DIN 54180-2-2016 Non-destructive testing - Shearography - Part 2 Equipment《无损检测 剪切图解 第2部分 设备》.pdf

1、Dezember 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 19.100!%QJ“2584639www.din.deDIN 54180-2Zerstrungsfreie Prfung Shearografie Teil 2: G

2、erteNon-destructive testing Shearography Part 2: EquipmentEssais non destructifs Shearographie Partie 2: quipementAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 54180-2:1997-01www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 54180-2:2016-12 2

3、 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Prfausrstung . 4 4.1 Allgemeines . 4 4.2 Beleuchtungsvorrichtung . 5 4.3 Optischer Messkopf 6 4.4 Rechner mit Software . 7 5 Belastungssysteme 8 5.1 Allgemeines . 8 5.2 Mechanische Belastungssysteme . 8 5.3 T

4、hermische Belastungssysteme . 8 6 Validierung der Prfeinrichtung . 9 (informativ) Technische Gren und Angaben 10 Anhang ADIN 54180-2:2016-12 3 Vorwort Dieses Dokument ist vom Arbeitskreis NA 062-08-20-01 AK Shearografie“ des Arbeitsausschusses NA 062-08-20 AA Zerstrungsfreie Prfung; Obleuteausschuss

5、“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) ausgearbeitet worden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 54180

6、 Zerstrungsfreie Prfung Shearografie besteht aus: Teil 1: Allgemeine Grundlagen Teil 2: Gerte nderungen Gegenber DIN 54180-2:1997-01 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Aktualisierung der normativen Verweisungen; b) Anpassung an den Stand der Technik; c) berarbeitung der Bilder; d) berfhrung d

7、er Tabelle zu den Einheiten und Gren in einen informativen Anhang; e) Abschnitt 5 Belastungssysteme“ wurde ergnzt; f) Abschnitt 6 Validierung“ wurde ergnzt. Frhere Ausgaben DIN 54180-2: 1997-01 DIN 54180-2:2016-12 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt die allgemeinen Merkmale der Ausrstung zur

8、shearografischen Prfung nach DIN 54180-1 fest. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten V

9、erweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 54180-1, Zerstrungsfreie Prfung Shearografie Teil 1: Allgemeine Grundlagen DIN EN 1330-1, Zerstrungsfreie Prfung Terminologie Teil 1: Allgemeine Begriffe DIN EN 1330-2, Zerstrungsfreie Prfung T

10、erminologie Teil 2: Begriffe, die von allen zerstrungsfreien Prfverfahren benutzt werden DIN EN 60825-1 (VDE 0837-1), Sicherheit von Lasereinrichtungen Teil 1: Klassifizierung von Anlagen und Anforderungen DIN EN ISO 11145, Optik und Photonik Laser und Laseranlagen Begriffe und Formelzeichen VDI/VDE

11、 2632 Blatt 1, Industrielle Bildverarbeitung Grundlagen und Begriffe 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 11145, DIN 54180-1, DIN EN 1330-1, DIN EN 1330-2 und VDI/VDE 2632 Blatt 1. 4 Prfausrstung 4.1 Allgemeines Eine shearografische Prfeinrichtung besteht

12、aus einer Beleuchtungsvorrichtung, dem optischen Messkopf und einem Rechner mit Software (siehe Beispiel in Bild 1). DIN 54180-2:2016-12 5 Legende A Beleuchtungsvorrichtung 4 Beleuchtungsrichtung B optischer Messkopf 5 Prfgegenstand C Rechner, Software 6 Beobachtungsrichtung P1Objektpunkt 1 7 Empfin

13、dlichkeitsvektor P2Objektpunkt 2 8 Scherelement zur berlagerung der Objektpunkte P1und P2in einem gemeinsamen Bildpunkt 1 kohrente Lichtquelle 9 Abbildungsoptik 2 Spiegel 10 Bildebene/Bildsensor 3 Beleuchtungsoptik Bild 1 Optischer Aufbau der Prfeinrichtung 4.2 Beleuchtungsvorrichtung Die Beleuchtun

14、gseinheit besteht aus einer oder mehreren kohrenten Lichtquellen, und soweit erforderlich, einem Strahlfhrungssystem sowie einer Beleuchtungsoptik. Als kohrente Lichtquelle kommen Dauerstrichlaser oder Pulslaser (z. B. Laserdioden) in Betracht. Die Wellenlnge hat Einfluss auf die Nach-weisempfindlic

15、hkeit. Das Strahlfhrungssystem enthlt die optischen Komponenten wie Spiegel oder Lichtwellenleiter mit zuge-hrigem Ein- und Auskoppelmodul. Die Beleuchtungsoptik enthlt die erforderlichen optischen Elemente, die den Laserstrahl zur Beleuchtung des Objektes aufweiten. Hierbei sind der ffnungswinkel,

16、bzw. die noch sinnvoll ausleuchtbare Prf-objektflche wichtige Kenngren. Bei entsprechender Baugre kann die Beleuchtungseinheit ganz oder teilweise im optischen Messkopf integriert sein. DIN 54180-2:2016-12 6 4.3 Optischer Messkopf Der Messkopf enthlt mindestens ein Abbildungssystem sowie einen Bilds

17、ensor zur Bilderfassung. Das Abbildungssystem besteht aus der Abbildungsoptik und einem Scherelement. Die Bilder 2 bis 4 geben Beispiele mglicher Abbildungssysteme wieder. Die Abbildungsoptik ist mit Brennweite und Apertur der Laserwellenlnge und dem Bildsensor angepasst. Das Scherelement erzeugt zw

18、ei um einen definierten Schervektor gegeneinander versetzte Bilder, die von einem Bildsensor aufgenommen werden. Als Scherelement knnen zum Beispiel verwendet werden (siehe Bilder 2 bis 4): Michelson-Interferometer; Glaskeil; Biprisma. Es gibt Abbildungssysteme mit festem oder variabel einstellbarem

19、 Schervektor. Legende 1 Prfgegenstand 2 Abbildungsoptik 3 Bildebene 4 Keil P1Objektpunkt 1 P2Objektpunkt 2 Bild 2 Abbildungssystem mit Keil DIN 54180-2:2016-12 7 Legende 1 Prfgegenstand 2 Abbildungsoptik 3 Bildebene 4 Biprisma P1Objektpunkt 1 P2Objektpunkt 2 Bild 3 Abbildungssystem mit Biprisma Lege

20、nde 1 Prfgegenstand 2 Abbildungsoptik 3 Bildebene 4 Spiegel, verstellbar in Form von Kippen (Einstellung des Schervektors) bzw. Verschieben mittels Piezoelement zur Erzeugung einer definierten Phasenverschiebung 5 Strahlteiler P1Objektpunkt 1 P2Objektpunkt 2 Bild 4 Abbildungssystem mit Interferomete

21、r 4.4 Rechner mit Software Der Rechner steuert die Bildaufnahme, liest die Bilder ein und verrechnet diese zu Shearogrammen. Der Rechner kann weitere Funktionen wie die Steuerung der Belastung, der Beleuchtung usw. bernehmen. DIN 54180-2:2016-12 8 5 Belastungssysteme 5.1 Allgemeines Das Belastungssy

22、stem muss in der Lage sein, den Prfgegenstand zerstrungsfrei derart zu verformen, dass Inhomogenitten des Prfobjektes eine lokale Verformung der Oberflche verursachen. 5.2 Mechanische Belastungssysteme a) Druck: Bei dieser Belastungsart wird ein Medium (Gas oder Flssigkeit) verwendet, um Druckbehlte

23、r und zugehrige Rohrleitungen, Verzweigstcke und Ventile einer definierten Druckbelastung auszu-setzen, deren Hhe sich aus dem Prfgegenstand und seinem Verwendungszweck ergibt. Reinheits- und Sicherheitsanforderungen an das Druckmedium ergeben sich aus dem Verwendungszweck der druck-fhrenden Kompone

24、nten. ber ein Regelventil wird ausgehend vom Basisprfdruck der Druck entweder erhht oder vermindert, um verschiedene Belastungszustnde des Prfgegenstandes zu erzeugen. Inhomogenitten wie z. B. Wanddickenschwchungen infolge Korrosion oder Materialerosion zeigen sich durch eine lokale Ver-formung der

25、Oberflche. b) Vakuum/Unterdruck: Das Belastungssystem besteht aus einer geschlossenen Vakuumkammer, einem Sauggeblse oder einer Vakuumpumpe und einem Belftungsventil zwischen Kammer und Atmos-phrendruck. Das Sauggeblse bzw. die Vakuumpumpe verringert den Druck innerhalb der Kammer. Infolge der Druck

26、absenkung kommt es bei lokalen gasgefllten geschlossenen Inhomogenitten (z. B. unvollstndige Klebung, Lagenablsung) zu einer typischen Oberflchenverformung im Bereich der Inhomogenitt. Neben vollstndig geschlossenen Vakuumkammern kommen auch halbseitig offene Vakuumhauben zum Einsatz, die mittels Gu

27、mmiabdichtung auf die zu prfende Oberflche druckdicht aufgesetzt werden knnen. c) Dynamische Belastung mittels akustischer Wellen: Die Belastungseinrichtung muss in der Lage sein, kleine Schwingungen in den Prfgegenstand einzukoppeln. Dies wird normalerweise mithilfe eines luft-gekoppelten Schallerz

28、eugers vorgenommen, der eine auf den Prfgegenstand gerichtete akustische Druckwelle erzeugt. Infolge von Resonanzeffekten kommt es an Inhomogenitten zu lokal erhhten Schwingungsamplituden. d) Dynamische Schwinger: Ein auf dem Prfgegenstand befestigter Schwingungserreger (z. B. ein Piezo-aktor) bring

29、t diesen zum Schwingen. Signalform, Amplitude und Frequenz der Anregung sind so zu whlen, dass eine optimale Nachweisempfindlichkeit fr die zu detektierenden Inhomogenitten erreicht wird. Infolge von Resonanzeffekten kommt es an Inhomogenitten zu lokal erhhten Schwingungsamplituden. e) Sonstige mech

30、anische Belastungsarten: Es sind weitere Belastungsarten (z. B. Zug, Druck, Biegung) anwendbar. 5.3 Thermische Belastungssysteme Das Belastungssystem besteht aus einem Gert, das gezielt Wrme in den zu prfenden Bereich des Prf-gegenstandes einbringt. Ausgehend von einer Basistemperatur wird dadurch d

31、ie Temperatur um einen bestimmten Betrag erhht und somit ein vernderter Belastungszustand des Prfgegenstands erreicht. Quarzlampen, Heiluftgeblse, aber auch Laser und LED sind beispielsweise dafr geeignet. Thermische Belastungseinrichtungen mit definierter Energieeinbringung ermglichen eine reproduz

32、ierbare Verformung des Prfobjektes an Inhomogenitten. DIN 54180-2:2016-12 9 6 Validierung der Prfeinrichtung Fr die zerstrungsfreie Prfung mssen Prfeinrichtung und Belastungssystem mit Vergleichskrper vali-diert werden, die der vorgesehenen Prfaufgabe entsprechen. Die Vergleichskrper mssen es ermgli

33、chen, die Erreichbarkeit der erforderlichen Nachweis-empfindlichkeit und Nachweisgrenze festzustellen. Die Ermittlung des Auflsungsvermgen, des Abbildungsmastabes und des Schervektors sind fr repro-duzierbare Prfbedingungen ebenfalls erforderlich. DIN 54180-2:2016-12 10 Anhang A(informativ) Technisc

34、he Gren und Angaben Tabelle A.1 Technische Angaben und Kenngren der Prfeinrichtung Nr. Technische Angaben und Kenngren Einheit/Bezeichnung Beleuchtungsvorrichtung 1 Art und Anzahl 2 effektive Lichtleistung bzw. -energie W bzw. J 3 Wellenlnge nm 4 ffnungswinkel 5 Lasergefahrenklasse nach DIN EN 60825

35、-1 (VDE 0837-1) Optischer Messkopf 6 Brennweite und Blendenzahl der Abbildungsoptik mm/ 7 Gewindeanschluss Typ 8 Art des Scherelementes Typ 9 Schervektor (Richtung) fest/variabel 10 Schervektor (Betrag, ggf. minimal und maximal) Pixel 11 Schervektoreinstellung automatisch/manuell 12 Bildsensor (CMOS

36、, CCD, usw.) Typ 13 Auflsungsvermgen des Bildsensors (Bildelemente) Pixel 14 Auflsungsvermgen des Bildsensors (Dynamik) Bit 15 Bildsensorgre (Breite und Hhe der sensitiven Flche) mm null mm 16 Bildsensorschnittstellen (USB, FireWire, usw.) Typ 17 Bildaufnahmefrequenz (bei voller Auflsung) Hz Allgemeine Angaben 18 Elektrische Anschlussdaten (Spannung, Stromaufnahme, Frequenz) V; A; Hz 19 Abmessungen mm null mm null mm 20 Gewicht kg 21 max. Prfflche m null m 22 min. und max. Arbeitsabstand m 23 Einsatztemperaturbereich C