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IDS LE AF 應用於複合材料的非破壞性檢測 (NDT)

2020/6/30

在遊艇和船的建造中,最常用的材料是所謂的複合材料。它們被用於太空工業、電力工程 (如風力發動機)、醫療科技、運動設備製造和汽車工業中的高性能應用。然而,凡是有複合的地方,也有 "斷裂" 的可能,無論是外部影響或材料疲勞。因此,定期檢查是必不可少的。台灣安新精密 (UNX Technologies) 的 iX-600 攜帶式檢測系統可對多層複合材料進行非接觸式檢測,即使是大面積的表面。它利用影像處理來檢測人眼看不到的薄弱環節。除了熱像儀外,還使用了德國 IDS 公司生產的帶有自動對焦功能 uEye 裸板相機 (LE AF 系列)。

特別是在海洋領域,對複合材料的需求不斷增加。除了地板元件、側牆、天花板鑲板或門之外,還可以提供由複合材料製成的廁所隔間和分隔單元。此外,承重部件如地板、牆體或屋頂板都是可能的,並能大大減輕重量。這裡使用的複合材料典型例子是 CFRP (碳纖維增強塑料)。它具有很高的剛度,同時又很輕;或者也叫 GFRP (玻璃纖維增強塑料),是一種由塑料和玻璃纖維組成的材料。它的性價比很高,且品質也很好。

在這樣的輕量結構材料下,各個組件並不是單一材料,由於製造工藝的原因,可能會出現氣泡、孔隙、異物夾雜和分層 (剝落層) 等損壞。即使在使用過程中,如當車輛行駛時,材料的強度也會受到損害,例如受到衝擊的影響。對複合板的撞擊可能在外面不留下明顯損傷,但在內部還是會導致抗壓強度的降低。因此,定期對材料進行檢測不僅是明智的,而且對安全至關重要。遊艇製造商通常使用超音波或沖擊回波法來檢測缺陷,這是基於聲波的使用。它是 20 世紀 80 年代開發的,用於測試鋼筋混凝土構件,目前已被廣泛使用。但是這個過程需要與零件之間的直接接觸,而且很耗時。

UNX Technologies Co., LTD (安新精密科技) 提供了另一個選擇。可攜式檢測系統 iX-600 可以對複合材料進行非接觸且有保障的非破壞檢測(NDI - Non Destructive Inspection),可以進行脫落、分層或孔隙率的測試。分析材料表面下的特性,從而檢測材料內部的缺陷。該系統還可以毫不費力地捕獲大面積的檢測區域或曲面結構,而不需要事先提供材料樣品。對於多層結構的複合材料,除了上述的手動超音波掃描流程外,還可以用 iX-600 將點資料替換為大面積資料。

可攜式檢測系統 iX-600 的特色是可以快速、準確地確定缺陷位置。除了可取得測試表面溫度分佈的熱像外,UNX 系統也整合了可見光影像,從而確定材料的準確缺陷狀態。將紅外線攝影機與帶有 IDS 自動對焦功能的相機 LE AF 結合起來,再搭配內建的 7" 觸控螢幕工業電腦和演算法軟體軟體。該 NDT 儀器在台灣已獲得專利,是個可攜且不用額外電腦的方便系統。

"iX-600 作為一款方便攜帶的設備,必須是小而輕巧的;由於工作距離的不同,設備內整合的相機也必須具有可程控對焦的能力。"UNX 公司的 Dr. Yu-An Lai 解釋道。

IDS 的 uEye LE AF 相機就符合所有標準。它採用了液體鏡頭的技術,並提供實用的手動與自動對焦功能。這樣可以在不同的物體距離下獲得最佳對焦的影像。UNX 特別選擇了帶有 S-mount 的 UI-3881LE AF。該相機配備了 SONY STARVIS 系列的 1/1.8" CMOS 感測器 IMX178,可達到 641 萬畫素 (3088 x 2076 px) 的解析度,速度高達 58 fps。除了高解析度外,該感測器在速度和靈敏度表現良好,即使在低照度的條件下也能獲得出色的影像。

IDS 軟體套裝是一款供所有 uEye 工業相機免費使用的套件,可支援 USB 2.0、USB 3.0 以及 GigE 等介面的 uEye 相機。除了攝影機驅動程式外,它還包含了各種程式語言 (如 C, C++, C#, Python 或 LabVIEW 等) 的支援及範例程式。"這大幅度縮短了我們的研發時間。" Dr.Yu-An Lai 表示。