Systémy pro hodnocení svarů

V hodnocení svarů představuje hodnocení geometrie jejich makrostruktury významnou informaci o kvalitě procesu. Obecně je možno volit mezi snímáním makrostruktury makro-optikou, makroskopy či stereomikroskopy nebo vhodně vybavenými mikroskopy. Pro přípravu vzorků je nutno materiál (svařenec) rozdělit a vybrousit standardními metalografickými postupy za použití rozbrušovacích pil a metalografických brusek (leštění většinou není nutné). V dalším kroku je pak nutno vzorek za účelem zviditelnění makrostruktury naleptat. Pro vlastní snímání struktur svarů připadají v úvahu různé systémy, které je vhodné volit dle velikosti potřebného zorného pole, množství vzorků a předepsanému způsobu hodnocení. Námi doporučované sestavy jsou pro různé optická zařízení a různě komplexní program uvedeny viz dále (položky je dle potřeb možno i rozumně kombinovat).

Doporučujeme následující sestavy:

Pro volbu vhodného programu k proměření získaných obrazů struktur je podstatná jeho vybavenost měřícími funkcemi (převážná část měření bude vždy prováděna operátorem ručně), ale jistá předpříprava dle typu svaru a možností snadného generování protokolů o měření je důležitá. Proto je nutno programy podle těchto schopností volit.

Jak na volbu optiky pro nasnímání obrazů:

  • makro optika OPTEM 100 – MZD6 (18 – 105) doplněná krokově nastavitelným zoomem, poměr zoomu 6:1, zorné pole: 4,3 x 5,7 až 72 x 96 mm (pro kameru ½“), rozsah lze ještě změnit vyloučením standardně dodávané předsádky,
  • premiový – robustní stojan RS1 pro připojení makroskopů nebo stereo mikroskopů (pro hmotnost zatížení větší než 4 kg)
  • nebo jednoduchý stojan repro RS2XA (pro hmotnost zatížení maximálně 1,5 kg),
  • osvětlení repro RB218.
Osvětlení K_F RB 218
Stojan RS-2XA Stojan s osvětlením RS-218 Makroobjektiv Optem 100 MZD6

Jedná se o univerzální řešení, které splní požadavky na snímání objektů s velkým rozsahem změn rozměrů (až 300 mm). Je však nutno věnovat zvýšenou pozornost nastavení pracovní vzdálenosti (povrch čočky u optiky – povrch vzorku). Ideální je držet tuto vzdálenost pro nastavení optiky (aperturní clona, zoom, ostření) konstantní a řešit rozměr i umístění vzorku tak, aby toto bylo splněno. Jinak by se totiž musela kalibrace pro každé měření, stanovení rozměru obrazového bodu za účelem získání převodního parametru pro určení délkových informací, provádět znovu. Jako velmi vhodné lze doporučit řešení se specializovanými držáky pro zapouzdřené vzorky nebo pro vzorky bez zalití zafixováním do plastelíny. Uvedenou sestavu je ideální kombinovat např. s CMOS USB kamerou.

Jako cenově velmi přijatelnou lze zvážit variantu s použitím stereomikroskopu. V případě stereomikroskopu s konstrukci dle Greenoughovy optické koncepce se však negativně projevuje vliv toho, že obraz je snímán jen jednou optickou cestou a optická osa této cesty je poněkud odkloněna od kolmice (o 5 až 6°).  Toto se projevuje „plováním“ obrazu při ostření a vede i ke zkreslování měření, není-li to v měřícím programu ošetřeno. Zkreslení v případě makroměření není sice výrazné, ale použití system s makrooptikou (monoskopem) je pro rozměrová měření rozhodně lepším řešením. Lze jen proto doporučit použítí stereomikroskopu dle teleskopické koncepce – CMO jako např. NIKON SMZ800N, OLYMPUS SZX7, OPTIKA SZP-6 (všechny tyto stereomikroskopy má HANYKO Praha s.r.o. v nabídce) kde je možný posuvu (vyosení)  objektivu tak, že stereomikroskop funguje ve skutečnosti jako makroskop (monoskop). Při vyosení však zároveň zůstává zachována (po nepříliš složité manipulaci) možnost pozorování předmětů jako ve stereomikroskopu. Použití stereomikroskopů typu COM se zjednoduší a i zpřesni proces měření. Jinak pro měření je principiálně důležitá možnost kroková aretace zoomu.

Makroskop MZM-1MZN1 Askania je makroskop vhodný pro snímání objektů např. výbrusů s menším zvětšením při optimálním zorném poli a pracovní vzdálenosti s tím, že je použito optických principů jako u běžných mikroskopů – v tomto případě jako u monokulární lupy. Na rozdíl od stereomikroskopů, které jsou principiálně určeny pro pozorování povrchu objektů či lomových ploch, dopadá svazek paprsků absolutně kolmo na pozorovanou plochu, což je ideální pro snímání makrostruktur za účelem měření, ukládání obrazů atd. Použitá optika zajišťuje perfektní jasný a ostrý obraz bez jakýchkoli deformací. Optika je plně parfokální, což znamená, že není při pozorování přes okuláry potřebné přeostřování při změně zvětšení. Osvětlení pozorovaných objektů je možné 3W LED zaostřovatelným osvětlovačem nebo kruhovými osvětlovači (nebo i dalšími běžnými typy osvětlovačů se studeným světlem). Změna velikost zvětšení a zorného pole se realizuje přestavením skokově nastavitelného zoomu v rozmezí osmi aretovaných kroků. Askania – MZM1 je ideálním zařízením pro toho, kdo potřebuje využít jeho konfigurovatelnosti (použití jako video mikroskop bez hlavice s okuláry, makroskop s koaxiálním osvětlením atd.). Celkový rozsah zvětšení je možný od 2x až do 80x.

Invertovaný mikroskop INSPECTIS (jinak též WELDinspect) představuje moderní digitální řešení pro hodnocení geometrie svarů na jejich řezech nebo i řešení pro další obdobné případy, kdy je potřebné nasnímat struktury a tvary metalograficky připravených vzorků. Jedná se o integrované řešení vhodné zejména pro zapouzdřené vícenásobné vzorky nebo vzorky s rozměrné. Zde se výhodně uplatní možnost položení vzoru na vytvrzené sklíčko (Gorilla Glass) tvořící pro vzorek podporu. Není tak nutno opakovaně zaostřovat, přičemž vlastní zaostření je realizovatelné pomocí auto-fokusu.

Mikroskop se vyznačuje motorizovaným zoomem, zabudovaným LED kruhovým osvětlovačem s difuzorem. Zkřížený polarizačním filtr je možno dokoupit. Standardně je obsaženo software pro všeobecné použití INSPECTIS Basics image capture nebo INSPECTIS Pro image capture. Specializovaný software určené pro hodnocení geometrie svarů NIS-Elements s modulem Welds je volitelný.

Podle verze má mikroskop zorné pole 82 – 3 mm, nebo 62,5 – 2,4 mm. Verze se liší použitou kamerou (Ultra HD kamera 8.5 Mpixel s rozlišením 3840 x 2160 bodů – verze HD-250; kamera Full HD 2.1 Mpixel – verze HD-240). Zvětšení na obrazovce je v rozsahu 7.4 – 200x u standardní verze (při optickém zvětšení 20x) nebo až 250x u verze volitelné.

Jak na volbu programu pro hodnocení geometrie svaru:

Existující programy jsou k dispozici od verzí pro zpracování vždy jen jednoho snímku a s možnosti ukládání výsledků pouze v rámci vytvoření protokolu, až pro verze s možností současného zpracování více obrazů a dat uložením do databáze např. SQL) nebo do samotného obrazu (jako EXCIF data).

Jedná se o velmi dokonalé modulární programy se sofistikovanou databází SQL a speciálním modulem Welds pro hodnocení geometrie svarů.

Vedle výkonné verze dhs Image Database 2020 existuje i zjednodušená verze dhs Basic s omezením na zpracování max. 300 snímků (tj. uložení obrazů a naměřených parametrů). K dispozici jsou různé sestavy s odlišnou funkcionalitou jako: dhs-Basic DOC , dhs-Basic PRO, dhs-Basic CAM, dhs-Basic CAM DOC a dhs-Basic CAM PRO. Verze dhs Image Data Base umožňuje zpracování a ukládání obrazů bez jakéhokoli omezení.

Základní verze dhs Basic (nebo s rozšířením o dhs Image Data Base) se vyznačují jasně strukturovaným uživatelským menu. Poskytují funkce pro dvourozměrné měření a značení uložených snímků, vytváření překryvů (např.pro následné vložení do živého obrazu z kamery), měřicí funkce pro: čáry, plochy, kruhy, úhly a kolmice k základu. Rozšíření o portfolio dhs je snadné a logicky fungující: hloubka ostrosti, panorama, porovnání s obrazy standardů,  analýza pórů a fází, velikost zrn, import / export dat, příprava reportů.

Systém NIS-Elements je obecný program pro obrazovou analýzu určený ke sledování, nasnímání i archivaci obrazů struktur a k ručnímu nebo automatizovanému měření vzorků. K dispozici jsou, co se týče vybavenosti, různě definované verze programu a sice NIS-Elements D (jako Documentation), NIS-Elements BR (jako Basic Research), a NIS-Elements Ar (jako Advanced Research). Generátor reportů umožňuje vytváření libovolných šablon pro reporty exportovantelné přímo do pdf. Pro jednodušší tvorbu reportů lze vytvořit a uložit šablony. Do těchto šablon se následně již jen vkládají data během plně automatizovatelné procedury. Programy NIS-Elements mají českou lokalizaci.

Pro vlastní hodnocení doporučujeme program NIS-Elements BR v optimalizované verzi Industry s modulem pro hodnocení svarů. Vhodné je i doplnění o Modul Advanced Interpreter (INTADV) potřebný pro profesionálně připravená měřící makra s průvodci pro eventuální realizaci speciálních měření. Obecně modul NIS-M Module Measurement Sequencer s mikroprogramy pro hodnocení geometrie svarů umožňuje jak individuální, tak i rutinní měření na základě předem sestaveného postupu – jedná se o kombinaci geometrických prvků popisujících obraz svaru. Tím se stává hodnocení jednoduchým postupem vhodným pro jakékoli množství svarů s jakýmkoli tvarem popsatelným základními geometrickými prvky. Nastavení rozhodovacích parametrů pro stanovení OK nebo NOK je velmi snadné a intuitivní. Součástí standardního měření je výkonné statistické zpracování naměřených hodnot. Vlastní měření je unikátní i ve své rychlosti.

Schémata pro hodnocení svarů pomocí standardního řešení v rámci Modulu NIS-M WELD.

Demonstrační video – příklad hodnocení svarů v NIS-Elements:

———————————————-

Naši nejvýznamnější dodavatelé