Od základní techniky UT k pokročilému přizpůsobení na bázi umělé inteligence: transformace Extreme NDE 4.0 od Ruckus Composites

Čím více se učíte, tím více potřebujete růst.

Otázka: Co první přimělo společnosti Ruckus Composites, aby vyzkoušela ultrazvukové testování (UT)?

Shawn Small: Asi před 8 nebo 9 lety jsem začal procházet techniky kontroly kompozitů, zjišťoval jsem všechny možnosti a nakonec jsem skončil u ultrazvuku. Tehdy jsme si pohrávali s flash termografií a laserovou interferometrií a také se všemi možnými hybridními řešeními, ale chtěl jsem něco trochu konkrétnějšího. A ultrazvuk mi přišel jako opravdu jediná konzistentní metoda, se kterou jsem se setkal.

Tehdy jsme ale měli mnohem menší rozpočet, byli jsme mnohem menší firma. Tloušťkoměr 45MG UT byl to jediné, co jsme si v té době mohli dovolit, takže to byl skvělý začátek. Stále ho máme, stejně jako měřič 38DLP™, tedy jeho trochu větší verzi. A upřímně řečeno, svou práci pořád odvádějí skvěle. Jsou jednoduché, namíříte a změříte, snadné jako facka. Můžete jej nastavit a předat nevyškolenému člověku, který i tak rychle změří potřebné hodnoty.

Hned po vybalení je to pouze tloušťkoměr, ale několika doplňky z něj uděláte docela šikovný přístroj. A stále ho můžeme používat, stále s ním můžeme odhalovat vady. Není to tak komplexní, ale můžete s ním něco schválit nebo odmítnout a říct: „ano, tohle je poškozené“.

Otázka: Co přimělo společnost Ruckus k nákupu přístroje OmniScan™ SX s technologií phased array? 

Shawn: Věděli jsme, že chceme něco výkonnějšího, a chtěli jsme přejít na technologii phased array. Znal jsem spoustu výhod přechodu na tyto přístroje. Zvyšuje důvěru v naše měření. To je jedna z těch jednodušších věcí. Měříte mnohem více parametrů a díky tak vysokému rozlišení začnete skutečně lépe rozumět tomu, co se se strukturou kompozitu děje.

Interpretace dat PA vs. data průběhu signálu UT
Průběh tvaru křivky je užitečný, a pokud víte, jak jej číst, můžete z něj získat docela zajímavá data. Ale pochopit šířku, výšku a hloubku vrcholu křivky vyžaduje také hodně práce a zkušeností: co to znamená nebo jaký je význam s ohledem na strukturu? Ve srovnání s phased array systémem, který nám poskytuje vědecký, výzkumem podložený pohled, jenž nám umožňuje skutečně porozumět mechanismům poškození. Díky tak vysokému rozlišení máme komplexnější pohled na to, co sledujeme. Je také mnohem rychlejší skenovat něco pomocí phased array přístrojem než jednoměničovým snímačem.

Otázka: Proč jste nepřešli rovnou na defektoskop OmniScan™ X3, náš nejvýkonnější PA přístroj?

Shawn: Defektoskop OmniScan X3 jsme si před nákupem OmniScan SX nechali předvést. Kdybych se mohl vrátit v čase, upřímně bych tenkrát koupil model X3. Byl ale dost drahý a mimo můj tehdejší rozpočet. Je to jako být hozen do hlubokého bazénu s milionem funkcí. Takže SX byl takový poctivý odrazový můstek. A realisticky musím uznat, že stále dělá 95 % toho, co potřebujeme. Měří potřebná phased array data a umožňuje nám vše si prohlížet na obrazovce a dělat přesně to, co potřebujeme. Jen ve srovnání s druhým modelem působí trochu zastarale. Upřímně řečeno jsem si ale model SX zamiloval. Je to malý, lehký, přenosný přístroj, takže má spoustu kladů. Máme ho vždy po ruce a zaměstnanci ho pořád používají.

Otázka: Jak změnilo používání phased array přístroje způsob vaší práce?

Shawn: Umožnil nám vstoupit do světa automatického skenování. V současné době vyrábíme spoustu přenosných automatizovaných strojů a já je prostě zapojím přímo do phased array přístroje, nejprve SX nebo nyní X3, které nechám pořídit všechny ty rozsáhlé C-skeny, což je úžasné! To mi otevřelo mnoho příležitostí automatického skenování a šetří mi to neuvěřitelné množství času. Nyní mohu na svém počítači stisknout tlačítko pro spuštění a nechat ho skenovat 2 hodiny v kuse, pak se vrátím a vytáhnu si data C-skenu. A v tuto chvíli už jsem naskenoval nevím kolik tisíc kilometrů trubek z uhlíkových vláken.

Otázka: Jaké phased array konfigurace používáte ke kontrolám kompozitů?

Shawn: Používáme sadu malých vysokofrekvenčních sond. Všechno, co skenujeme, je až nepříjemně malinké. V těchto malých šestnáctiprvkových sondách používáme ty nejmenší sondy, které jsou od vás dostupné, a senzorové sítě o rozměrech 5 krát 5 milimetrů.

Spousta toho, co skenujeme, má rozměry jen stopu na stopu, nebo půl metru na půl metru, se složitým povrchem a mnoha ostrými úhly. Takže to nasadíme do CNC stroje a vyrábíme si své vlastní zpožďovací klíny, které tvarujeme a obrábíme tak, aby se dostaly do opravdu podivných míst.

Na všechno používáme hlavně 10MHz sondy. Zdá se, že užší rozteč funguje opravdu dobře. Poskytuje nám data s vysokým rozlišením, která potřebujeme, abychom se mohli podívat na pórovitost nebo dutiny v kompozitech.

Otázka: Kdy nastal bod zlomu? Proč se společnost Ruckus Composites rozhodla, že je čas upgradovat na OmniScan X3?

Shawn: Formát souboru NDE, to byl důvod číslo jedna. Software OmniPC™ je dobrý, dělá přesně to, co potřebuje. Obecně umožňuje tisícům různých lidí podívat se na tisíc různých věcí. Díky přechodu na formát souboru .nde můžeme provádět výzkum a analýzy způsobem, který dříve nebyl možný. Potřebujeme dělat mnoho analýz, ale pro společnost, jako je ta naše, představoval formát souboru velkou překážku. Musel jsem ho exportovat do Excelu a pak jsem narazil. Excel je v pořádku, ale když máte tolik vrstev ve struktuře datového souboru typu pole, nemůžete ho používat. Zdržovalo nás to. Nevyužívali jsme příležitosti skutečně se ponořit do hlubší, automatizované analýzy.

Nyní si s formátem souborů NDE píšeme všechny vlastní softwarové struktury jen pro provádění hromadné automatizované analýzy. Když dnes provádím automatizované skenování kilometrů trubek, ani se na sken nedívám. Nechám počítač, aby to udělal za mě. Zvýrazní oblasti zájmu a provádí analýzu před a po události – v případě, že se stane něco divného, a my chceme zjistit, jestli není kompozit poškozený. Stačí, abych načetl oba soubory a stiskl porovnání, a přístroj zvýrazní oblasti zájmu. Nebudu říkat, že to funguje perfektně, ale přesně takto se snažíme přístroj používat, alespoň po softwarové stránce.

Otázka: Jak hladký byl přechod na úpravu analýzy dat pomocí programovacích jazyků souborového formátu .nde (HDP5 a JSON)?

Shawn: V určitých skupinách lidí, kteří používají tyto hromadné formáty pořád — v open-source světě Linuxu — se na to podívají a řeknou si: „Jasně, to není problém.“ Nevědí, co která data znamenají, ale pokud jde o zpřístupnění dat a manipulace s nimi, zvládnou spustit řešení za 20 minut. Zatímco já používám k vytvoření vlastního softwaru ChatGPT, který mi vyplivne návrh analytického softwaru zhruba za 30 sekund.

Požádal jsem ho, aby mi pomohl analyzovat konkrétní části souboru dat, a on mi poskytl dostatečně dobré obecné informace. Protože nakonec nejde o nic jiného než o analýzu dat a číselné údaje o energii, jen umístění energie a vztah mezi oblastmi. Není to dokonalé, ale funguje to dostatečně dobře na to, abych věděl, jak postupovat dál. Neumím napsat software, ale mohu nechat napsat software umělou inteligenci.

„Neumím napsat software, ale mohu nechat napsat software umělou inteligenci.“

Otázka: Jak chcete tuto nově nabytou flexibilitu využít k dosažení cílů společnosti Ruckus Composites?

Shawn: Snažíme se ji využít k rozšíření možností oprav, protože to je jeden z nejrychleji rostoucích trhů v oboru kompozitních materiálů. Opravy infrastruktury jsou obrovským problémem a to zejména proto, že se kompozity stále více využívá automobilový průmysl. Nikdo ale zatím nejde příliš do hloubky.

Ve světě automobilů nastane obrovská potřeba odborníků a strojů. Možná pro diagnostiku přímo na místě. možná v každé karosárně, nejsem si jist. Když se ptáme, co nás čeká v budoucnosti, ve které se stále více orientujeme na specializovanou oblast nedestruktivních zkoušek kompozitních konstrukcí, je to jako věštění z křišťálové koule.

Co nám budoucnost chystá? To úplně nevím, protože obor kompozitních materiálů stále prochází tak trochu pubertou. Stále se snaží najít své místo, své směřování. Věda o materiálech se velmi rychle mění, takže budeme i nadále rozšiřovat své schopnosti v této oblasti. Opravdu mě tento svět baví, rád poznávám, proč se materiály poškozují.

Otázka: Je tato touha učit se hnací silou vašeho rychlého technologického pokroku?

Shawn: Když jdete hlouběji a hlouběji a narazíte na další překážku, říkáte si: „Tak a teď potřebujeme další stroj, abychom o tom zjistili co nejvíce.“ Pokud se jako já rádi neustále učíte a chce se neustále rozvíjet, je to přirozený vývoj.

Mohli jsme se před lety spokojit s přístrojem 45 MG, zůstat u něj a říct si: „Tohle je to, co děláme“. Ale pro člověka, který se zajímá o svět nebo o materiálové vědy, je to opravdu důležité. OmniScan X3 nám umožňuje nahlížet do neznáma.

Otázka: Proč je zkoumání neznámých stránek kompozitů ve vašem výzkumu tak důležité?

Shawn: Rádi děláme výzkum, protože kompozity jsou nově objevovanou oblastí vědy o materiálech. Už dlouho! Ačkoliv existují již 70 let, moc toho o nich nevíme. Nevíme, jak dochází k jejich poškození, nevíme, co se v nich děje z hlediska výrobních vad.

Ať už se jedná o naše cíle v oblasti zelené energie nebo infrastruktury nebo leteckého či automobilového průmyslu, kompozity mohou vše změnit. Ale stále je toho tolik, co se musíme naučit, takže existence tohoto formátu souborů nám určitým způsobem zprostředkuje hlubší porozumění materiálům. Možnost provádět ultrazvukovou analýzu více zaměřenou na výzkum bude pro komunitu materiálových věd obrovským skokem vpřed. Opravdu si myslím, že nám dává možnost lépe porozumět důvodům výskytu poruch v kompozitech a budovat lepší, bezpečnější zítřek.

Zjistěte více o výzkumu společnosti Ruckus Composites. 
 

Související obsah 

Nejčastější dotazy k otevřenému formátu NDE

Společnost Ruckus Composites kontroluje tisíce jízdních kol pomocí jednoho ultrazvukového tloušťkoměru

Stáhnout plakát: Řešení pro kontrolu kompozitních materiálů