• Título:  SISTEMA AUTOMATIZADO DE DETECCION DE DEFECTOS EN PIEZAS METALICAS MEDIANTE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS CON ULTRASONIDOS
• Autor:  RODRÍGUEZ GONZALEZ, CRISTINA
• Universidad:  Universidad de Cantabria
• Departamento:  Tecnología electrónica e ingeniería de sistemas y automática
• Fecha de Lectura:  05/07/2012
• Programa de doctorado:  INGENIERIA DE SISTEMAS Y AUTOMATICA
• Dirección: 
  • PEREZ ORIA, JUAN MARIA (DIRECTOR)
• Tribunal: 
  • JIMENEZ AVELLO, AGUSTÍN (PRESIDENTE)
  • Alonso Rentería, Luciano (SECRETARIO)
  • LLATA GARCIA , JOSE RAMÓN (VOCAL)
  • ANDÚJAR MÁRQUEZ, JOSÉ MANUEL (VOCAL)
  • OJEA MERIN, GUILLERMO (VOCAL)
• Descriptores: 
  • ULTRASONIDOS
• Localización:  BIBLIOTECA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
• 2012rodrisiste.pdf
• Resumen:
  Esta Tesis Doctoral presenta un sistema automatizado de inspección no destructiva de materiales usando ultrasonidos para la detección de heterogeneidades en piezas metálicas, en concreto, de acero al carbono de tipo S275JR. Para ello, se han utilizado guías lineales que se han automatizado con motores paso a paso cuyos movimientos se controlan desde el computador, mediante una aplicación gráfica diseñada especificamente para este trabajo. Una vez detectados los defectos, se permite una posterior clasificación de los defectos según morfología, posición y tamaño con programas que utilizan algoritmos basados en Reconocimiento de Patrones. Tras su ejecución se obtienen los informes de resultados indicando la estimación de los datos buscados. 1.1 Justificación Para analizar distintos materiales y realizar controles de calidad en la industria aplicados a piezas de fundición se suelen utilizar los ensayos no destructivos (END). Este tipo de ensayos aplican distintos métodos físicos que permiten la exploración interna de la pieza sin modificar sus propiedades; de forma que, tras el análisis que verifica su estado, queda apta para su posterior uso. Estos procedimientos se emplean principalmente en el proceso de producción de este tipo de piezas. Esta inspección es muy importante puesto que su objetivo primordial es la detección de heterogeneidades internas en las mismas (grietas, inclusiones o poros), cuya presencia modifica las propiedades físicas del material. Estos fallos pueden afectar considerablemente a la vida útil del producto, provocando fracturas y roturas en el material que pueden dejarlo inutilizado o provocar accidentes durante su uso. Todo ello conlleva grandes pérdidas económicas en la industria. Existen diversas técnicas para la aplicación de los END como son la radiología industrial, técnicas ultrasónicas, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, métodos visuales y métodos de inducción electromagnética. De entre las distintas técnicas no destructivas, la basada en el uso de ultrasonidos es la más común, debido a su fácil manejo; además de tener múltiples aplicaciones que no exigen de grandes requisitos hardware ni software. Además con esta técnica se realiza una inspección in situ, lo que mejora sustancialmente el uso de otras técnicas que han de realizarse en laboratorio y que, económicamente, son menos rentables. De esta manera se evalúa la calidad del producto pero siempre siguiendo unas normas y especificaciones ya establecidas para cada tipo de aplicación. La detección de heterogeneidades en piezas metálicas con ultrasonidos se suele realizar aplicando la técnica de contacto de forma manual. Dicho procedimiento implica desplazar el sensor por toda la pieza buscando posibles fisuras con un equipo portátil. En dicho equipo se visualizan los ecos ultrasónicos recibidos y, directamente en la pieza, se van señalando mediante marcas los puntos donde se encuentran posibles defectos. La detección se realiza analizando la morfología de los ecos procedentes de las piezas objeto de estudio y comparándolos con un eco patrón de una pieza o zona libre de defectos. La principal desventaja de la inspección manual son los fallos de detección; éstos pueden ser debidos a múltiples causas como movimientos y vibraciones del palpador que derivan en un posicionamiento erróneo del mismo o en una variación de la presión que el palpador ejerce sobre la probeta. También se pueden producir errores debido al cansancio o falta de atención del inspector ya que la eficiencia de su trabajo disminuye después de cierto tiempo. El concepto probeta se utiliza habitualmente en esta Tesis Doctoral, por tanto, es necesario definirle adecuadamente. Por probeta se entiende aquella parte de la pieza o del material que se va a examinar, en la que se inducen defectos artificiales o naturales para poder estudiar la propagación ultrasónica en sólidos. 1.2 Objetivos Para solventar los problemas comentados anteriormente una buena opción es la automatización del sistema de inspección. Dicho sistema ha de tener la misma experiencia y conocimiento del inspector y permitir la captura robotizada de los ecopulsos. Con ello se obtienen múltiples ventajas como la reducción tanto de los errores de detección como del tiempo de inspección, el aumento de la capacidad de almacenamiento de datos y el aumento de la flexibilidad a modificaciones del proceso. Además, el sistema diseñado facilita la realización de estudios comparativos sobre la propagación ultrasónica en diversos materiales, manteniendo constante la morfología de las probetas, dado que el procedimiento de captura de ecopulsos es el mismo en todos los casos. El siguiente paso, una vez capturados los ecos ultrasónicos, es analizar los datos. Para ello se necesita una gran destreza en la interpretación y clasificación de datos para determinar si una pieza es apta o no para su empleo, puesto que teniendo en cuenta el tamaño de las discontinuidades presentes en el material o su localización, éstas pueden ser toleradas o pueden repararse para evitar la pérdida total del material. Una vez automatizada la captura de los ecopulsos se computariza el procesado de las medidas realizadas; por tanto, se podrá diseñar una aplicación que permita procesar las señales obtenidas del sensor para su posterior clasificación aplicando técnicas de reconocimiento de objetos. De esta manera, tras finalizar la inspección de las piezas, se obtendrá un completo informe de resultados en el que se indicará la presencia o no de defectos e información sobre los mismos: morfología, posición y tamaño. Con lo cual, el objetivo general de este trabajo de Tesis Doctoral es utilizar un sistema automatizado que permita la inspección de materiales de cara a evaluar la calidad de los mismos, mediante técnicas no destructivas con ultrasonidos. Dicho sistema permite la detección de heterogeneidades o fisuras internas en piezas metálicas para organizarles según su naturaleza, morfología, orientación o posición. El trabajo se ha dividido en dos partes claramente diferenciadas: en primer lugar, se mostrará el diseño y construcción del sistema automatizado para la captura de ecos ultrasónicos y, en segundo lugar, el procesado y clasificación de los datos obtenidos. Como objetivos más específicos se pueden indicar los siguientes: ¿ Diseñar una interfaz gráfica con Matlab con un entorno amigable y sencillo, para manejar desde un computador el sistema automatizado construido para la evaluación de materiales. ¿ Programar y probar diversos métodos de clasificación que se utilizan en la disciplina del Reconocimiento de Patrones. ¿ Probar el sistema con diferentes conjuntos de datos para poder estudiar el desempeño del mismo.