Control no destructivo de productos siderúrgicos por ultrasonidos.

Dispositivo en configuración de herramienta de ayuda para la explotación,

para el control no destructivo, en curso o a la salida de fabricación, de productos siderurgicos, tales como tubos u otros productos largos, estando destinada esta herramienta a extraer información sobre eventuales imperfecciones del tubo, a partir de senales de retorno que captan (73), consecutivamente a la excitación selectiva (70) de sensores ultrasónicos emisores segun una ley de tiempos elegida, unos sensores ultrasónicos receptores que determinan una disposición de geometria elegida, montado en acoplamiento ultrasónico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores, caracterizandose dicha herramienta de explotación porque comprende:

un convertidor (891, 892) capaz de aislar selectivamente una representación digital de posibles ecos en unas ventanas temporales designadas, en función del movimiento relativo de rotación/traslación, y de extraer de ella una imagen (901, 902) de posibles imperfecciones en el tubo, un filtro (921, 922), capaz de determinar, en las imagenes (901, 902), zonas de presunta imperfección (Zcur), asi como propiedades de cada presunta imperfección, un combinador (960), acomodado para preparar entradas digitales de trabajo, a partir de un extracto (951, 952) de las imagenes correspondientes a una zona de presunta imperfección (Zcur), de propiedades de la presunta imperfección en la misma zona, procedentes del filtro (921, 922), y de datos de contexto (740), al menos una disposición de la clase circuito neuronal (970), que recibe entradas de trabajo procedentes del combinador (960), una etapa digital de decisión y alarma (992) , que opera sobre la base de la salida de la disposición de la clase circuito neuronal (970), y un autómata de selecció y de marcado (994) , acomodado para descartar y marcar tubos que la etapa digital de decisión y alarma (992) ha decidido que son no conformes.

Control no destructivo de productos siderurgicos por ultrasonidos.

La invención concierne al control no destructivo de materiales, en particular para tubos en fabricación.

Ya son conocidas diferentes propuestas, las cuales retomaremos, tendentes a utilizar las redes neuronales en el contexto del control no destructivo de materiales. Pero la naturaleza de las existentes no esta concebida para funcionar en entorno industrial, sobre equipos ya en servicio, en tiempo real y que permitan al propio tiempo una clasificación al vuelo de las imperfecciones segun su naturaleza, de modo que se pueda subsanar rapidamente un problema acaecido en fase de producción.

El objeto de la invención es el de mejorar la situación hacia un sistema que pueda:

ser utilizado en entorno industrial y facilmente implantado en equipos ya existentes en este entorno, ser utilizado en tiempo real, es decir, dar un diagn6stico rapido (a una velocidad suficiente para no ralentizar la velocidad de producción global) , y que permita una clasificación de las imperfecciones segun su naturaleza en orden a conocer su gravedad y a permitir la determinación de la causa tecnica originaria de la imperfección y, asi, rapidamente subsanar el problema en fase de producción.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se propone un dispositivo configurado como herramienta de ayuda para la explotación, para el control no destructivo de tubos (u otros productos siderurgicos) en curso y a la salida de fabricación. Una herramienta de este tipo esta destinada a extraer información sobre eventuales imperfecciones del tubo. Unos sensores ultras6nicos emisores son excitados selectivamente segun una ley de tiempos elegida. Unas senales de retorno son captadas por unos sensores ultras6nicos receptores que determinan una disposición de geometria elegida, montada en acoplamiento ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido. Finalmente, generalmente hay un movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores.

La herramienta propuesta de ayuda para la explotación comprende:

un convertidor, capaz de aislar selectivamente una representación digital de posibles ecos en unas ventanas temporales designadas, en función del movimiento relativo de rotación/traslación, y de extraer de ella una imagen de posibles imperfecciones en el tubo, un filtro, capaz de determinar, en las imagenes, zonas de presunta imperfección, asi como propiedades de cada presunta imperfección, un combinador, acomodado para preparar entradas digitales de circuito neuronal, a partir de un extracto de las imagenes correspondientes a una zona de presunta imperfección, de propiedades de la presunta imperfección en la misma zona, procedentes del filtro, y de datos de contexto,

decisión y alarma ha decidido que son no conformes.

La invención tambien se puede ubicar a nivel de un dispositivo de control no destructivo de tubos (u otros productos siderurgicos) en curso o a la salida de fabricación, que comprende:

una disposición de transductores ultras6nicos de geometria elegida, montada en acoplamiento ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores, circuitos para excitar selectivamente estos elementos transductores, segun una ley de tiempos elegida, y para recoger las senales de retorno que captan, y una herramienta de ayuda para la explotación segun se ha definido anteriormente, y que se detalla mas adelante.

Otro aspecto de la invención se expresa en forma de procedimiento de control no destructivo de tubos (u otros productos siderurgicos) en curso o a la salida de fabricación, que comprende las siguientes etapas:

a. prever una disposición de transductores ultras6nicos de geometria elegida, montada en acoplamiento

ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores,

b. excitar selectivamente estos elementos transductores segun una ley de tiempos elegida,

c. recoger las senales de retorno que captan estos, con el fin de analizar selectivamente estas senales de retorno, para extraer de ellas información sobre eventuales imperfecciones del tubo.

El procedimiento propuesto comprende ademas las siguientes etapas:

d. aislar selectivamente una representación digital de posibles ecos en unas ventanas temporales designadas, en función del movimiento relativo de rotación/traslación, y extraer de ella una imagen de posibles imperfecciones en el tubo,

e. filtrar las imagenes segun unos criterios de filtrado elegidos, con el fin de determinar en ellas unas zonas de presunta imperfección, asi como propiedades de cada presunta imperfección,

f. formar entradas digitales de circuito neuronal, a partir de un extracto de las imagenes correspondientes a una zona de presunta imperfección, de propiedades de la presunta imperfección en la misma zona, procedentes del filtro, y de datos de contexto,

g. aplicar las entradas asi formadas a al menos un circuito neuronal,

h. tratar digitalmente la salida del circuito neuronal segun unos criterios de decisión elegidos, para extraer de ella una decisión y/o una alarma, y

i. descartar y marcar tubos que mediante la etapa h. se ha decidido que son no conformes. Otros aspectos de la invención se encontraran en la continuación de la presente solicitud de patente. Otras caracteristicas y ventajas de la invención se iran poniendo de manifiesto conforme se examine la descripción

detallada que sigue, asi como los dibujos que se acompanan, en los que:

la figura 1 es una vista esquematica en perspectiva de un tubo, que tiene imperfecciones o defectos llamados patrones; la figura 2 es una vista lateral esquematica que ilustra un ejemplo de instalación del tipo "control con cabezal giratorio" sobre un tubo a la salida de fabricación;

las figuras 3A a 3C son sendos detalles de diferentes tipos de medida de espesor y de control de imperfecciones longitudinales y transversas; la figura 4 es el esquema de principio de la electr6nicas asociada a un sensor ultras6nico en control no destructivo en una instalación tradicional;

las figuras 5A y 58 son una vista desde un extremo y una vista lateral de un tipo particular de celda de control no destructivo, denominado comunmente "de cabezal giratorio" y representado esquematicamente; la figura 6 muestra la complejidad de los trayectos ultras6nicos que se dan en un tubo, sobre un ejemplo simple; las figuras 6A y 68 son sendos diagramas temporales esquematicos de senales ultras6nicas, para un sensor bajo incidencia oblicua y para un sensor bajo incidencia normal (perpendicular) , respectivamente; la figura 7 es un grafo que muestra una representación clasica de la selectividad de una instalación de control; la figura 8 es un esquema de principio de la electr6nica asociada a un sensor ultras6nico en control no destructivo en un ejemplo de instalación susceptible de poner en practica la invención; la figura 8A es el esquema funcional mas detallado de una parte de la figura 8; la figura 9 es una copia de pantalla esquematizada que ilustra dos imagenes ultras6nicas digitalizadas de potenciales imperfecciones en un tubo; las figuras 10A a 10D son sendas representaciones esquematicas de diferentes tipos de imperfecciones segun la clasificación API (American Petroleum Institute) y que constituyen los datos de salida de la red neuronal tendente a determinar el tipo de la imperfección; la figura 11 es el esquema funcional mas detallado de otra parte de la figura 8; la figura 12 es un diagrama secuencial que ilustra el tratamiento de potenciales imperfecciones sucesivas en una

imagen;

la figura 13 es el esquema funcional de un sistema de filtros utilizables segun la invención;

la figura 14 es el esquema funcional de un montaje de red neuronal tendente a determinar el tipo de una imperfección en un tubo;

la figura 15 es el esquema funcional de un montaje de red neuronal tendente a determinar el grado de profundidad de una imperfección en un tubo;

la figura 16 es el... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo en configuración de herramienta de ayuda para la explotación, para el control no destructivo, en curso o a la salida de fabricación, de productos siderurgicos, tales como tubos u otros productos largos, estando destinada esta herramienta a extraer información sobre eventuales imperfecciones del tubo, a partir de senales de retorno que captan (73) , consecutivamente a la excitación selectiva (70) de sensores ultras6nicos emisores segun una ley de tiempos elegida, unos sensores ultras6nicos receptores que determinan una disposición de geometria elegida, montado en acoplamiento ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores, caracterizandose dicha herramienta de explotación porque comprende:

un convertidor (891, 892) capaz de aislar selectivamente una representación digital de posibles ecos en unas ventanas temporales designadas, en función del movimiento relativo de rotación/traslación, y de extraer de ella una imagen (901, 902) de posibles imperfecciones en el tubo, un filtro (921, 922) , capaz de determinar, en las imagenes (901, 902) , zonas de presunta imperfección (Zcur) , asi como propiedades de cada presunta imperfección, un combinador (960) , acomodado para preparar entradas digitales de trabajo, a partir de un extracto (951, 952) de las imagenes correspondientes a una zona de presunta imperfección (Zcur) , de propiedades de la presunta imperfección en la misma zona, procedentes del filtro (921, 922) , y de datos de contexto (740) , al menos una disposición de la clase circuito neuronal (970) , que recibe entradas de trabajo procedentes del combinador (960) , una etapa digital de decisión y alarma (992) , que opera sobre la base de la salida de la disposición de la clase circuito neuronal (970) , y un aut6mata de selección y de marcado (994) , acomodado para descartar y marcar tubos que la etapa digital de decisión y alarma (992) ha decidido que son no conformes.

2. Dispositivo segun la reivindicación 1, destinado a trabajar con dos disposiciones de transductores ultras6nicos de geometria elegida (P11, P12, P21, P22) , montadas en acoplamiento ultras6nico sensiblemente segun una simetria especular de la dirección de sus respectivos haces ultras6nicos, caracterizado porque dicha herramienta de explotación comprende dos convertidores (891, 892) respectivamente consagrados a estas dos disposiciones de transductores (P11, P22, P21, P22) , y porque el combinador (960) se halla acomodado para operar selectivamente sobre los ecos de revestimiento interno o sobre los ecos de revestimiento externo o sobre los ecos que intervienen en la masa del tubo, pero al mismo tiempo sobre los datos relativos a una y otra de las dos disposiciones de transductores.

3. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el convertidor (891, 892) se halla acomodado para aislar selectivamente una representación digital de posibles maximos de ecos en unas ventanas temporales designadas correspondientes a ecos de revestimiento interno, a ecos de revestimiento externo, asi como ecos provenientes de la masa del tubo, respectivamente, y porque el combinador (960) se halla acomodado para operar selectivamente sobre los ecos de revestimiento interno o sobre los ecos de revestimiento externo o sobre los ecos surgidos en la masa.

4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el combinador (960) recibe al menos una entrada (9511, 9521) relativa a un valor limite de amplitud de la imagen en la zona de presunta imperfección.

5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el filtro (921, 922) se halla acomodado para producir, como propiedades de cada presunta imperfección, su oblicuidad y su longitud, en tanto que el combinador (960) recibe entradas correspondientes de oblicuidad de imperfección (931) y de longitud de imperfección (932) .

6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el filtro (921, 922) , el combinador (960) , el circuito neuronal (970) y la etapa digital de decisión y alarma (992) se hallan acomodados para operar iterativamente sobre una sucesión de zonas de presunta imperfección (Zcur) , determinadas por dicho filtro (921, 922) .

7. Dispositivo segun la reivindicación 6, caracterizado porque el filtro (921, 922) , el combinador (960) , el circuito neuronal (970) y la etapa digital de decisión y alarma (992) se hallan acomodados para operar alternativamente sobre el revestimiento interno y el revestimiento externo del tubo.

8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha disposición de la clase circuito neuronal comprende:

un primer circuito neuronal (NC121 NC123) a propósito para evaluar la naturaleza de una imperfección de entre una pluralidad de clases predefinidas, y un segundo circuito neuronal (NC141 NC143) a propósito para evaluar la gravedad de una imperfección.

9. Dispositivo segun la reivindicación 8, caracterizado porque los dos circuitos neuronales tienen unas entradas que difieren en:

una entrada (9512, 9522) de numero de maximos vecinos para el primer circuito neuronal, y una entrada (9513, 9523) de anchura de eco para el segundo circuito neuronal.

10. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque las salidas de los dos circuitos neuronales se combinan para afinar la predicción.

11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la emisión y la recepción de las senales ultras6nicas las realiza cada vez un mismo transductor, para una parte al menos de la disposición de sensores.

12. Dispositivo de control no destructivo de tubos en curso o a la salida de fabricación, caracterizado porque comprende:

una disposición de transductores ultras6nicos de geometria elegida, montada en acoplamiento ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores, circuitos para excitar selectivamente (70) estos elementos transductores, segun una ley de tiempos elegida, y para recoger (73) las senales de retorno que captan, y una herramienta de ayuda para la explotación segun una de las reivindicaciones precedentes.

13. Procedimiento de control no destructivo de productos siderurgicos, tales como tubos u otros productos largos, en curso o a la salida de fabricación, que comprende las siguientes etapas:

a. prever una disposición de transductores ultras6nicos de geometria elegida, montada en acoplamiento ultras6nico con el tubo por mediación de un medio liquido, con movimiento relativo de rotación/traslación entre el tubo y la disposición de transductores,

b. excitar selectivamente (70) estos elementos transductores segun una ley de tiempos elegida,

c. recoger (73) las senales de retorno que captan estos, con el fin de analizar selectivamente estas senales de retorno (760 766) , para extraer de ellas información sobre eventuales imperfecciones del tubo,

caracterizado porque comprende ademas las siguientes etapas:

d. aislar selectivamente una representación digital de posibles ecos en unas ventanas de tiempo designadas, en función del movimiento relativo de rotación/traslación (891, 892) , y extraer de ella una imagen (901, 902) de posibles imperfecciones en el tubo,

e. filtrar (921, 922) las imagenes (901, 902) segun unos criterios de filtrado elegidos, con el fin de determinar en ellas unas zonas de presunta imperfección (Zcur) , asi como propiedades de cada presunta imperfección,

f. formar (960) entradas digitales de trabajo, a partir de un extracto (951, 952) de las imagenes correspondientes a una zona de presunta imperfección (Zcur) , de propiedades de la presunta imperfección en la misma zona, procedentes del filtro (921, 922) , y de datos de contexto (740) ,

g. aplicar las entradas asi formadas (960) a al menos una disposición de la clase circuito neuronal (970) ,

h. tratar digitalmente la salida de la disposición de la clase circuito neuronal (970) segun unos criterios de decisión elegidos, para extraer de ella una decisión y/o una alarma (992) , y

i. descartar y marcar (994) tubos que mediante la etapa h. se ha decidido que son no conformes.

14. Procedimiento segun la reivindicación 13, en el que:

en la etapa a., se preven dos disposiciones de transductores ultras6nicos de geometria elegida (P11, P12, P21, P22) , montadas en acoplamiento ultras6nico sensiblemente segun una simetria especular de la dirección de sus respectivos haces ultras6nicos, caracterizado porque las etapas d. a i. se ejecutan conjuntamente sobre las senales procedentes de una y otra de esas dos disposiciones de transductores.

15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque:

en la etapa d., dichas ventanas temporales designadas comprenden algunas al menos de las ventanas del grupo correspondiente a ecos de revestimiento interno, a ecos de revestimiento externo, asi como ecos provenientes 5 de la masa del tubo.

16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque:

en la etapa e., los criterios de filtrado elegidos comprenden al menos un criterio de existencia de imperfección, un criterio de oblicuidad de imperfección y un criterio de longitud de imperfección.

17. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque: 10 las etapas f. y g. se repiten iterativamente para cada imperfección detectada en la etapa e.