Использование электронных измерительных приборов для измерения расстояния в недрагоценных камнях и сооружений

Использование электронных измерительных приборов для измерения расстояния в недрагоценных камнях и сооружений

Электронные приборы измерения расстояния (EDM), такие как лазерные трекеры, тотальные станции и карманные лазерные дальномеры, использовались в ограниченном числе случаев неразрушающего контроля (NDT) и мониторинга структурного здоровья (SHM), пытающихся измерить отклонения и вибрации моста, Тем не менее, обзор литературы показывает, что, к сожалению, большинство попыток было измерено углы места с помощью роботизированных тотальных станций.

Был обнаружен один случай использования лазерного трекера Leica AT401, но он также измерил отклонения, измеряя угол места, то есть, как и в случае с общей станцией, архитектура измерения не использовала более высокую точность и скорость EDM. Один случай был обнаружен с использованием некоммерческого лазерного измерительного прибора, аналогичного карманным лазерным расходомерам, которые измеряли вертикальные отклонения моста от прибора, зафиксированного на земле, до точки непосредственно над прибором, со скоростью 200 измерений в секунду, с хорошие результаты. Только один случай сообщил о трехмерных измерениях, используя общую станцию. Во всех остальных случаях сообщалось только о вертикальных отклонениях.

Участие в конференциях NDT / SHM показало, что большинство инженеров в этих областях не знают о возможностях измерения таких инструментов; Только один человек в любом из разговоров слышал о лазерном трекере, и никакие приборы EDM не были на полах выставки. Американское общество неразрушающего контроля (ASNT) выпускает большое количество публикаций и выпускает сертификаты компетентности NDT, но не включает инструменты EDM в любом из своих руководств, учебных пособий или требований сертификации. Двухтомный набор книг по SHM, опубликованный в 2012 году, не содержит EDM в качестве параметра измерения. На конференции по исследованиям транспорта в 2017 году (TRB) была одна бумага, в которой использовался лазерный радар Metris MV224, но он использовался в приложении для изготовления балок. В презентации на объектах и ​​инструментах NDE нового Федерального управления шоссейными дорогами не упоминалось ни одно измерительное оборудование метрологии. Повторяющаяся тема в литературе — это усилия, потраченные на то, чтобы определить, сможет ли конкретная тотальная станция измерить с достаточным разрешением и частотой, чтобы определить отклонения и вибрации моста. Результаты литературного опроса подробно описаны в документе, представленном на конференции SPIE Smart Structures NDE в марте 2017 года.

Основываясь на литературе, ясно, что спецификации существующих производителей не соответствуют потребностям исследователей NDT и SHM. В некоторых случаях спецификации могут быть искусственно ограничены из-за ограничений, введенных предположениями о том, как инструмент будет использоваться, что может не относиться к новым и новым приложениям за пределами обычной клиентской базы. Предложены предложения относительно того, что производители приборов могли относительно легко сделать, чтобы предоставить значимые спецификации для имеющихся в настоящее время инструментов для ранних усыновителей на потенциально огромных рынках голубого океана. В качестве отправной точки предоставляются примеры шаблонов «заполнение в пустые». Представляется аргументом в пользу необходимости высокоточных 3D-измерений для NDT. В дополнение к мостовым приложениям предлагаются другие новые приложения. Например, неразрушающий контроль сосудов под давлением, кранов, аттракционов и натяжения / крепления бетона.

Введение

Это второй в том, что должно быть серией статей об использовании электронных средств измерения расстояния (EDM) для неразрушающего контроля (NDT) и структурного мониторинга здоровья (SHM). Первый документ1 (первый документ) был представлен на конференции SPIE по неразрушающей характеристике и мониторингу передовых материалов, аэрокосмической и гражданской инфраструктуры 2017 года. Предполагалось, что это будет введение в EDM и координация измерительной метрологии для сообщества NDT.

Эта статья, которая предназначена для ознакомления с НДТ для сообщества Общества метрологии метрологии (CMS), будет кумулятивной, поэтому те, кто интересуется предметом, также должны прочитать «Первый документ», который включен в качестве ссылки.

Первая статья:

Используя три или более электронных устройства измерения расстояния (EDM), такие как коммерчески доступные лазерные трекеры, в нетрадиционной архитектуре трилатерации, трехмерные координаты специализированных ретрорефлекторных мишеней, прикрепленных к основным точкам на структуре, могут быть измерены с абсолютной неопределенностью меньше Одна часть на миллион. Например, трехмерные координаты структуры внутри 100-метрового куба могут быть измерены в объеме 0,1 мм куба (толщина листа бумаги). Относительные динамические движения, такие как колебания при 30 Гц, обычно измеряются в 10 раз лучше, то есть в пределах 0,01 мм куба. Измерения такой точности открывают новые области для неразрушающего контроля и конечноэлементного подтверждения модели жестких крупномасштабных конструкций, таких как здания, мосты, краны, котлы, цистерны, здания для удержания атомных электростанций, пост-натяжной бетон и Как измерение реакции на приложенные нагрузки, изменения в течение срока службы конструкции или изменения после аварии, пожара, землетрясения, модификации и т. Д. Чувствительность этих измерений позволяет измерять такие параметры, как линейность, гистерезис, ползучесть, Симметрии, коэффициента демпфирования и т.п.

Например, трещины проявляют очень нелинейный отклик, когда деформации меняются от сжатия к растяжению. Из-за того, что измерения являются 3D, неожиданные движения, такие как поперечное движение, создаваемые осевой нагрузкой, могут указывать на аномалию, такую ​​как асимметричная трещина или свойство материала в балке, расслоение бетона или другая асимметрия из-за сбоев , Детали специализированного ретрорефлектора включены.

Вводный параграф:

Это тезис этой статьи, что использование электронных измерений расстояния для неразрушающего контроля и мониторинга структурного здоровья было упущено или неправильно использовано за пределами аэрокосмической и прецизионной обрабатывающей промышленности. Значительные возможности доступны в областях гражданского, структурного, механического и программного обеспечения, а также расширенные рынки для производителей приборов, поставщиков измерительных измерительных измерительных приборов и компаний-разработчиков программного обеспечения. Чтобы извлечь выгоду из этих возможностей, введение в то, что ранее было разрозненными областями, может быть полезным для расширения связей между полями.

Неразрушающий контроль (NDT) и структурный мониторинг здоровья (SHM)

В первом разделе первой статьи подразделы «Введение в электронную дистанционную оценку» и «Введение в крупномасштабную мерную метрологию», вероятно, уже будут знакомы сообществу сообщества метрологии метрологии (CMS). Второй раздел первой статьи «Нынешняя связь между НДТ, SHM и сообществами EDM», вероятно, будет менее знакомым и более интересным.

Сообщества NDT и SHM в Соединенных Штатах наиболее тесно связаны с конференциями, организованными Американским обществом неразрушающего контроля (ASNT), Советом по исследованиям в области транспорта (TRB) и SPIE. TRB относится к комитетам AHD30, структурам и обслуживанию; AFF40, Тестирование и оценка транспортных структур; И AHD30 (3) Мониторинг структурного здоровья, Объединенный подкомитет AHD30, AHD35 и AFF40. Международная федерация геодезистов (FIG), Рабочая группа 6.1, «Измерение и анализ деформаций»; И Подкомиссия Международной ассоциации геодезии (IAG) 4.2, приложения геодезии 2 в области инженерии, также спонсируют конференции по SHM. Американское общество неразрушающего контроля (ASNT) выпускает большое количество публикаций и выпускает сертификаты компетентности NDT, но не включает инструменты EDM в любом из своих руководств, учебных пособий или требований сертификации. Неофициальный опрос автора в беседах с участниками на этих конференциях в прошлом году приводит к тому, что использование лазерных трекеров практически не существует среди этих сообществ. Гражданским и структурным инженерам редко требуется размерная точность в части на миллионный диапазон для строительных целей, поэтому понятно, что они не знакомы с возможностями EDM.