Донской Государственный Технический Университет

Кафедра "Машины и автоматизация сварочного производства"

Тренажер-экзаменатор для обучения и комплексной оценки результатов профессиональной деятельности

Сертификация специалистов в области ручного ультразвукового контроля предполагает проведение практического экзамена. В большинстве случаев для этих целей используются различные тест-образцы с искусственными дефектами. Обычно такие образцы не имеют метрологического обеспечения, кроме того каждая испытательная лаборатория имеет свой существенно отличающийся от других набор тест-образцов, что не всегда позволяет получить объективную количественную оценку профессиональных навыков оператора и затрудняет сопоставление результатов аттестации операторов в разных испытательных лабораториях. Кроме того, одним из недостатков использования тест-образцов является быстрое к ним привыкание, что заставляет увеличивать число образцов.

 

Анализ опыта проведения практического экзамена при аттестации операторов УЗК позволяет высказать следующие соображения относительно инструментального обеспечения такого испытания:

- работа с тест-образцами должна в максимальной степени моделировать реальные условия ультразвукового контроля сварных соединений;

- объекты контроля должны быть унифицированы и иметь метрологически обеспеченные искусственные дефекты;

- необходимо разработать унифицированный ряд типов и размеров отражателей, при этом он не должен отличаться слишком большим разнообразием;

- объект контроля должен исключать привыкание к нему оператора при многократном повторном его использовании;

- оценка должна быть количественной и объективной;

- при разработке инструментального обеспечения должны быть соблюдены основные психологические принципы его конструирования и использования.

Учитывая сформулированные выше соображения, был разработан компьютеризированный тренажер-экзаменатор для обучения и комплексной оценки квалификации операторов УЗК сварных соединений .

Схематическое изображение тренажерного средства изображено на рис. 1. В качестве объекта контроля данного тренажера используется реальное сварное соединение, выполненное по штатной технологии и представляющее собой тело вращения в виде толстостенной трубы. В двух кольцевых сварных швах объекта контроля содержатся трещиноподобные дефекты заданных размеров и местоположения. Имеющийся опыт внесения искусственных дефектов в сварные соединения показывает, что наиболее стабильного повторения размеров дефектов можно добиться для дефектов типа усталостных трещин и несплавления кромок, являющихся, кстати, с позиции прочности сварных конструкций наиболее опасными дефектами. Поэтому в сварных швах объекта контроля тренажера были заложены регламентированные по размеру и месту расположения дефекты несплавления кромки, изготовленные по описанной ранее технологии. Платики изготавливали из металла, идентичного металлу шва тест-образца.

рис. 1

Рис. 1. Схематическое изображение тренажера – экзаменатора: 1 – стандартный дефектоскоп, 2 – пьезопреобразователь, 3 – объект контроля, 4 – корпус тренажера, 5 – персональный компьютер, 6 – стул.

Корпус тренажера может быть выполнен в виде стола, на котором устанавливаются ультразвуковой дефектоскоп и персональный компьютер. Наружное оформление тренажеров с объектом контроля в виде толстостенной трубы с двумя кольцевыми швами в зависимости от функционального назначения имеет несколько модификаций. Некоторые из них представлены на рис. 2-4.

Рис.2. Первая модификация тренажера - экзаменатора

Рис.3. Внешний вид другой модификации тренажера с объектом контроля в виде толстостенной трубы

Рис.4. Внешний вид тренажера-экзаменатора, корпус которого выполнен в виде учебного стола

Конструктивно тренажеры выполнен следующим образом. Объект контроля, представляющий собой толстостенную трубу, расположен на горизонтальном вращателе. Тест-образец и вращатель закрыты кожухом так, чтобы для работы оператора оставался участок трубы размером приблизительно 400 * 200 мм . Положение трубы относительно окна фиксировано с помощью датчика угла поворота.

Испытание оператора ручного ультразвукового контроля заключается в следующем. После настройки оператором дефектоскопа, включается привод вращения тест-образца на 10...30 сек. Труба совершает несколько оборотов и останавливается в случайном положении. Датчик угла поворота сообщает компьютеру положение трубы в момент остановки, и последний рассчитывает координаты дефектов, расположенных на контролируемом участке относительно левого нижнего угла окна.

После контроля участка тест-образца, попавшего в окно, оператор измеряет параметры и координаты всех индикаций, являющихся, по его мнению, сигналами от дефектов в шве и фиксирует эту информацию. Процедура испытаний повторяется необходимое для статистической обработки число раз. На основании полученных результатов оценивается вероятность выявления дефектов в швах, относительное число ложных индикаций, ошибки в определении условных размеров дефектов и амплитуды отраженного сигнала. В результате можно сделать заключение о надежности работы оператора или дать комплексную количественную оценку уровня его квалификации.

Результаты практического использования тренажера подтвердили приемлемость основных идей, реализованных при разработке. Действительно, благодаря тому, что компьютер располагает истинной информацией о расположении и размерах дефектов на контролируемом участке тест-образца, оценка работы оператора является достоверной и количественной. Выполнение тест-образца в виде тела вращения, когда сварной шов представляет собой на поверхности замкнутую линию, всегда симметрично расположенную относительно окна, затрудняет привыкание оператора к образцу и позволяет использовать многократно тренажер для повторных испытаний одного и того же оператора.

Результаты работы на тренажере позволяют сопоставить уровни квалификации отдельных операторов в конкретный момент, анализировать изменение показателей достоверности контроля в течение заданного отрезка времени, оценивать влияние состояния оператора на результаты работы, а также может быть использован для обучения операторов.

Для использования тренажера в режиме обучения создано специальное программное обеспечение, благодаря которому после внесения очередных результатов контроля в компьютер на его экране появляется изображение данного контролируемого участка тест-образца с отметкой правильно обнаруженных дефектов. При этом условным квадратом отмечаются на экране дисплея участки, где дефекты заложены, но оператором при контроле обнаружены не были. То есть, обучаемому указывается зона, рекомендуемая для дальнейшего прозвучивания. Если дефект снова не найден, то компьютер уменьшает размер зоны, рекомендуемой для поиска дефекта. Если и в этом случае дефект не обнаружен оператором, то на экране дисплея высвечивается метка с обозначением точных координат ненайденного дефекта. Такая обратная связь способствует формированию навыков поиска дефектов при ручном ультразвуковом контроле. В другой модификации компьютеризированного тренажера объект контроля выполнен в виде плоского толстостенного диска. Внешний вид тренажера представлен на рис.5.

Рис. 5. Тренажер – экзаменатор ТЭД – 3 с объектом контроля в виде плоского диска

Конструктивно тренажер выполнен в виде стола с плоскостью, наклоненной под углом 15 ° . В столе выполнено окно в форме сегмента, открывающее доступ к диску. Дефектоскоп устанавливается на верхнюю крышку корпуса. В объекте контроля имеется с круговой шов, в котором созданы искусственные дефекты типа несплавления кромок заданных размеров и местоположения. Крепится диск на центральной оси и приводится в движение от трехфазного двигателя через червячный редуктор. На переднюю панель корпуса тренажера выведен индикатор, показывающий угол поворота тест-образца.

В данной модификации тренажера значительно проще для варьирования толщины объекта контроля, материала, типа швов изготовить сменные диски, соответствующие различным задачам контроля, как при исследовательской работе, так и при обучении и аттестации операторов.

Данное инструментальное средство позволяет количественно оценить, как в целом квалификацию оператора, так и уровень отдельных профессиональных навыков, что дает возможность детально исследовать динамику процессов формировании и восстановления профессиональных навыков.

назад