Нейросети помогут в распознавании дефектов в стеклопластике

© 2022 Copyright. All Rights Reserved Фото : предоставлено пресс-службой ТПУЛаборатория в Томском политехническом университете (ТПУ)

© 2022 Copyright. All Rights Reserved Фото : предоставлено пресс-службой ТПУ

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Германии разработали новый метод поиска дефектов в полупрозрачных материалах. По словам исследователей, точность измерения при применении разработанного способа с использованием нейросети будет превосходить все другие методы. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Nondestructive Evaluation.

Стеклопластик представляет собой композит (прим. ред. — материал из нескольких компонентов), состоящий из полимерной матрицы, армированной стекловолокном. Он широко используется в авиакосмической промышленности, автомобилестроении, энергетике и других отраслях, поскольку обладает хорошим соотношением прочности и массы. Неотъемлемой частью производства и эксплуатации любых современных материалов, включая и стеклопластик, является неразрушающий контроль – анализ прочности, надежности и других характеристик, а также обнаружение структурных дефектов в объекте без его выведения из строя либо разрушения.

Один из распространенных методов неразрушающего контроля — инфракрасная термография, в ходе которой материалы подвергаются нагреву (обычно мощными оптическими лампами) и температура поверхности контролируется при помощи тепловизора. Если в материале есть дефекты, он будет нагреваться и остывать либо медленнее, либо быстрее, чем неповрежденный образец, отметили исследователи.

По их словам, данный метод позволяет без контакта с материалом контролировать большие поверхности за короткое время с хорошей визуализацией результатов, но полупрозрачность стеклопластика ограничивает применение такого метода неразрушающего контроля.

"В непрозрачных телах свет поглощается поверхностью материала и превращается в тепло. Далее тепло от поверхности распространяется вглубь материала. В полупрозрачных же материалах часть света проходит сквозь них и поглощается всей толщей. В результате вместо поверхностного нагрева происходит объемный и неравномерный по глубине. Соответственно, методы, основывающиеся на физике поверхностного нагрева, не работают", — объяснил аспирант Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Алексей Московченко.

Ученые разработали новый метод определения глубины дефектов в полупрозрачных материалах при помощи искусственных нейронных сетей. По их словам, эффективность такого способа зависит от количества и качества данных, используемых для обучения нейросети. Для определенного материала и оборудования можно натренировать сеть настолько, что точность измерения будет превосходить все другие методы.

Полученные алгоритмы авторы исследования внедряют в программное обеспечение, над которым сейчас ведется работа в лаборатории. В будущем ученые планируют усовершенствовать алгоритм для увеличения его точности с параллельной оптимизацией стоимости процедуры и затрачиваемого времени.