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).

Vhodné sestavy pro optické snímání

Pro výběr optiky určené pro snímání svarů rozhoduje jejich velikost (potřebné zorné pole), nutné zvětšení a potřebný komfort v ovládání při větším počtu hodnocení.

Vhodné sestavy (program + kamera) pro zpracování obrazu svaru

Pro volbu vhodného programu k proměření získaných obrazů struktur je podstatná jeho vybavenost měřícími funkcemi (převážná část měření bude vždy prováděna operátorem ručně) a možností snadného generování protokolů o měření. Pro velkou většinu svarů je možnost volby speciálních funkcí (např. provádět jednoduché stanovení „a“ hodnoty) na jedno kliknutí, nesmírně důležitá. Proto je nutno též programy podle těchto schopností volit.

  • 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 (ø 30, 40 a 50 mm), nebo pro vzorky bez zalití zafixováním do plastelíny. Uvedenou sestavu je ideální kombinovat např. s CMOS USB kamerou.

Jako  cenově přijatelnou lze doporučit 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 proto jen doporučit použít stereomikroskop dle teleskopické koncepce – CMO (jako je např. typ Huvitz HSZ-700),  kde je zde možnost posuvu (vyosení)  objektivu tak, že stereomikroskop funguje ve skutečnosti jako makroskop (monoskop). Slider pro HSZ 700Zjednoduší a zpřesni se tak proces měření. Zároveň však zůstává zachována (po nepříliš složité manipulaci) možnost pozorování předmětů jako ve stereomikroskopu. Stereomikroskop Huvitz HSZ-700 se např. vyznačuje dokonalým obrazem aHuvitz HSZ 700 velmi snadnou změnou konfigurace. Má zoomovacím poměrem 7:1 a základní rozsah zvětšení 0,8 – 5.6x (tj. s objektivem 1x a okuláry 10x s rozsahem zvětšení 8 – 56x). Pro změnu rozsahu zvětšení jsou k dispozici i výměnné objektivy (planapochromatické i achromatické) se zvětšením 1x, 1,5x a 2x. K dispozici jsou i různé osvětlovače a stojany.  Trinokulární verze stereomikroskopu (tělo HSZ-ZB7 s hlavou HSZ-TR30) je vybavena volbou cesty pro světlo – buď vše do okulárů, nebo na video výstup 80%, do okulárů 20%. Standardem je vypínatelná kroková aretace zoomu. Díl pro realizaci posuvu objektivu nebo též pro snadnou výměnu dvou objektivů je konstrukcí HANYKO Praha s.r.o. viz položka č. 5. Zcela obecně jej je možno použít po eventuální změně závitu anastavení koncových dorazů pro jakýkoli stereomikroskop typu CMO.

Sestava pro snímání svarů pomocí ZoomMakroskope MZM1 Askania.

Makroskop MZM-1

ZoomMakroskope Askania – MZM1 je makroskop vhodný pro snímání objektů např. výbrusů s malým 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. ZoomMakroskope 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.

Základní technické parametry:

Zvětšovací faktor: 5 : 1
Volitelný stupeň zvětšení: standardně 8x … 40x, s předsádkou 0,25x od zvětšení 2x a s předsádkou 2x až do zvětšení 80x
Velikost pozorovaného pole: 45 mm … 1,6 mm

V případě programu pixel-fox se jedná o program pro zachycení obrazu, proměření prvků na zachyceném obrazu a export výsledků měření do MS Excel bez možnost pokročilých měření (kombinace různých parametrů). Program je jednoduchý, ale má všechny potřebné funkce. Např. existuje speciální nástroj pro stanovení hodnoty „a“. Vytváření sady pokynů – maker není možné. Zprávy jsou generovány v MS Excelu a tam by kombinace naměřených hodnot byla možná na základě uživatelského makra.

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). NIS-Elements v sobě obsahuje velice výkonný databázový modul. Z databáze je možné přímo generovat PDF reporty nebo reporty tisknout. Pro přehlednější správu dat lze vytvořit více databází a tabulek a žádaná obrazová data do nich vložit jediným kliknutím myší. Data a výsledky měření mohou být přenesena i mimo aplikaci NIS-Elements a pak dále volně zpracována. Je možné exportovat tabulky dat i grafy (do aplikace Microsoft Excel, do externího souboru *.bmp nebo *.txt, do schránky, do webového prohlížeče nebo do dynamicky vytvářeného reportu). Generátor reportů umožňuje vytváření libovolných šablon pro reporty exportovantelné přímo do pdf. Pro jednodušší tvorbu reportů lze vytvořit a uložit šablony a do těchto šablon se následně již jen vkládají data buď manuálně uživatelem, nebo automaticky během plně automatizovatelné procedury.

Pro vlastní hodnocení doporučujeme program NIS-Elements D v optimalizované verzi Industry s modulem pro hodnocení svarů Weld Measurement. Vhodné je i doplnění o modul Advanced Interpreter potřebný pro profesionálně připravená měřící makra s průvodci pro eventuální realizaci speciálních měření. Program NIS-Elements je vhodný pro poloautomatické hodnocení i velkého počtu typově stejných svarů. Použití rozhodovacích funkci jak OK x NOK pro hodnocení výsledků měření je v rámci modůlu Weld snadné. Modul Weld Measurement pokrývá hodnocení koutových svarů, přeplátovaných svarů a bodových svarů. Nově tzv. Measurement Sequencer (součást modulu Weld) umožňuje rutinní měření na základě individuálně sestaveného postupu – kombinace geometrických prvků popisujících obraz svaru. Tím se stává hodnocení jednoduchým a velice rychlým postupem vhodným pro jakékoli množství svarů s jakýmkoli tvarem popsatelným základními geometrickými prvky. Součástí standardního měření je výkonné statistické zpracování naměřených hodnot.

Vybraná schémata pro hodnocení svarů pomocí programu NIS-Elements optimalizovaného pro hodnocení svarů.

Podrobné informace k modulu NIS Elements „Modul pro měření svarů“ jsou ke stažení zde:

Pro vlastní hodnocení doporučujeme použití speciálních držáků pro klasické snímání shora. Pro přidržení vzorků je použita pružina nebo pro feromagnetické materiály speciální neodymové magnety viz obrázky níže.

Držák s pružinou Držák s magnetem
Držák s pružinou Držák s magnety

 


Naši nejvýznamnější dodavatelé