操作。隨著第四次工業(yè)革命的開始，在研發(fā)自動化無損檢測技術(shù)時，應該及時考慮到人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，將人工智能要素適當?shù)娜谌氲阶詣踊療o損檢測技術(shù)中。由此可以看出，自動化無損檢測技術(shù)是一項融合多學科知識的綜合性研發(fā)項目。結(jié)合自動化無損檢測技術(shù)的設計思路，以及實際用途，該項技術(shù)具備以下幾個明顯的特點：一、依賴檢測方法。一些檢測技術(shù)在設計思路方面可能很容易實現(xiàn)，但是在實際應用中，與具體的檢測方法相匹配，很可能出現(xiàn)制造成本過高或?qū)崿F(xiàn)難度過大的情況；二、具有針對性。面對不同領域中的不同的檢測對象，自動化無損技術(shù)需要匹配不同的檢測方法。所以，在不同的工業(yè)領域研發(fā)以及應用自動化無損檢測技術(shù)及其檢測設備，需要制定具有針對性的設計方案，屬于典型的個例技術(shù)設計模式；三、專業(yè)性。自動化無損檢測技術(shù)的研發(fā)與應用，并不是軟件與硬件的簡單堆砌，而是在設計與研發(fā)的過程中應該充分考慮被檢測對象的基本情況，以可行性檢測方法為基礎，并將聲、光、電等檢測方法與現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動化以及一系列的相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合，才可能實現(xiàn)對檢測對象的自動化檢測；四、合理性。自動化無損檢測技術(shù)的設計與應用，必須要求科研人員具有豐富的設計經(jīng)驗。因為不同的檢測對象，對設計原理以及檢測方法有不同的要求。只有具備豐富的設計經(jīng)驗，才可以靈活應對檢測對象對檢測技術(shù)以及檢測方法所提出的不同要求，進而保證自動化無損檢測技術(shù)設計的合理性。

1.2 自動化無損檢測技術(shù)的主要類別

從廣義角度來看，對于現(xiàn)階段自動化無損檢測技術(shù)的發(fā)展，可以將其分為兩個主要類型，以下將詳細介紹兩類基于不同原理的自動化無損檢測技術(shù)。

①以點掃描檢測原理為基礎的檢測技術(shù)[1]。這類設計方法主要是將自動化無損檢測技術(shù)的各項要素，通過掃描機械與控制系統(tǒng)的技術(shù)設計，實現(xiàn)技術(shù)功能。同時，也可以使各項原材料的生產(chǎn)加工過程實現(xiàn)自動化無損檢測。當前在國際社會上有很多的相關(guān)科研人員借助于CAD、機器人或是仿真等領域的相關(guān)成果，來對自動化無損檢測技術(shù)進行開發(fā)與應用，但實際的科研成果并未達到預期，最主要的原因是自動化無損技術(shù)在檢測過程中需要接收到檢測對象的實施反饋，如果不能接收到實時反饋數(shù)據(jù)，那么計算機所形成的檢測結(jié)果并不能準確的反應出被檢測對象的實際情況。面對當今眾多的檢測方法，以超聲檢測、電磁檢測為代表的，基于點掃描檢測原理的自動化無損檢測技術(shù)，已經(jīng)得到大范圍的推廣與使用。

②基于面掃描檢測原理的檢測技術(shù)[2]。這一類檢測技術(shù)通過獲取的物理信號了解被檢測對象的實際情況。對于檢測方法、檢測系統(tǒng)的設計起到明顯的簡化作用。例如超聲導波檢測技術(shù)、x射線成像技術(shù)等?；谶m應性方面的考慮，以點掃描原理為基礎的自動化無損檢測方法相較更為靈活，適應性也更強。但是，在檢測效率方面也存在明顯的差距。所以，對于這兩類自動化無損檢測技術(shù)的研發(fā)與應用，相關(guān)工作人員還應該進一步改進二者所存在的不足。

2 自動化無損檢測技術(shù)的應用

在近20年的發(fā)展歷程中，自動化無損檢測技術(shù)在信息技術(shù)、電子技術(shù)、自動化、控制等技術(shù)發(fā)展以及支持下，得到明顯的提升。例如，現(xiàn)階段在工業(yè)領域中廣泛使用的管棒材自動化無損檢測技術(shù)、板材自動化無損檢測、復合材料結(jié)構(gòu)自動化無損檢測以及航空航天等各個領域所應用到的自動化無損檢測技術(shù)。都是自動化無損技術(shù)發(fā)展過程中的主要成果，在工業(yè)領域中自動化無損檢測技術(shù)主要應用于以下幾個方面。

2.1 原材料自動化無損檢測

“巧婦難為無米之炊”工業(yè)的發(fā)展必然要以原材料為基礎。所以，針對原材料進行自動化無損檢測對于工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。在工業(yè)生產(chǎn)中，需要消耗大量的原材料，以鋼棒制品為例，在鋼棒的生產(chǎn)過程中，科研人員結(jié)合產(chǎn)品的自身特性，充分發(fā)揮超聲以及渦流檢測方法的優(yōu)勢，實現(xiàn)對鋼棒制品的自動化無損檢測。在實際檢測過程中，可以使用超聲自動化檢測方法檢測管棒板材的質(zhì)量；使用渦流自動化檢測方法檢測薄壁管材的質(zhì)量[3]。

2.2 零部件自動化無損檢測

零部件是各類產(chǎn)品以及工業(yè)生產(chǎn)所必不可少的組成部分，所以保證零部件的生產(chǎn)質(zhì)量就是保證產(chǎn)品的整體質(zhì)量。結(jié)合零部件產(chǎn)品所具有的主要特點，對零部件產(chǎn)品進行自動化無形檢測，主要應用超聲掃描檢測方法、基于射線原理或掃描原理的成像檢測方法。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中對于重要的鑄件，工作人員會應用到超聲掃描無損檢測方法對成品質(zhì)量進行檢測。

2.3 新物質(zhì)自動化無損檢測

隨著科學技術(shù)的不斷提升以及我國可持續(xù)發(fā)展理念的號召，各行業(yè)在發(fā)展過程中正在積極探索全新的可替代原料[4]。一方面，使用新材料可以有效踐行綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念；另一方面，使用新材料可以為企業(yè)生產(chǎn)降低成本，并提升產(chǎn)品質(zhì)量。所以，面對各行業(yè)新產(chǎn)品的層出不窮，科研人員正在積極拓展自動化無損檢測技術(shù)的應用范圍。對此，除了將無損檢測技術(shù)應用于工業(yè)生產(chǎn)，該項技術(shù)還被應用到新材料的研發(fā)生產(chǎn)中，尤其是在以微結(jié)構(gòu)為特點的新型材料研制過程?？蒲腥藛T通過自動化無損檢測技術(shù)的應用，可以及時迅速高效地發(fā)現(xiàn)新材料研發(fā)過程中所存在的質(zhì)量問題，并在問題發(fā)生之后及時提出應對措施使新材料的實際使用效果滿足現(xiàn)代社會的需求。

2.4 自動化無損檢測技術(shù)的應用實例

2.4.1 焊接自動化無損檢測技術(shù)及應用

當前在工業(yè)生產(chǎn)中對焊縫進行自動化檢測所應用到的基礎原理為超聲檢測。科研人員可以基于超聲波在焊縫中的傳播規(guī)律，通過相應的技術(shù)檢測手段，判斷檢測區(qū)是否存在缺陷。在實際檢測中，為保證檢測的效率，提高檢測準確度，工作人員通常會使聲束方向與缺陷取向相垂直。生產(chǎn)產(chǎn)品的焊縫檢測必須使檢測覆蓋率達到百分之百，只有這樣才能夠保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，焊縫的自動化無損檢測對檢測方法以及檢測技術(shù)提出更為嚴格的要求。例如在實際工作中，面對圓形焊縫問題，工作人員可以采用“X、Y”兩自由度自動掃描技術(shù)，這樣既可以保證對焊縫的個位置實現(xiàn)自動化掃描，同時也可以通過成像技術(shù)準確的呈現(xiàn)出原型焊縫焊接之后的情況[5]。

2.4.2 自動化無損檢測技術(shù)在復合材料中的應用

工業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，而在工業(yè)領域中鋼鐵事業(yè)是必不可缺的組成部分。面對當前社會發(fā)展形勢，要想保證鋼鐵事業(yè)的長遠發(fā)展，就必須不斷優(yōu)化鋼鐵制造工藝。隨著科技實力的不斷提升，大量復合型材料應運而生。使用復合材料進行生產(chǎn)是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。復合材料主要應用于批量裝機過程。對此，為保證復合材料的性能，必須對復合材料的生產(chǎn)過程進行嚴格的質(zhì)量把控，應用自動化無損檢測技術(shù)對復合材料的生產(chǎn)加工過程進行檢測可以有效保證復合材料的生產(chǎn)質(zhì)量。例如對機身蒙皮進行檢測通常應用單一的檢測技術(shù)不僅檢測時間較長，而且檢測結(jié)果并不可觀面對傳統(tǒng)選擇方法，所造成的一系列不良影響及時應用自動化無損檢測技術(shù)有效提升檢測效率。例如，在生產(chǎn)過程中對復合材料進行檢測中，采用了NASA、Airbus 、MUI-20E 、Boeing、Lockheed Martin 等現(xiàn)代化先進設備，根據(jù)復合材料的各部分構(gòu)件采用適合的掃查機構(gòu)，并對其檢測技術(shù)進行了數(shù)字化控制和設計這樣更加強了檢測技術(shù)的針對性和特效性，從而能夠?qū)秃喜牧线M行全方位的檢測[6]。

3 結(jié)語

自動化無損檢測技術(shù)是一門專業(yè)依賴性很強的綜合技術(shù)所以在自動化無損檢測技術(shù)以及檢測設備的開發(fā)應用過程中科研人員必須具備深厚的知識，基礎同時結(jié)合自身豐富的實踐經(jīng)驗結(jié)合我國各行業(yè)的不同發(fā)展情況對各項檢測對象進行針對性研究經(jīng)歷數(shù)十載的發(fā)展自動化無聲檢測技術(shù)已經(jīng)取得長足的發(fā)展，并廣泛應用于我國各領域相關(guān)科研人員在接近研發(fā)自動化無損檢測技術(shù)時應該積極吸取國內(nèi)外先進的設計理念結(jié)合我國工業(yè)發(fā)展特點以及基本國情研究適宜本國工業(yè)發(fā)展的自動化無損檢測技術(shù)為我國工業(yè)的長遠發(fā)展奠定堅實的基礎。