Smyslem defektoskopie je nalezení vad ve výrobcích. Vady není možno zobrazit přímo, ale zpravidla je možno usuzovat na jejich přítomnost z nepřímých fyzikálních veličin, jejichž důsledkem je pozorovatelná indikace vady. Výjimkou je vizuální metoda, jejíž podstatou je přímé nalezení vady. Podle sestavených kriterií, které jsou součástí norem a předpisů pro vyhodnocování indikací, je možné určit, zda výrobek splňuje resp. nesplňuje daná kritéria; v žargonu norem to znamená, že byla nalezena přípustná resp. nepřípustná indikace. Nalezení nepřípustné indikace má za následek opravu výrobku nebo jeho odstranění z výrobního procesu či provozu.

Kritéria norem a předpisů, podle nichž dochází k vyhodnocování, mají dvojí charakter. Jedná se o podmínky, které stanovují geometrický tvar indikací, jejich vzájemnou polohu a četnost a na jejichž základě je rozhodnuto o závažnosti porušení výrobku. Druhá skupina norem využívá subjektivního porovnání indikace nebo skupin indikací s referenční předlohou. V obou případech je k vyhodnocování použit člověk s jeho výhodami a nevýhodami. V jeho prospěch hrají jeho zkušenosti. Na druhé straně jeho velkou nevýhodou je mnohdy časová náročnost při vyhodnocování podle složitější normy, chyby vznikající únavou a vliv subjektivního vnímání geometrických parametrů při hodnocení, jinými slovy dva lidé mohou o závažnosti téže indikace rozhodnout rozdílně. S ohledem na tuto situaci se nabízí možnost využití výpočetní techniky pro její rychlost a jednotného přístupu k řešení problému při vyhodnocování indikací podle jednotlivých norem, jejichž kritéria lze mnohdy s úspěchem algoritmovat.

Příspěvek je věnován problematice vyhodnocování obrazu s využitím výpočetní techniky zejména z hlediska požadavků standardů a možnosti tento proces algoritmizovat. Tento typ vyhodnocování vyžaduje použití defektoskopických metod, které poskytují grafický obraz výrobku a jeho indikací, tedy přinejmenším dvou či vícerozměrný grafický signál. Pro tento účel je vhodné použití defektoskopických metod jako je penetrační metoda, magnetická prášková metoda, radiografická metoda popř. vizuální metoda, které ovšem tento článek není přímo věnován. Společným rysem těchto metod jsou indikace, které se svým charakterem (barvou, tvarem, polohou etc.) odlišují od ostatního okolí resp. od téhož místa na stejném výrobku, který není porušen a proto žádné indikace neobsahuje. Jak již bylo naznačeno tyto indikace lze za pomoci výpočetní techniky zpracovat a vyhodnotit podle příslušných kritérií daných jednotlivými normami k tomu určených a celý proces využít při automatickém vyhodnocování.

Obr. 1 Pohled na svar, který bude prověřován

3. Postup při automatickém vyhodnocování zobrazení

Vyhodnocování obrazu indikací se skládá z několika dílčích kroků. V první řadě je nutné pořídit obraz místa, které má být vyhodnocováno. Zpravidla je k tomu použita digitální nebo analogová kamera či fotoaparát nebo jiné vhodné snímací zařízení. Zde je kladen velký důraz na co možná největší hloubku barev a hloubku ostrosti a co nejnižší šum. Aby bylo možné obraz zpracovat pomocí výpočetní techniky musí být provedena jeho digitalizace, která se uskuteční přímo v záznamovém zařízení a nebo pomocí vhodného A/D převodníku implementovaného do počítačové grafické karty. Digitalizací obrazu se převede analogový 2D signál na matici čísel, v které každá hodnota v daném sloupci a řádku představuje hodnotu barvy podle barevné reprezentace jakou jsou například RGB, HSI, CMYK a další.

Pro zpracování zdigitalizované informace byl použit program pro analýzu a zpracování obrazu (Image Analýze and Processing), který je v ATG s.r.o. využíván pro řadu praktických aplikací.

Posledním krokem je vyhodnocení objektů reprezentujících indikace. Vyhodnocení postupuje podle algoritmu, který odráží specifické požadavky normy, předpisu či jiného zadání. Jeho součástí je nalezení relevantních objektů reprezentující indikace, zjištění jejich rozměrových parametrů popř. jejich roztřídění podle tvaru, zjištění vzájemných poloh objektů a aplikování jednotlivých zásad pro skupiny indikací určených normou (např. řádková indikace, kritické množství relevantních indikací vyskytujících se na dané ploše nebo délce svaru etc). Výsledkem pak může například grafické označení té oblasti výrobku, která nesplňuje jedno z kritérií normy a je proto nepřípustná.

Normy a předpisy, podle kterých se vyhodnocují indikace získané jednou z výše uvedených defektoskopických metod lze rozdělit z pohledu jejich algoritmizace na dvě skupiny. První skupina zahrnuje normy s přesně určenými kritérii, podle kterých jsou indikace vyhodnocovány. Takové normy jsou v principu zalgoritmovatelné a tedy vyhodnotitelné pomocí výpočetní techniky. Druhá skupina norem zahrnuje ty, které vyžadují použití referenčních obrazů nebo fotografií k porovnání závažnosti indikací. Tento vyhodnocovací postup umožňuje určité subjektivní hodnocení ze strany člověka. Ve výpočetní technice existuje do určité míry možnost vytvořit algoritmus, který by nahrazoval referenční obrazy, ale vzhledem k odlišnému přístupu člověka a počítače k hodnocení problému, by výsledky nemuseli být totožné.

Obr. 2 Indikace na svaru nalezené penetrační metodou

Obr. 3 Vyhodnocení indikací (po provedení filtrace a prahování obrazu) podle předpisu ASME sekce Vlil - tlakové nádoby, dodatek 8

Předpis ASME - sekce Vlil a evropské normy

Následující odstavce jsou věnovány porovnání těch částí amerického předpisu ASME, sekce Vlil, tlakové nádoby (dále jen ASME) a evropských norem, které se zabývají hodnocením indikací. Porovnány jsou především z hlediska jejich zpracování výpočetní technikou tedy jejich algoritmizací. Kritéria přípustnosti zde uvedené se týkají penetrační metody (PT), magnetické práškové metody (MT) a radiografické metody (RT).

Výhodou této metody jsou její poměrně kontrastní indikace, které lze snadno filtrovat. Určité problémy mohou vznikat s tzv. falešnými indikacemi, které se občas vyskytují na hranách a zákoutích výrobku.

ASME: Hodnocení svarů na tlakových nádobách se provádí podle kritérií přípustnosti uvedených v příloze 8 a odlitků podle přílohy 7. V obou případech jsou uvedena jednoznačná kritéria a obzvláště hodnocení indikací na svarech je velmi snadno algoritmovatelné.

EN: Svary jsou vyhodnocovány podle normy EN 1289, která je velmi jednoduchá. Odlitky odlévané do pískových forem se vyhodnocují podle EN 1371-1, přesně lité odlitky podle EN 1371-2 a ocelové výkovky podle EN 10228-2. Poslední tři normy jsou z pohledu algoritmizace velmi složité, nicméně všechny uvedené evropské normy lze zpracovat za použití výpočetní techniky.

Magnetická prášková metoda

Výhody a nevýhody při filtraci indikací platící pro tuto metodu jsou podobné jako v případě penetrační meto-dy. ASME: Pro svary resp. odlitky platí příloha 6 resp. 7. Zatímco předpis pro vyhodnocení svarů je z pohledu algoritmizace v podstatě stejný jako v případě penetrační metody, předpis pro odlitky patří do již zmíněné skupiny norem, které využívají referenčních předloh, konkrétně ASTM E 125. V principu jí tedy není možno algoritmovat. EN: Pro svary platí norma EN 1291, pro odlitky EN 1369 a pro ocelové výkovky EN 10288-1. Norma pro hodnocení svarů je velmi jednoduchá zatímco normy pro odlitky a ocelové výkovky jsou poměrně složité. Navíc v normě pro odlitky existují určité nedostatky v podobě chybějících definic typů indikací.

Radiografická metoda

Filtrace indikací z radiogramů je poměrně dost obtížná zvláště hledají-li se indikace, jejichž intenzita jasu se liší o méně než 6% od intenzity pozadí nebo má-li hledaná indikace příliš velkou plochu. Ovšem všechny tyto problémy jsou řešitelné.

ASME: Hodnocení svarů se provádí podle části UW-51 a přílohy 4. Vzhledem k složitému vyhodnocovacího postupu jsou kritéria obtížně zalgoritmovatelná. Ocelové odlitky se vyhodnocují podle přílohy 7, která se odkazuje na referenční radiogramy SE-446 a SE-186 a není stejně jako v případě magnetické práškové metody algoritmovatelná.

EN: Svary jsou vyhodnocovány podle náročné normy EN 12517 a podélně nebo spirálově svařované trubky naopak podle jednodušší normy EN 10246-10.

Jednotlivé normy a předpisy z pohledu jejich algoritmizace zjednodušeně porovnává následující tabulka:

Symboly ·, ··, ···, označují obtížnost vytvoření algoritmu podle kritérií daných uvedenou normou nebo předpisem od nejsnadnější po nejtěžší. Označení reference znamená, že se daná norma odkazuje na referenční předlohu.

Související

Související témata NDT kontrola TZ