Airborne Ultrasonics for Nondestructive Evaluation of Leather Quality

Abstract

Our recent research has shown that besides Acoustic Emission (AE), Airborne Ultrasonics (AU) can also be applied for the nondestructive evaluation (NDE) of leather quality. Implementation of these methods in the manufacturing process could save a considerable amount of money, decrease the use of chemicals, reduce production time, increase the value of the leather and increase quality. Our previous paper reported a portable AE system for the evaluation of leather quality. This paper discusses the results of research carried out for nondestructive evaluation by AU. Our experiments showed that this novel technique reveals the presence of areas of different acoustic properties, which are an indication of local variations of the leather material properties. This system offers a great potential for testing entire hides in the manufacturing plant. Our research also showed that data can be gathered from different sections of the hide and along different directions with respect to the backbone. Observation also indicated these AU imaging techniques can reveal the presence of defects in the leather created by healed wounds, insect bites, knife cuts or any other physical discontinuity that could affect the leather quality. Scars, insect bites or major defects can be detected electronically, causing the hide or semi-product to be downgraded before it is subjected to any expensive leather making operations, thus saving money in processing time, chemicals, etc. AU testing showed some degree of correlation with the Nissan Shirley Stiffness data, but it is not as robust as AE with the rolling sensors. Selection of the right AU sensors is critical to achieve enough penetration in order to extract important information related to the properties of leather such as strength and softness. A better correlation between tensile strength and AU data could be achieved when AU tests are performed on a group of leather samples with the same manufacturing process and surface finish.RESUMEN: Nuestra reciente investigación ha demostrado que, además de Emisión Acústica (AE), el Ultrasonido transmitido por aire (AU) también se puede aplicar en la evaluación no destructiva (NDE) de la calidad del cuero. La aplicación de estos métodos en el proceso de fabricación podría ahorrar una cantidad considerable de dinero, reducir el uso de productos químicos, reducir el tiempo de producción, incrementar el valor de la piel y aumentar la calidad. Nuestro trabajo previo reportó un sistema portátil de AE para la evaluación de la calidad del cuero. Este artículo discute los resultados de las investigaciones llevadas a cabo para la evaluación no destructiva mediante AU. Nuestros experimentos muestran que esta nueva técnica revela la presencia de áreas con diferentes características acústicas lo cual indica variaciones localizadas en las propiedades del cuero como material. Este sistema ofrece un gran potencial para la realización de pruebas sobre pieles enteras en las plantas manufactureras. Nuestra investigación también demostró que los datos pueden ser recogidos de diferentes secciones de la piel y a lo largo de diferentes direcciones con respecto al espinazo. Las observaciones también indicaron que estas técnicas de imagen AU pueden revelar la presencia de defectos en el cuero creada por heridas curadas, picaduras de insectos, cortes de cuchillo o de cualquier otra discontinuidad física que podría afectar a la calidad del cuero. Cicatrices, picaduras de insectos o defectos graves pueden detectarse electrónicamente, provocando disminución en la clasificación de las pieles o en productos semielaborados antes de que sean sometidos a cualquier operación costosa, lo que se ahorraría dinero por el tiempo requerido de procesamiento, productos químicos, etc. Las pruebas AU han mostrado un grado de correlación con los datos de rigidez Nissan Shirley, pero no es tan marcado como lo es AE con sus sensores móviles. La correcta selección de los sensores para la AU es crucial para lograr la penetración suficiente para extraer la importante información relacionada con las propiedades de la piel como la resistencia y la suavidad. Una mejor correlación entre la resistencia a la tracción y los datos de la AU pueden lograrse cuando las pruebas de AU se realizan en un grupo de muestras de piel con el mismo proceso de fabricación y acabado de superficie.