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

Merkezi çelik çaprazların çelik yapılar üzerindeki etkisinin sarsma tablası deneyleri ile belirlenmesi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Deprem kuşakları üzerinde bulunan ülkemizde, çelik yapı kullanımı giderek artmaktadır. Çelik yapılarda yanal kuvvetlere (deprem, rüzgar) karşı kullanılan en önemli yöntemlerden birisi çelik çapraz kullanımıdır. Bu çalışma, deneysel ve nümerik olarak iki aşamada tamamlanmıştır. Deneysel aşamada planda ve düşeyde düzensizlik durumları bulunan farklı çelik yapı modellerine, merkezi çelik çapraz etkisini araştırabilmek için sarsma tablası yardımıyla üç farklı deprem kaydı uygulanmıştır. Deprem kayıtlarının uygulanması sırasında çelik yapı modelleri üzerine yerleştirilen akıllı cihazlardan ( ios ve android işletim sistemine sahip akıllı telefonlar) veri alımı yapılmış ve geleneksel ivmeölçer ile karşılaştırılmaları yapılmıştır. Karşılaştırmalar sırasında Seismosignal programından faydalanılmıştır. Çalışmanın nümerik aşamasında Sap2000 sonlu eleman program yardımıyla çelik yapılar modellenmiş ve aynı deprem kayıtları ile analiz yapılmıştır. Sonlu eleman analizlerinde kullanılan periyot değerleri, sönüm oranları serbest tireşim deneyleri ile hesaplanmıştır. Akıllı cihazlardan ve ivmeölçerden elde edilen veriler ile Sap2000 sonlu eleman programından elde edilen veriler doğrulanmaya çalışılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde akıllı cihazların ivmeölçerler kadar doğruluk payı olmadığı gözlemlenmiştirThe use of steel construction has been increasing in our country which is in the earthquake zone. One of the most important methods against lateral forces such as the earthquake and the wind is the use of steel cross. This study was performed in two stages experimentally and numerically. In the experimental analysis, three different earthquake recordings were applied to the different steel construction models which have an irregularity in the plan and a vertical irregularity in order to investigate the effect of the central steel cross by means of the vibratory table. During the implementation of earthquake recordings, the data were collected from the smart devices which were inserted on the steel construction models and a comparison was made between the traditional accelerometer and the smart devices. Seismosignal program was used during comparisons. In the numerical analysis of the study, steel constructions were modeled and analyzed with the same earthquake forces with the help of Sap2000 finite element program. Period values which were used in the finite element analysis were calculated by the free vibration damping ratio experiments. The data collected from the smart devices and the accelerometer, and the data collected from the Sap2000 finite element program were tried to be verified. When the results were examined, it was observed that the smart devices were not correct to a limited extent as the accelerometers

Merkezi çelik çaprazların çelik yapılar üzerindeki etkisinin sarsma tablası deneyleri ile belirlenmesi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Deprem kuşakları üzerinde bulunan ülkemizde, çelik yapı kullanımı giderek artmaktadır. Çelik yapılarda yanal kuvvetlere (deprem, rüzgar) karşı kullanılan en önemli yöntemlerden birisi çelik çapraz kullanımıdır. Bu çalışma, deneysel ve nümerik olarak iki aşamada tamamlanmıştır. Deneysel aşamada planda ve düşeyde düzensizlik durumları bulunan farklı çelik yapı modellerine, merkezi çelik çapraz etkisini araştırabilmek için sarsma tablası yardımıyla üç farklı deprem kaydı uygulanmıştır. Deprem kayıtlarının uygulanması sırasında çelik yapı modelleri üzerine yerleştirilen akıllı cihazlardan ( ios ve android işletim sistemine sahip akıllı telefonlar) veri alımı yapılmış ve geleneksel ivmeölçer ile karşılaştırılmaları yapılmıştır. Karşılaştırmalar sırasında Seismosignal programından faydalanılmıştır. Çalışmanın nümerik aşamasında Sap2000 sonlu eleman program yardımıyla çelik yapılar modellenmiş ve aynı deprem kayıtları ile analiz yapılmıştır. Sonlu eleman analizlerinde kullanılan periyot değerleri, sönüm oranları serbest tireşim deneyleri ile hesaplanmıştır. Akıllı cihazlardan ve ivmeölçerden elde edilen veriler ile Sap2000 sonlu eleman programından elde edilen veriler doğrulanmaya çalışılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde akıllı cihazların ivmeölçerler kadar doğruluk payı olmadığı gözlemlenmiştirThe use of steel construction has been increasing in our country which is in the earthquake zone. One of the most important methods against lateral forces such as the earthquake and the wind is the use of steel cross. This study was performed in two stages experimentally and numerically. In the experimental analysis, three different earthquake recordings were applied to the different steel construction models which have an irregularity in the plan and a vertical irregularity in order to investigate the effect of the central steel cross by means of the vibratory table. During the implementation of earthquake recordings, the data were collected from the smart devices which were inserted on the steel construction models and a comparison was made between the traditional accelerometer and the smart devices. Seismosignal program was used during comparisons. In the numerical analysis of the study, steel constructions were modeled and analyzed with the same earthquake forces with the help of Sap2000 finite element program. Period values which were used in the finite element analysis were calculated by the free vibration damping ratio experiments. The data collected from the smart devices and the accelerometer, and the data collected from the Sap2000 finite element program were tried to be verified. When the results were examined, it was observed that the smart devices were not correct to a limited extent as the accelerometers

Review on smartphone sensing technology for structural health monitoring

Sensing is a critical and inevitable sector of structural health monitoring (SHM). Recently, smartphone sensing technology has become an emerging, affordable, and effective system for SHM and other engineering fields. This is because a modern smartphone is equipped with various built-in sensors and technologies, especially a triaxial accelerometer, gyroscope, global positioning system, high-resolution cameras, and wireless data communications under the internet-of-things paradigm, which are suitable for vibration- and vision-based SHM applications. This article presents a state-of-the-art review on recent research progress of smartphone-based SHM. Although there are some short reviews on this topic, the major contribution of this article is to exclusively present a compre- hensive survey of recent practices of smartphone sensors to health monitoring of civil structures from the per- spectives of measurement techniques, third-party apps developed in Android and iOS, and various application domains. Findings of this article provide thorough understanding of the main ideas and recent SHM studies on smartphone sensing technology

Research on Damage Detection of a 3D Steel Frame Model Using Smartphones

Smartphones which are built into the suite of sensors, network transmission, data storage, and embedded processing capabilities provide a wide range of response measurement opportunities for structural health monitoring (SHM). The objective of this work was to evaluate and validate the use of smartphones for monitoring damage states in a three-dimensional (3D) steel frame structure subjected to shaking table earthquake excitation. The steel frame is a single-layer structure with four viscous dampers mounted at the beam-column joints to simulate different damage states at their respective locations. The structural acceleration and displacement responses of undamaged and damaged frames were obtained simultaneously by using smartphones and conventional sensors, while the collected response data were compared. Since smartphones can be used to monitor 3D acceleration in a given space and biaxial displacement in a given plane, the acceleration and displacement responses of the Y-axis of the model structure were obtained. Wavelet packet decomposition and relative wavelet entropy (RWE) were employed to analyze the acceleration data to detect damage. The results show that the acceleration responses that were monitored by the smartphones are well matched with the traditional sensors and the errors are generally within 5%. The comparison of the displacement acquired by smartphones and laser displacement sensors is basically good, and error analysis shows that smartphones with a displacement response sampling rate of 30 Hz are more suitable for monitoring structures with low natural frequencies. The damage detection using two kinds of sensors are relatively good. However, the asymmetry of the structure’s spatial stiffness will lead to greater RWE value errors being obtained from the smartphones monitoring data