胡中澤

摘要 當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械兵器、電子、造船、航空航天、石油化工等領(lǐng)域中的焊縫與鑄件等檢測(cè)業(yè)務(wù)中。其應(yīng)用效果對(duì)檢測(cè)目標(biāo)的電、磁、光、聲等特征反映具備較高的檢測(cè)效率，是評(píng)估檢測(cè)物體數(shù)目、性質(zhì)、大小、質(zhì)量位置的重要技術(shù)保證。本文通過(guò)分析當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的研究進(jìn)展，總結(jié)了近些年來(lái)無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展近況，并探討了其核心技術(shù)的進(jìn)一步研究發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】無(wú)損檢測(cè) 自動(dòng)化技術(shù) 應(yīng)用效果發(fā)展?fàn)顟B(tài)

1 無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)概述

無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)是在不影響或者不損害檢測(cè)物體使用性能的基礎(chǔ)上，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷或者異常特質(zhì)所引起的光、熱、聲、電、磁等物理反映和化學(xué)反映，檢測(cè)并描述該物體的尺寸、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、數(shù)量、類型、形狀、分布特征等一系列檢測(cè)指標(biāo)。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)極大的輔助效果，也是反映我國(guó)工業(yè)化發(fā)展條件與技術(shù)水平的評(píng)估指標(biāo)。目前無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)主要涵蓋了四種公認(rèn)的技術(shù)類型，包括：RT射線檢驗(yàn)、MT磁粉檢測(cè)、UT超聲檢測(cè)、以及PT液體滲透檢測(cè)等技術(shù)。而部分基于不同作業(yè)方式的無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)也在不斷完善與更新，如TIR熱像紅外檢測(cè)技術(shù)、LT泄漏試驗(yàn)技術(shù)、ECT渦流檢測(cè)技術(shù)、AE聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)、MFL漏磁檢驗(yàn)技術(shù)、TOFD超聲波衍射時(shí)差法檢測(cè)技術(shù)、以及RFT遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試檢測(cè)技術(shù)和ACFMT交流場(chǎng)測(cè)量技術(shù)等。

2 當(dāng)前無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的研究進(jìn)展

2.1 數(shù)字圖像自動(dòng)分析

無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用對(duì)于數(shù)字圖像自動(dòng)分析的觀測(cè)指標(biāo)具有較高要求，其對(duì)于檢測(cè)物體分析能力也是數(shù)字圖像技術(shù)的完善方向。而自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)中圖像分析能力是否具備實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性、獨(dú)立行、靈敏性、以及自動(dòng)性，都決定了無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果。當(dāng)滿足以上諸多特性之后，才能通過(guò)數(shù)字圖像的自動(dòng)分析效果支持無(wú)損檢測(cè)技術(shù)達(dá)到較高的自動(dòng)化水平。目前，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在數(shù)字圖像自動(dòng)分析方面需要通過(guò)三個(gè)步驟完成檢測(cè)任務(wù)。

（1）需要對(duì)檢測(cè)圖像進(jìn)行匹配，選取檢測(cè)舞臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)樣本，通過(guò)統(tǒng)計(jì)采集圖像的灰度特征，明確檢測(cè)指標(biāo)與檢測(cè)方向。

（2）在明確檢測(cè)目標(biāo)是否存在關(guān)鍵特征匹配度的情況下，以特征條件區(qū)分特征模型的特征參量獲取條件，并建立標(biāo)體無(wú)關(guān)特征模型匹配，以便進(jìn)行檢測(cè)物體分類匹配。

（3）明確與檢測(cè)特征存在關(guān)聯(lián)度較高的特征模型，以此模型作為描述物體檢測(cè)特征的量化指標(biāo)，并借助輔助型圖像處理軟件描述客觀的被測(cè)物體特征，以便做出檢測(cè)分析。

通過(guò)以上三個(gè)流程，被檢測(cè)物體可以通過(guò)數(shù)字圖像信息的處理過(guò)程，完成目標(biāo)樣本的特征分類，進(jìn)而提供決策條件與評(píng)估指標(biāo)，為檢測(cè)輸出實(shí)際數(shù)值提供參考。

2.2 長(zhǎng)輸管道的應(yīng)用研究方向

目前，在我國(guó)長(zhǎng)輸管道無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，已經(jīng)將無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展成為運(yùn)用多項(xiàng)綜合技術(shù)的檢測(cè)模式，依托我國(guó)863計(jì)劃的扶植取得了較高的研究成果。但是目前我國(guó)管道機(jī)器人的研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段，長(zhǎng)輸管道的自動(dòng)化檢測(cè)依然需要引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)的X射線檢測(cè)設(shè)備。當(dāng)前我國(guó)在此方向的研究成果主要為超聲檢測(cè)技術(shù)，以及管外檢測(cè)向管內(nèi)檢測(cè)轉(zhuǎn)移的技術(shù)發(fā)展方向。一方面，超聲檢測(cè)技術(shù)能夠提高天然氣運(yùn)算的長(zhǎng)距離檢測(cè)效果。此前在檢測(cè)天然氣輸送管道時(shí)，需要針對(duì)所有管道接口處進(jìn)行拍攝，其反復(fù)工作量較高，而且容易出現(xiàn)檢測(cè)漏洞遺留安全隱患。而利用超聲檢測(cè)技術(shù)，將數(shù)字化的檢測(cè)結(jié)果作為探傷X膠片的檢測(cè)方式，反而能夠提升其檢測(cè)精度，在核對(duì)程度上降低了重復(fù)作業(yè)的時(shí)間與精力。管道內(nèi)無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)可以彌補(bǔ)X射線在傳統(tǒng)探傷方法中的缺陷，從而快速檢測(cè)出管道內(nèi)壁裂紋，進(jìn)而提高檢測(cè)工作的時(shí)效性。另一方面，管外檢測(cè)向管內(nèi)檢測(cè)轉(zhuǎn)移是長(zhǎng)輸管道的檢測(cè)難點(diǎn)與重點(diǎn)。為了提高其檢測(cè)技術(shù)的效果，降低維護(hù)周期的時(shí)間占比，采取外檢測(cè)向管內(nèi)檢測(cè)轉(zhuǎn)移的方式也是對(duì)于長(zhǎng)輸管道全方位檢測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ)。而且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)加深管道檢測(cè)程度，以及提升檢測(cè)精度，可以有效提高長(zhǎng)輸管道運(yùn)行的安全性。

2.3 食品檢測(cè)方面的發(fā)展近況

在無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)不斷完善的過(guò)程中，不僅工業(yè)化生產(chǎn)得到了有效助力，同時(shí)在食品檢測(cè)方面也得到了廣泛運(yùn)用。而對(duì)于食品檢測(cè)方向的應(yīng)用效果，主要是針對(duì)食品外表品質(zhì)、物理品質(zhì)、內(nèi)部品質(zhì)的檢測(cè)內(nèi)容。在食品安全問(wèn)題逐步得到社會(huì)關(guān)注之后，無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用極大的解決了食品檢測(cè)難點(diǎn)與重點(diǎn)問(wèn)題。無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)利用振動(dòng)和聲波可以快速獲取食品內(nèi)部的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析其物理品質(zhì)是否達(dá)到了生產(chǎn)需求。如食品密度、食品含水量、肉類食品脂肪含量等。通過(guò)檢測(cè)食品內(nèi)部的電磁學(xué)特性，利用被動(dòng)特性法與主動(dòng)特性法進(jìn)行分析，食品本身的測(cè)定指標(biāo)在電磁場(chǎng)內(nèi)被物理放大，進(jìn)而快速觀察到食品是否受到電磁影響，并通過(guò)監(jiān)測(cè)量子變化分析存儲(chǔ)條件的安全性，以便調(diào)試食品的測(cè)試頻率，為其提供安全性更高的存儲(chǔ)條件設(shè)置。

3 無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 工業(yè)技術(shù)融合發(fā)展條件

將無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)融入眾多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了一定的技術(shù)支持與條件。在微波檢測(cè)和紅外檢測(cè)方面，對(duì)于新型技術(shù)的融合也是必不可少的技術(shù)保證。一方面，微波檢測(cè)的自動(dòng)化程度，是保證無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在不同溫度、濕度、固化度、密度等檢測(cè)環(huán)境中保證檢測(cè)精度的重要指標(biāo)，對(duì)于復(fù)合材料與膠接結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義，同時(shí)在火箭推進(jìn)劑的研究方向上起到了至關(guān)重要的作用。另一方面，紅外檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)斷裂力學(xué)、金屬力學(xué)、預(yù)應(yīng)力分析、電路板故障、陶瓷工藝具備較高的檢測(cè)效果。因此在建筑業(yè)、石油化工、電力工業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用的發(fā)展條件。目前已經(jīng)有相關(guān)研究針對(duì)壓力容器拓展了紅外熱成像檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)，并己正式納入我國(guó)的特種設(shè)備安全監(jiān)察法規(guī)體系中。而壓力容器等設(shè)備的安全運(yùn)行狀態(tài)，也是保證眾多領(lǐng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，諸如土木工程、鐵道系統(tǒng)、航空系統(tǒng)、石油天然氣管道等。在融入眾多領(lǐng)域之后，無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在每一領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，但是也面臨著技術(shù)升級(jí)等一系列的發(fā)展難點(diǎn)，因此對(duì)于無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步研究也尤為重要。

3.2 智能化與多功能化發(fā)展預(yù)期

無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)是眾多學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的相關(guān)融合，其資金投入與技術(shù)研發(fā)皆為保證無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)不斷完善的重要前提。而在當(dāng)前的技術(shù)規(guī)劃方向，對(duì)于檢測(cè)位置與傳感器速度都提出了全新要求，同時(shí)在觸覺(jué)、視覺(jué)、力覺(jué)、聲覺(jué)等方面仍然需要開(kāi)發(fā)傳感器的靈敏度，并在建模環(huán)境上創(chuàng)造更高的使用效果，進(jìn)而支持檢測(cè)設(shè)備的決策分析。而其決策分析的時(shí)效性也與多功能化和智能化存在一定的聯(lián)系。目前應(yīng)用于管道檢測(cè)的無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)，仍然需要通過(guò)半自動(dòng)化的爬行探測(cè)器進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，對(duì)于智能化與多功能化的技術(shù)完善指標(biāo)仍然較高。為了排除無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的多項(xiàng)干擾因素，同時(shí)降低檢測(cè)人員的常規(guī)業(yè)務(wù)工作量，進(jìn)一步研究我國(guó)自主研發(fā)的管道檢測(cè)機(jī)器人也是未來(lái)短期內(nèi)的重要發(fā)展趨勢(shì)。雖然目前的檢測(cè)技術(shù)可以完成常規(guī)檢測(cè)事項(xiàng)，但是也產(chǎn)生了一定了局限性，僅能完成外部檢測(cè)，無(wú)法在管道內(nèi)完成深入檢測(cè)內(nèi)容。而且在核工廠管道與海底管道方面的應(yīng)用仍然存在較大風(fēng)險(xiǎn)，不行借助智能化水平更高的智能機(jī)器人完成，因此需要針對(duì)其技術(shù)完備程度進(jìn)一步研究，同時(shí)充分考量實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的通訊流暢度與能源供給等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)擁有17萬(wàn)無(wú)損檢測(cè)人員和兩千多家無(wú)損檢測(cè)機(jī)構(gòu)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步運(yùn)行，以及設(shè)備安全使用的監(jiān)測(cè)提高了重要的技術(shù)保證。而且無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)在綠色再制造產(chǎn)業(yè)、以及應(yīng)當(dāng)氣候變化的環(huán)節(jié)中也起到了不可替代的作用，對(duì)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)與低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的支持作用。對(duì)于無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展仍然具備較大的發(fā)展空間，已經(jīng)發(fā)展?jié)摿?，是我?guó)完善眾多工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)保證，因此對(duì)于無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的研究也需要不斷完善與創(chuàng)新。

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