Ikuskapen digital
ez suntsitzailea

Termografia

Termografia infragorria, TIR, kontakturik gabeko neurgailu bidez jasotako informazio termikoa eskuratu eta prozesatzeko zientzia da. Teknologia hori hainbat arlotan aplika daiteke: industriako sektorean, prozesuen eta produktuen kontrolean, medikuntzan, ingurumen-zientzietan, etab.

Termografia bi motatan sailka daiteke: termografia aktiboa eta termografia pasiboa. Termografia pasiboan ez da kitzikapen-iturririk behar objektu zein organismo biologiko bat ikuskatu eta aztertzeko, aztergaiak sortutako edo hustutako beroa bera erabiltzen baita. Termografia aktiboan, aldiz, kanpoko kitzikapen bat behar da, aztergaia berotu eta tenperatura gradienteak sortzeko. 1. irudiak kitzikatzeko modu desberdinak erakusten ditu.

1. Irudia: termografia aktiboan kitzikatzeko modu desberdinak. Iturria: https://workswell-thermal-camera.com/wp-content/uploads/2020/01/ati_scheme.jpg

Lorteken entsegu ez-suntsitzaileen arteko teknika gisa erabiltzen dugu termografia aktiboa. Termografia pasiboak, halaber, prozesuak kontrolatzeko eta produkzio prozesuetan akatsak goiz detektatzeko aukera ematen digu.

Gaur egun, NDT ikuskapen-metodo tradizionalak eskuzko tekniketan oinarritzen dira oro har; hala nola, Partikula Magnetikoen Entseguak edo Likido Sarkorrak, baina denbora asko kontsumitzen dute eta erabiltzailearen mende daude. Termografia Aktiboaren helburua metodo tradizional horiek ordezkatzea da, ikuskapen-denborak murrizteko ez ezik, ikuskapen garbiak eta kontakturik gabekoak ahalbidetzeko. Horrek balio handia du fabrikazio industriaren gehiengoarentzat. Termografiaren beste abantaila garrantzitsu bat da teknika hau nahikoa sendoa dela neurketen eta ondorengo akatsen detekzio automatikoen errepikakortasuna bermatzeko. Ikuskapenerako teknika tradizionalek, ordea, ezin izango dute ezaugarri hori inoiz bete.

Ondorengo irudiak behin ikuskapenerako bideragarritasuna frogatu ondorengo lan metodologia laburtzen du:

2. Irudia: END prozesuan aplikaturiko termografia aktiboko ohiko prozedura, behin teknologiaren bideragarritasuna frogatuta.

Bestetik, termografia pasiboari esker prozesu ezberdinez gain, mantentze prediktiboa ere kontrola daiteke. Azken horren adibide garbia da, altzairuaren eremuan, koilaren degradazioa iragartzeko termografia pasiboa erabiltzea; horrela konpontzera bidal daitezke ekoizpenean huts egin baino lehen, arriskuak saihestuz.

3.irudia: termografia pasiboaren aplikazio-adibidea forjan. Kasu honetan, helburua ez zen forjatutako pieza ikuskatzea, trokelen bizitzaren estimazioa egiteko eredua garatzea baizik, horrela fabrikatzaileentzako bi emaitza erabakigarri lortuz: (i) trokelen bizitza erabilgarria luzatzea eta (ii) piezaren fabrikazioaren kalitate ona segurtatzea (pieza gutxiago baztertzea trokel hondatuaren kasuan).

Ultrasoinuak

Uhin gidatuen bidezko entsegu ez-suntsitzaileak maiztasun txikiko uhin ultrasonikoetan oinarritutako ikuskapen-metodo bat dira, luzera handiko eta lodiera txikiko azalerak ikuskatzea ahalbidetzen dutenak, azalera horietatik ultrasoinuak hedatuz eta materiala bera uhin horien gida gisa erabiliz. Teknika hau hainbat sektoretan da erabilgarri: hala nola, aeronautikan, eolikoan, itsasoan eta abarretan. Hedapen modu ezberdinen arabera, maiztasun txikiko haztagailuak eta seinaleen tratamendu aurreratuak erabiliz, uhin gidatuek materialean bertan duten portaera aztertu eta barnealdean nahiz kanpoaldean dauden anomalia lokalizatuak zehaztu daitezke.

Hainbat sektoretako piezen kalitatea kontrolatzeko prozesuak optimizatzeko, Lortek ultrasoinuekin eginiko ikuskapen teknika aurreratu eta desberdinen ikerketan sakontzen ari da, Uhin gidatuak erabiliz.

Teknika horiek ezartzeak onura ugari dakarzkie optimizatutako kalitate kontrolerako prozesuak behar dituzten industria-ehuneko enpresei, izan ere, ikuskatze denborak murrizteaz gain, irisgarritasun zaileko eremuak ikuskatzeko aukera ematen dute eta ez dakarte inolako arriskurik langilearentzat.

Zertan dihardugu gaur egun

Termografia


  • Entsegu Termografiko Ez Suntsitzaileen industrializazioa, ondorengo eremu hauetan:
    • Aeronautikarako Soldaduren Ikuskapena.
    • Offshore Osagaien Ikuskapena.
    • Automoziorako Osagaien Ikuskapena.
  • Energia Berriztagarrien sektorerako Ikuskapen Termografiko Ez Suntsitzaileak.
  • Aireko eta Lehorreko Ibilgailu Ez Tripulatuetan teknologia txertatzeko lehen urratsak, Eguzki Parke eta Haize Parkeen ikuskapenerako.
  • Prozesuen kontrola altzairu eta forjaketako industrietan.
    • Produkzioaren eta produktuaren kalitatea hobetzeko aurretiazko mantentze-lanetan oinarritutako lana.


4. irudia: Termografia induktibo bidezko offshore kateen ikuskapena. Irudiaren ezkerraldean, offshore kateen ikuskapenean, likido eta termografia induktibo bidez lortutako emaitzak parekatzen dira (bideragarritasuna). Eskuinaldean, abiarazitako ikuskapen sistema agertzen da, erabat automatizatuta dagoen eta sendoa den sistema izateko ezinbestekoak diren pausoak adieraziz.


5.irudia: Termografia induktibo bidezko birabarkien ikuskapena. Ezkerraldean, bideragarritasun azterketan lortutako emaitzak agertzen dira. Erdiko irudian, inspekzioa automatizatzeko setup posible bat agertzen da. Eskuinaldean, Lortekek duen setup-a eta ikuskapen automatikoaren emaitza agertzen dira.

Ultrasoinuak

Gaur egun, fabrikazio gehigarriaren bidez egindako laginen kalitatea ikuskatzeko, uhin gidatuetan oinarritutako metodologia garatzen ari da. Metodologia hori kontakturik gabeko anomaliak detektatzeko laser bibrometroa erabiltzean datza.

6.irudia: Setup-aren diagrama, anomaliak detektatzeko Polytec OFV-5000 modularra bibrometro laserra erabiltzeko teknika.

Ekipamendu
espezifikoa

Lortekeko ikuskapen zelula termografia aktiboaren ikerketari eta garapen industrialari eskainitako gune bat da. Bi eremutan dago banatuta: eskuzko ikuskapen-eremua eta ikuskapen-eremu robotizatua. Eskuzko eremua teknologiaren aurretiazko entseguak eta bideragarritasun-azterketak egiteko erabiltzen da. Bertan bi kamera termografiko daude: bata mikrobolometrikoa, Flir A655sc, eta bestea hoztua, gama altukoa, Flir X6541s. Lortekek hiru kitzikapen-iturri ditu une honetan: Laserra, Indukzioa eta Flash lanparak zein Halogenoak.

Era berean, robotizatutako eremua hiru osagaiz osatuta dago, modu sintetikoan: robota, posizionatzailea eta dagokion lotutako birtualizazioa. Robotizatutako gunea prestatuta dago eskuz aipatutako ekipamendu guztia ikuskatu ahal izateko.

7.irudia. Ikuskapenerako zelula (a) Ikuskapenerako zelularen kanpoko irudia. (b) Gune automatizatua, eskuzko eremutik ikusita. (c) Eskuzko eremua, gune robotizatutik ikusita. Azkenik, (d) laser-gunea eskuzko eremuaren barruan.

8.irudia: Lortekeko ikuskapen zelulako robota eta posizionatzailea.

9.irudia: buru termografikoa, oraindik fase birtualean ezkerraldean, eta pieza jada errealitatean fabrikatua, eskuinaldean.

11.irudia (a )eta (b) laser termografiaren setup-a ageri da, LMD probetetan. (c) Inconel 718ko probeta soldatuentzako termografia induktiboko setup-a.

Atal honetan, ikuskapenerako zelulan eskuragarri dauden ekipo termografiko guztien berrikuspen labur bat eskaintzen da.

Kamera termografikoak

Lortekek bi kamera termografiko ditu: Flir A655sc eta Flir X6541sc. Bien arteko alde nagusia detektagailu motan eta hozte-sisteman dago.

  • Flir A655sc hozte gabeko mikrobolometro kamera bat da.
  • Flir X6541sc modeloa, berriz, gama altuko gailu bat da, hozte-sistema izateaz gain, sentikortasun handiagoa, bereizmen handiagoa eta 4.000 Hz-ra irits daitekeen eskuratze-tasa dituena.

Kitzikapenerako iturriak

LASERRA

  • Lortekeko 50 Watt-eko laserra soldadurak ikuskatzeko erabiltzen da, batez ere. Mahai optiko batean monitorizaturiko translazio linealeko fase batekin konbina daiteke, kupoi planarrak ikuskatzeko. Gainera, zuntza robotetik ere igaro da, geometria konplexuagoetan robotizatutako laser bidezko ikuskapenak egiteko.
  • INDUKZIO SORGAILUA

  • Lortekek 3kW-eko indukzio sorgailu bat du, eta baita hiru induktore optimizatu ere, zenbait geometrietako akatsak detektatzeko.
  • FLASH LANPARAK ETA HALOGENOAK

  • Flash lanparek eta halogenoek konposite materialak ikuskatzea ahalbidetzen dute. 6 kJ-ko (PTvis 6000) lanpara bat duen Flash sorgailu batez osatuta daude. Halogenoen kasuan, 2 KWatt (OTvis 4000) dituzten bi lanparek osatzen dituzte.
  • 11.irudia (a )eta (b) laser termografiaren setup-a ageri da, LMD probetetan. (c) Inconel 718ko probeta soldatuentzako termografia induktiboko setup-a.

    Polytec (OFV-525/-500) laser bibrometroa: bibrazioak neurtuz anomaliak detektatzeko ekipoa.

    12.irudia: Polytec OFV-5000 modularra (kontrolatzailea eta OFV-505 laser burua) laser bibrometroa,anomaliak detektatzeko setup-ean erabilia.

    Phased Array (PSA) Sistema: SITAU teknologian oinarritutako sistema eramangarria, haren bidez irudi ultrasonikoak lor daitezke denbora errealean.

    13.irudia: Phase Array Sitau sistema eramangarria eta konfigurazio/ebaluazio softwarea.

    Kanal anitzeko Difrascope tresna ultrasonikoa: seinale ultrasonikoak sortzeko eta eskuratzeko ekipoa. Seinale ultrasonikoak konfiguratzeko eta monitorizatzeko dagokion sistema ere baduena.

    14.irudia. Ezkerretik eskuinera: setup-a, seinaleak sortu eta lortzeko kanal anitzeko Difrascope ekipoa eta konfigurazio/monitorizazio softwarea.

    Amplus 32 aurreanplifikadorea: seinale ultrasonikoak anplifikatzeko ekipoa.

    15.irudia. Ezkerretik eskuinera, setup-a eta anplifikadorea.

    Transduktoreak: funtzionamendu eta maiztasun anitzetako transduktoreak, hainbat teknikatarako erabiliak. Lortekek transduktore piezoelektrikoentzako posizionagailuak ere baditu, zenbait aplikaziotarako bereziki diseinatuak.

    16.irudia: hainbat posizionamendutarako transduktoreak kokatzeko garatutako tresneria erakusten du.

    Arrakasta-kasuak

    Termografia

    Lortekek termografia aktiboaren esparruan garatutako lehen proiektuetako bat ITER-en soldadurak ikuskatzeko izan da, mundu mailan fusio nuklearreko lehen prototipoa fabrikatzea helburu duen nazioarteko proiektua. Kasu honetan, laserra da aukeratutako kitzikapen iturria.

    17.irudia. Vacuum Vessel (VV) Assembly soldaduren ikuskapena ITER fusio-erreaktorearentzat. (A) VVren egitura da eta sektoreak nola askatzen diren erakusten du (b) tig narrow gap kupoi bat da, likido ikuskapena egin zaion erroko iragan batekin. Azkenik, (c) irudiak laser termografia aktiboaren bidez lortutako emaitza erakusten du, argi eta garbi ikus daiteke bereizmen handiagoa duela teknika tradizionalaren aldean.

    Ultrasoinuak

    Aeronautika-industriako material konposatuen (SAAB enpresak fabrikatutako aleroiak) akatsen detekzioa ikuskapen ez-suntsitzailearen bidez hobetzeko helburua gogoan, Lortekek CRO-INSPECT proiektu europarrean parte hartu zuen, iristeko zailak ziren eremuak ikuskatzeko Uhin Gidatuen ikerketako jardueren lider gisa. Uhin gidatuen bidez, ekoizpen-prozesuan agertzen diren akatsak detektatzera bideratutako ikuskapen-prozedura bat garatu zuen.

    Jarraian ageri den irudian, aleroi bat osatzen duten langak ikuskatzeko ezarritako set-up bat agertzen da. Bertan, akatsik gabeko langa baten eta delaminazioa duen langa baten kasuan (seinale urdina) hartutako seinale ultrasonikoen arteko konparazioa egiten da.

    18.irudia. SAABek egindako aleroiak ikuskatzeko diagrama eta set-up-a agertzen dira, uhin gidatuen bidez azaleko zein barneko akatsak detektatzeko. Eskuineko irudian, eskuratutako seinale ultrasonikoak agertzen dira akatsik gabeko lagin baterako (grisa) eta lagin akastun baterako (urdina).

    Argitalpenak
    eta deskargak

    Argitalpenak
    2019
    R. Moreno, E. Gorostegui-Colinas, P. L. Uralde and A. Muniategui
    Towards Automatic Crack Detection by Deep Learning and Active Thermography
    in Advances in Computational Intelligence, Springer International Publishing, 2019, pp. 151-162.
    2019
    P. López de Uralde, E. Gorostegui-Colinas, A. Muniategui, I. Gorosmendi, B. Hériz, M. Ayuso and X. Sabalza
    A new method for surface crack detection by laser thermography based on Thermal Barrier effect
    in Proceedings of the 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference, 2019-05.
    05/2020
    Eider Gorostegui-Colinas, Rafael Hidalgo-Gato, Pablo López de Uralde, Beñat Urtasun Marco, Ander Muniategui Merino
    Induction thermography-based inspection of EBW and TIG welded Inconel 718 components: steps towards industrialization.
    Proceedings Volume 11409, Thermosense: Thermal Infrared Applications XLII; 114090D (2020).
    05/2019
    E. Gorostegui-Colinas, A. Muniategui, P. L. Uralde, I. Gorosmendi, B. Hériz and X. Sabalza
    A novel Automatic Defect Detection Method for Electron Beam Welded Inconel 718 components using Inductive Thermography.
    in Proceedings of the 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference, 2019-05.
    2017
    A. Castelo, A. Mendioroz, R. Celorrio, A. Salazar, P. L. Uralde, I. Gorosmendi and E. Gorostegui-Colinas
    Characterizing open and non-uniform vertical heat sources: towards the identification of real vertical cracks in vibrothermography experiments
    in Proc. SPIE 10214, Thermosense: Thermal Infrared Applications XXXIX, 102140L, 2017.

    Erronkak

    Datozen urteetan aurre egin beharreko erronkak:

    Termografia

    Termografia alorreko erronka nagusia teknologiaren estandarizazioa eta industrializazioa da. Ikuskatzeko teknika tradizionalak teknika berritzaileekin ordeztea bide nekeza izaten da, dagoen araudi zorrotza dela eta.

    Hala eta guztiz ere, hainbeste dira termografiak ikuskapen-teknika gisa eskaintzen dituen abantailak, non azken urteotan interes berezia pizten ari den oil & gas, Automozio eta Aeronautika sektoreetan; sektore horiek guztiek interesa dute gaur egungo ikuskapen-teknikak (partikula magnetikoak eta likido sarkorrak) teknologia garbi eta automatizagarriekin ordezteko, hala nola termografiarekin.

    Ultrasoinuak

    Azalera desberdinetan anomaliak detektatzeko ikuskapen-teknika ez-suntsitzailea eta automatizagarria eskaintzeko asmoz, ultrasoinuen bidezko ikuskapen-teknikak ikertzea eta garatzea da arlo honetako erronka nagusia, bai eta garatutako metodologietan sakontzea ere.

    Ultrasoinuen bidezko ikuskapenak interes handia du industriako hainbat sektorerentzat, hala nola aeronautika, industria eolikoa edo itsas sektorearentzat, eta aukera ematen du tamaina handiko eta irisgarritasun zaileko azalerak erdi-automatikoki ikuskatzeko.

    Eider Gorostegui doktorea

    Erreferentziazko Ikertzailea Termografian

    Fisika Aplikatuan doktorea, Nafarroako Unibertsitatean (2012). 12 urte daramatza ikertzaile lanetan, lehenik CEITen (5 urte), non materialen esparruan aplikatutako elementu finituei buruzko ezagutzak eskuratu zituen. Eta geroago LORTEKen; bere lehen etapan, simulazioko ezagutza aurreratuak bereganatu zituen soldadura prozesu aurreratuen garapenaren eta optimizazioaren arloan eta fabrikazio prozesuen ondoriozko distortsio eta hondar-tentsioen iragarpenaren esparruan (3 urte).

    2015. urtearen amaieran, Kontrol eta Ebaluazio Sailean sartu zenetik, aplikatutako termografiaren arloan lan egin du kontrol ez-suntsitzaileko teknika gisa eta, gaur egun, eremu horren arduraduna da. Esperientzia du termografia aktiboan, hainbat kitzikapen-iturri erabiliz (laserra eta indukzioa, adibidez), bai eta termografia pasiboan ere, piezetan akatsak detektatzeko edota industria-mailako prozesuak monitorizatzeko helburua xede. Era berean, grabazio termografikoen zenbakizko prozesaketa garatzen jardun du, eta ikuskapen-teknika hori industrializatzeko ezinbestekoa izan da akatsen detekzioa automatizatzeko.

    Bere ikerketa arloarekin zerikusia duten artikuluak idazteaz gain, nazioko eta nazioarteko konferentzietan ere parte hartu du.