Автоматизированные приборы неразрушающего контроля на базе смартфона

Currently, non-destructive testing is an interdisciplinary field of science and technology that serves to ensure the safe functioning of complex technical systems in the face of multifactorial risks. In this regard, there is a need to consider new information technologies based on intellectual perception, recognition technology, and general network integration. The purpose of this work was to develop an ultrasonic flaw detector, which uses a smartphone to process the test results, as well as transfer them directly to an powerful information processing center, or to a cloud storage to share operational information with specialists from anywhere in the world.The proposed flaw detector consists of a sensor unit and a smartphone. The exchange of information between the sensor and the smartphone takes place using wireless networks that use "bluetooth" technology. To ensure the operation of the smartphone in the ultrasonic flaw detector mode, the smartphone has software installed that runs in the Android operating system and implements the proposed algorithm of the device, and can serve as a repeater for processing data over a considerable distance (up to hundreds and thousands of kilometers) if it necessary.The experimental data comparative analysis of the developed device with the Einstein-II flaw detector from Modsonic (India) and the TS-2028H+ flaw detector from Tru-Test (New Zealand) showed that the proposed device is not inferior to them in terms of such characteristics as the range of measured thicknesses, the relative error in determining the depth defect and the object thickness. When measuring small thicknesses from 5 to 10 mm, the proposed device even surpasses them, providing a relative measurement error of the order of 1 %, while analogues give this error within 2–3 %.В настоящее время неразрушающий контроль является междисциплинарной областью науки и техники, служащей обеспечению безопасного функционирования сложных технических систем в условиях многофакторных рисков. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть в этой области новые информационные технологии, основанные на интеллектуальном восприятии, технологии распознавания, повсеместной сетевой интеграции. Целью данной работы являлась разработка ультразвукового дефектоскопа, который использует смартфон для обработки результатов контроля, а также передачи их непосредственно в центр обработки информации, обладающий мощным оборудованием, или в облачное хранилище, что позволит получать доступ к оперативной информации для её изучения и обработки любому специалисту из любой точки мира.Предложенный дефектоскоп состоит из сенсорного блока и смартфона. Обмен информацией между сенсором и смартфоном происходит с помощью беспроводных сетей, которые используют технологию «bluetooth». Для обеспечения работы смартфона в режиме ультразвукового дефектоскопа в смартфон инсталлировано программное обеспечение, которое работает в среде операционной системы Android и реализует предложенный алгоритм работы прибора, а при необходимости автоматически может выполнять роль ретранслятора для обработки данных на значительном расстоянии (до сотен и тысяч километров).Сравнительный анализ экспериментальных данных разработанного устройства с дефектоскопом Einstein-II компании Modsonic (India) и дефектоскопом TS-2028H+ компании Tru-Test (New Zealand) показал, что предложенное устройство не уступает им по таким характеристикам, как диапазон измеряемых толщин, относительная погрешность определения глубины залегания дефекта и толщины объекта. При измерении малых толщин от 5 до 10 мм, предложенное устройство даже превосходит их, обеспечивая относительную погрешность измерения порядка 1 %, в то время как аналоги дают эту погрешность в пределах 2–3 %

Бездротові технології в автоматизації неруйнівного контролю

Використання бездротових технологій нині спостерігається в багатьох галузях промисловості, і неруйнівний контроль не є винятком. Можливості сучасних смартфонів, які мають значну обчис- лювальну потужність і великі ресурси пам’яті, роблять їх привабливими для застосування в таких областях неруйнівного контролю, як моніторинг стану конструкцій, контроль цілісності об’єктів під- вищеної небезпеки, діагностика роботи обладнання тощо. Розвиток технологій неруйнівного контролю як основи для попередження техногенних катастроф і надзвичайних ситуацій, а також забезпечення експлуатації промислового обладнання та перевірки якості продукції, нині виходить на новий рівень. В умовах промислової революції «Індустрія 4.0» величезними темпами зростає ступінь автомати- зації виробництва завдяки впровадженню все більш складних і взаємопов’язаних промислових систем, що забезпечують оперативний обмін даними. Рушійними силами такої тенденції є: – зростаюча доступність мініатюрних бездротових датчиків; – повсюдність зв’язку через Інтернет; – найкоротші витрати на хмарне зберігання / обробку даних; – можливості швидкого аналізу й отримання рекомендацій, заснованих на отриманих даних, із використанням все більш доступних та ефективних сценаріїв штучного інтелекту. У зв’язку з розвитком IT технологій у сучасному промисловому виробництві можна сформулювати основні цілі, що стоять перед неруйнівним контролем в умовах Індустрії 4.0. Це підвищення швидкодії контролю, стійкості отриманих даних та оперативності прийняття рішення. Отже, майбутнє неруйнів- ного контролю тісно пов’язане з процесами, що характеризуються вищою точністю, меншою кількістю помилок і, отже, підвищеною ймовірністю виявлення дефектів, а також детальними цінними даними, які доступні в будь-який час із будь-якої точки світу. Оцінка результатів контролю може проводитися групами людей, а не окремими людьми, з вищою дисперсією навичок. Продуктивність і швидкість будуть відігравати все більшу роль. Таким чином, можна передбачити, що неруйнівний контроль, орієнтований на майбутнє, забезпечить економію коштів за одночасного поліпшенні результатів, значною мірою допомага- ючи користувачам скоротити або навіть повністю уникнути додаткових операцій контролю. Метою статті є огляд літератури, що присвячена популяризації впровадженню смартфонів у технологічні процеси традиційних методів неруйнівного контролю.The use of wireless technology is now seen in many industries and non-destructive testing (NDT) is no exception. The capabilities of modern smartphones, which have significant computing power and large memory resources, makes them attractive for use in such areas of non-destructive testing as structural control and health monitoring, the integrity of high-risk objects monitoring, equipment diagnostics and others. The development of non-destructive testing technologies as a basis for the prevention of man-made disasters and emergencies, as well as ensuring the operation of industrial equipment and product quality control today reaches a new level. The degree of production automation is growing rapidly in the conditions of the industrial revolution “Industry 4.0”. This is due to the introduction of increasingly complex and interconnected industrial systems that provide operational data exchange. The driving forces of this trend are: – increasing availability of miniature wireless sensors; – the ubiquity of their interconnection via the Internet; – the shortest consumption for cloud storage / data processing; – rapid improvement of analysis capabilities and recommendations based on the obtained data, using more and more affordable and effective methods of the artificial intelligence application. Because of development of IT technologies in modern industrial production, it is possible to formulate the main goals for NDT in the conditions of Industry 4.0. This is to increase the speed of control, the stability of the data and the efficiency of decision-making. Thus, the future of non-destructive testing is closely linked to processes characterized by higher accuracy, fewer errors and, as a result, increased probability of a flaw detection, as well as availability of valuable data at anytime from anywhere in the world. The groups of people with a higher variance of skills can evaluate obtained results instead of individuals. Productivity and speed will matter more. Thus, it is possible to predict that the future-oriented NDT will save money while improving results, greatly helping users to reduce or even completely avoid rework. The purpose of this article is to review the literature on the introduction of smartphones in the technological processes of the traditional NDT methods.Использование беспроводных технологий в настоящее время наблюдается во многих отраслях промышленности, и неразрушающий контроль не является исключением. Возможности современных смартфонов, имеющих значительную вычислительную мощность и большие ресурсы памяти, делают их привлекательными для применения в таких условиях. областях неразрушающего контроля, как мониторинг состояния конструкций, контроль целостности объектов повышенной опасности, диагностика работы оборудования. Развитие технологий неразрушающего контроля как основы для предупреждения техногенных катастроф и чрезвычайных ситуаций, а также обеспечение эксплуатации промышленного оборудования и проверки качества продукции, ныне выходит на новый уровень. В условиях промышленной революции «Индустрия 4.0» огромными темпами растет степень автоматизации производства благодаря внедрению все более сложных и взаимосвязанных промышленных систем. обеспечивающих оперативный обмен данными. Движущей силой такой тенденции являются: – растущая доступность миниатюрных беспроводных датчиков; – повсеместность связи через Интернет; – кратчайшие расходы на облачное хранение/обработку данных; – возможности быстрого анализа и получения рекомендаций, основанных на полученных данных, с использованием все более доступных и эффективных сценариев искусственного интеллекта.В связи с развитием IT технологий в современном промышленном производстве можно сформулировать основные цели, стоящие перед неразрушающим контролем в условиях Индустрии 4.0. Это повышение быстродействия контроля, устойчивости полученных данных и оперативности принятия решения Следовательно, будущее неразрушающего контроля тесно связано с процессами, характеризующимися более высокой точностью, меньшим количеством ошибок и, следовательно, повышенной вероятностью обнаружения дефектов, а также подробными ценными данными, которые доступны в любое время из любой точки мира. Оценка результатов контроля может проводиться группами людей, а не отдельными людьми, с высшей дисперсией навыков. Производительность и скорость будут играть все большую роль. Таким образом, можно предположить, что неразрушающий контроль, ориентированный на будущее, обеспечит экономию средств при одновременном улучшении результатов, в значительной степени помогая пользователям сократить или даже полностью избежать дополнительных операций контроля. Целью статьи является обзор литературы, посвященной популяризации внедрения смартфонов в технологические процессы традиционных методов неразрушающего контроля

Evolução de Sistema de Análise de Trajetos com Rosas dos Ventos

Tese de mestrado, Engenharia Informática (Sistemas de Informação) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019Este trabalho utiliza o conceito de rosa dos ventos, que consiste num diagrama radial usado na área da meteorologia, onde são registados os dados dos ventos, como a velocidade e direção. Porém, no âmbito desta dissertação a ideia da rosa foi utilizada para a análise de dados de trajetos urbanos, permitindo representar e agregar este tipo de informação. A rosa dos trajetos é uma forma de representação e visualização que tem por objetivo analisar percursos urbanos e ser uma ferramenta de apoio na tomada de decisão por parte dos analistas. Por exemplo, pode ser importante perceber o tráfego urbano de uma cidade ao longo de uma semana, em diferentes períodos do dia e locais de uma cidade. Para tal, um analista pode colocar um marcador num ponto do mapa com trajetos urbanos, sendo criada uma região de agregação onde são intersetados trajetos. Desta interseção resulta uma rosa com pétalas (os trajetos) que contém informação agregada, como a quantidade de trajetos, a velocidade, e a direção. Podem ser criadas várias rosas para possibilitar a visualização simultânea e análise comparativa entre estas, incluindo o caso particular de duas ou mais rosas estarem associadas ao mesmo ponto no mapa, contemplando, por exemplo, diferentes períodos do dia. Este trabalho teve dois objetivos principais: evoluir um sistema de análise de trajetos do ponto de vista de um analista e fazer a avaliação deste sistema, através de testes com utilizadores. Relativamente ao primeiro objetivo, a biblioteca de funcionalidades da rosa de trajetos foi revista e aumentada, através da inclusão de uma framework para fazer um processamento de trajetos mais rápido e da possibilidade de criar rosas duplicadas. Também foram realizadas melhorias na interação com o utilizador, sendo permitida uma maior liberdade de escolha dos intervalos temporais em análise, movimentar os marcadores das rosas com atualização automática dos seus dados agregados, e a possibilidade de deteção e análise de movimentos pendulares. Estas modificações devem facilitar a inspeção e análise de trajetos mais pormenorizada e exploratória que é o foco do trabalho dos analistas. O segundo objetivo correspondeu à avaliação do novo sistema de análise de trajetos a partir de uma aplicação de testes onde foram feitas sessões de avaliação com utilizadores. O propósito destes testes foi avaliar a facilidade de inspeção e análise de trajetos a partir de um conjunto de tarefas pedidas. Outro ponto importante em estudo, foi perceber qual o nível de usabilidade do sistema, a partir das respostas dadas a um questionário SUS. Os resultados dos testes registaram um aumento no número de erros e no tempo de execução das tarefas face ao sistema anterior, mas isto deveu-se ao aumento da complexidade das tarefas de análise, pois houve uma maior preocupação de aproximar as questões, tarefas e cenários ao trabalho com que os analistas se deparam. Todos os utilizadores conseguiram concluir com sucesso as tarefas pedidas e con-sideraram que o sistema apresenta um alto nível de usabilidade. Os resultados sugerem que o sistema concretizado facilita a análise e visualização de trajetos agregados, por exemplo na gestão do tráfego urbano de uma cidade.This work uses the concept of wind rose, which is a radial diagram used in the area of meteorology, where wind data such as speed and direction are recorded. However, in the scope of this dissertation the idea of the rose was used for the analysis of urban route data, allowing to represent and aggregate this type of information. The tracks rose is a form of representation and visualization that aims to analyze urban tracks and to be a support tool in decision making by analysts. For example, it may be important to understand urban traffic in a city over the course of a week, at different times of the day, and in locations within a city. To do this, an analyst can place a marker on a map point with urban tracks, creating an aggregation region where tracks are intersected. This intersection results in a rose with petals (the tracks) that contains aggregate information such as the number of paths, the speed, and the direction. Multiple roses can be created to enable simultaneous visualization and comparative analysis between them, including the particular case of two or more roses being associated with the same point on the map, contemplating, for example, different times of the day. This work had two main objectives: to evolve a path analysis system and to evaluate the new system through tests with users. Regarding the first objective, the tracks rose feature library has been revised and expanded by including a framework for faster track processing and the possibility of creating duplicate roses. Improvements have also been made in the interaction with the user, allowing greater freedom of choice of the time intervals under analysis, moving rose markers with automatic updating of their aggregate data, and the possibility of detecting and analyzing pendulum movements. These modifications should facilitate the more detailed and exploratory track inspection and analysis that is the focus of analysts' work. The second objective corresponded to the evaluation of the new track analysis system from a testing application where user evaluation sessions were held. The purpose of these tests was to evaluate the ease of inspection and analysis of tracks from a set of requested tasks. Another important point under study was to understand the level of usability of the system, based on the answers given to a SUS questionnaire. Test results showed an increase in the number of errors and task execution time compared to the previous system, but this was due to the increased complexity of the analysis tasks, as there was a greater concern to approximate issues, tasks and scenarios to the work analysts face. All users were able to successfully complete the requested tasks and considered the system to have a high level of usability. The results suggest that the implemented system facilitates the analysis and visualization of aggregate tracks, for example in the urban traffic management of a city