ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Đinh Văn Nam
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM VÀ MÁY NỘI SOI
CÔNG NGHIỆP OLYMPUS NDT IPLEX LX
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Đinh Văn Nam
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HỦY
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP SIÊU ÂM VÀ MÁY NỘI SOI
CÔNG NGHIỆP OLYMPUS NDT IPLEX LX
Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến và điện tử
Mã số: 60 44 01 05
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ TRUNG KIÊN
Hà Nội - 2014
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học Tự Nhiên (ĐHKHTN), Đại học Quốc Gia Hà Nội (ĐHQGHN), tôi đã nhận được sự quan tâm sâu sắc và giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo, cô giáo của Bộ môn Vật lý Vô tuyến và điện tử và Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN. Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó
Luận văn được thực hiện dưới sự hỗ trợ của dự án: “Tăng cường trang bị kỹ thuật kiểm tra và thăm dò không phá hủy ứng dụng trong nghiên cứu và giảng dạy” của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Máy OLYMPUS NDT IPLEX LX mã số: QH1.12.01 do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đề suất.
Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn sâu sắc tới TS. Đỗ Trung Kiên. Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, chu đáo và có khoa học trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa học.
Cuối cùng, tôi xin kính chúc tất cả các Thầy, cô sức khỏe và đạt được nhiều thành công trong công tác nghiên cứu khoa học.
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Đinh Văn Nam
MỤC LỤC
Các ký hiệu & từ viết tắt ............................................................................................ i
Danh mục hình vẽ ..................................................................................................... ii
Danh mục bảng biểu ................................................................................................. iv
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT .............................................. 3
1.1. Giới thiệu chung về phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT .................. 3
1.2. Các phương pháp NDT ................................................................................... 4
1.2.1. Đặc điểm của NDT................................................................................... 5
1.2.2. Tầm quan trọng của NDT ........................................................................ 5
1.3. Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng của KTKPH ở Việt Nam ........ 6
CHƢƠNG II. MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT ............................ 9
2.1. Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học
(Visual Testing – VT) ............................................................................................ 9
2.2. Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT) ........... 10
2.3. Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT) ..... 13
2.4. Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Testing - ET) ............... 15
2.5. Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing - UT) ................... 17
2.6. Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing - RT) . 19
2.7. Giới thiệu phương pháp đo chiều dày lớp phủ bề mặt .................................. 20
CHƢƠNG III. NGUYÊN LÝ STEREO IMAGING ........................................... 23
3.1. Mở đầu .......................................................................................................... 23
3.2. Ảnh ba chiều ................................................................................................. 24
3.3. Chụp ảnh trong không gian ........................................................................... 26
3.4. Vệ tinh ba chiều ............................................................................................ 27
3.5. Hệ thống hội tụ .............................................................................................. 28
3.6. Khai thác thông tin chiều sâu ........................................................................ 28
Chƣơng IV. MỘT SỐ PHÉP ĐO ĐỘ SÂU, ĐO KHOẢNG CÁCH THỰC HIỆN TRÊN THIẾT BỊ KTKPH OLYMPUS NDT IPLEX LX ....................... 30
4.1. Giới thiệu về thiết bị nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX ..... 30
4.2. Nguyên lý phép đo độ sâu, đo khoảng cách .................................................. 33
4.2.1. Nguyên lý phép đo độ sâu, độ cao ......................................................... 34
4.2.2. Nguyên lý phép đo khoảng cách giữa hai điểm ..................................... 35
4.2.3. Nguyên lý phép đo khoảng cách từ điểm đến đường ............................. 35
4.2.4. Nguyên lý phép đo chu vi và diện tích của miền xác định .................... 36
4.3. Phép đo thực hiện trên máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX
LX .....................................................................................................................36
4.3.1. Phép đo mẫu vật thực tế ......................................................................... 36
4.3.2 Phép đo độ sâu của mẫu vật cùng góc nhìn (góc nhìn 0) ........................ 39
4.3.3. Phép đo độ sâu của mẫu vật khác góc nhìn cùng độ cao, độ sáng ......... 46
4.3.4. Phép đo khoảng cách giữa hai điểm ....................................................... 51
4.3.5. Phép đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng .............................. 53
4.3.6. Phép đo diện tích và chu vi của 1 miền xác định ................................... 53
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 57
Các ký hiệu & từ viết tắt
NDT Non Destructive Test Phương pháp kiểm tra và thăm dò không phá hủy
Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là VT Visual Testing phương pháp quang học
MT Magnetic Paticle Testing Phương pháp kiểm tra bằng bột từ
PT Liquiq Penetrant Testing Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng
ET Eddy Current Testing Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy
UT Ultrasonic Testing Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm
RT Radiography Testing Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ
i
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1 - Minh họa các phương pháp kiểm tra NDT ............................................... 4
Hình 2.1 – Những dụng cụ quang học dung trong quá trình kiểm tra bằng mắt ..... 10
Hình 2.2 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ ..................... 11
Hình 2.3 – Những cách từ hóa khác nhau sử dụng trong phương pháp kiểm tra bột
từ ............................................................................................................................... 12
Hình 2.4 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu chất lỏng ..................... 14
Hình 2.5 – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra ......................... 15
Hình 2.6 – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật ................................................... 16
Hình 2.7 – Các loại đầu dò dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy
.................................................................................................................................. 17
Hình 2.8 – Các thành phần cơ bản của máy dò khuyết tật bằng xung phản hồi siêu
âm ............................................................................................................................. 18
Hình 2.9 – Cách bố trí trong phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ ............ 20
Hình 2.10 – Đầu đo cảm ứng từ ............................................................................... 21
Hình 2.11 – Đầu đo dòng điện xoáy ........................................................................ 22
Hình 2.12 – Thiết bị đo siêu âm ............................................................................... 22
Hình 2.13 – Đo chiều dày lớp sơn bằng thiết bị đo từ trường ................................. 22
Hình 3.1 - Cấu hình chuẩn của hệ thống 2 camera .................................................. 23
Hình 3.2 - Nguyên lý cơ bản của ảnh ba chiều ........................................................ 24
Hình 3.3 – Thu được của hai camera về khối lập phương. ...................................... 24
Hình 3.4 - Chi tiết hệ thống quang hình ................................................................... 25
Hình 3.5- Chụp ảnh trong không gian từ các máy bay khảo sát. ............................. 27
Hình 3.6 - Ảnh ba chiều từ vệ tinh viễn thám .......................................................... 28
Hình 3.7 - Hệ thống thực các camera không song song .......................................... 28
Hình 4.1 - Thiết bị KTKPH Olympus IPLEX LX ................................................... 30
Hình 4.2 - Vỏ bọc dây soi thiết bị KTKPH Olympus .............................................. 30
Hình 4.3 - Màn hình hiển thị thiết bị KTKPH Olympus.......................................... 31
ii
Hình 4.4 - Các loại đầu gắp, móc, kéo, hút trợ giúp thiết bị KTKPH Olympus ...... 31
Hình 4.5 - Pin sạc Li-ion và thẻ nhớ CF Card hoặc USB gắn ngay trong máy ....... 32
Hình 4.6 - Hình ảnh thu được từ 2 mắt riêng biệt .................................................... 33
Hình 4.7 - Hệ thống chụp ảnh 3D ............................................................................ 34
Hình 4.8 – Xác định điểm đo và mặt phẳng tham chiếu .......................................... 35
Hình 4.9 – Xác định khoảng cách hai điểm đo ........................................................ 35
Hình 4.10 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu .................................... 36
Hình 4.11 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu .................................... 36
Hình 4.12 – Mẫu vật thực hiện các phép đo ............................................................ 37
Hình 4.13 – Hình ảnh đo vị trí sâu nhất của mẫu vật bằng thước thẳng .................. 37
Hình 4.14 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 2 – độ cao 0(cm) ............................... 40
Hình 4.15 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 3 – độ cao 0(cm) ............................... 40
Hình 4.16 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 0(cm) – ở độ sáng 3 ................................ 43
Hình 4.17 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 1,5(cm) – ở độ sáng 3 ............................. 43
Hình 4.18 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 ............................. 44
Hình 4.19 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 00 ....... 47
Hình 4.20 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 6,3430 47
Hình 4.21 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 12.530 48
Hình 4.22 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 23,960 48
Hình 4.23 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 10mm ............................................ 52
Hình 4.24 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 5mm .............................................. 52
Hình 4.25 - Đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng ..................................... 53
Hình 4.26 - Đo đường kính của mẫu vật bằng thước thẳng ..................................... 54
Hình 4.27 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 1,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0)............. 54
Hình 4.28 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 3,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0)............. 55
iii
Danh mục bảng biểu
Bảng 4.1 - Số liệu phép đo thực tế ........................................................................... 38
Bảng 4.2 - Biểu đồ số liệu phép đo thực tế .............................................................. 39
Bảng 4.3 - Số liệu phép đo cùng độ cao khác độ sáng ............................................. 41
Bảng 4.4 - Biểu đồ số liệu phép đo cùng độ cao (0cm) khác độ sáng ..................... 42
Bảng 4.5 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao ............................... 45
Bảng 4.6 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao ................. 46
Bảng 4.7 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc nhìn ... 49
Bảng 4.8 - Số liệu sai số phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc
nhìn ........................................................................................................................... 50
Bảng 4.9 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc
nhìn ........................................................................................................................... 51
iv
MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn tiến lên công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Chúng ta đang xây dựng một nền công nghiệp hiện đại như một tiền đề đưa Việt Nam trở thành một quốc gia phát triển. Một nền công nghiệp xem là mạnh, hiện đại chỉ khi chúng ta có được các sản phẩm công nghiệp với chất lượng tốt, kỹ thuật cao. Để có được một sản phẩm có chất lượng cao nhất, kỹ thuật cao nhất ngoài các công đoạn thiết kế và gia công tốt thì vai trò của việc kiểm tra chất lượng sản phẩm là một công đoạn vô cùng quan trọng.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ chúng ta đã có rất nhiều phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm hoặc một chi tiết sản phẩm kỹ thuật. Một trong những phương pháp đó là kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp trực quan (Visual Test - VT).
Kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp trực quan (VT) là một trong những phương pháp kiểm tra không phá hủy. Nó là phương pháp rất hữu ích và thường là bước kiểm tra đầu tiên đảm bảo cho sự hoạt động tin cậy của sản phẩm hoặc cụm sản phẩm. Nó rất hữu dụng bởi tính đơn giản, đa dạng và linh hoạt, không làm thay đổi hình dạng, cấu trúc và tính năng của mẫu vật cần kiểm tra. Các sản phẩm ở các giai đoạn sản xuất hay sử dụng đều có thể qua phương pháp này có thể loại bỏ khi không đạt yêu cầu chất lượng.
Trên thế giới việc tái tạo ảnh 3D được phát triển trong khoảng vài chục năm gần đây, có khá nhiều phần mềm thương mại tái tạo hình ảnh 3 chiều như: 3D- Doctor, eFilm, DJCOMWork… và cài đặt trên máy tính hệ thống của nhà sản xuất với giá thành khá đắt.
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu phần mềm xử lý hình ảnh 3D còn khá mới mẻ
và chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ được công bố.
Hình ảnh 3 chiều ngày càng chiếm vai trò quan trọng trong các lĩnh vực đời sống: Công nghiệp, y học, thương mại… Việc nghiên cứu thuật tạo và tái tạo hình ảnh 3 chiều trong công nghiệp nhằm xây dựng lí thuyết và ứng dụng phục vụ trong quá trình sản xuất, kiểm tra, bảo dưỡng chi tiết, cụm chi tiết, sản phẩm…. Bài toán đặt ra là “Nghiên cứu kỹ thuật kiểm tra không phá hủy sử dụng phương pháp siêu âm và máy nội soi công nghiệp Olympus NDT IPLEX LX"
* Mục tiêu của luận văn:
- Tìm hiểu về kĩ thuật kiểm tra không phá hủy bằng phương pháp kiểm tra
bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing – VT).
1
- Tìm hiểu kĩ thuật chụp và khởi tạo hình ảnh 3D nhằm xác định các yếu tố
kĩ thuật trong kiểm tra kĩ thuật.
- Nghiên cứu thực nghiệm một phương pháp kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) bằng máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX. Để kiểm tra, chuẩn đoán các khuyết tật bề mặt của một số sản phẩm có cấu hình phức tạp khác nhau (dạng bề mặt nằm sâu trong các sản phẩm).
* Những vấn đề cần giải quyết trong phạm vi luận văn:
- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
- Các phương pháp về kiểm tra không phá hủy.
- Tìm hiểu về chụp và tái tạo hình ảnh 3D.
- Nghiên cứu cấu trúc hình ảnh 3D phục vụ cho việc kiểm tra kĩ thuật các chi
tiết, sản phẩm kĩ thuật.
- Thực nghiệm kiểm tra không phá hủy bằng máy nội soi công nghiệp
Olympus NDT IPLEX LX
* Bố cục luận văn:
Chương I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT
Chương II: MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT
Chương III: NGUYÊN LÝ STEREO IMAGING
Chương IV: MỘT SỐ PHÉP ĐO ĐỘ SÂU, ĐO KHOẢNG CÁCH
THỰC HIỆN TRÊN THIẾT BỊ KTKPH OLYMPUS NDT IPLEX LX
2
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT
Nghiên cứu ứng dụng vật lý là cầu nối giữa khoa học và thực tiễn, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội của các ngành khoa học nói chung và vật lý học nói riêng. Đồng thời đào tạo nguồn nhân lực có trình độ tiên tiến, chuyên sâu về khoa học cơ bản nhưng có khả năng thực hành như các kỹ sư, đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại. Các phương pháp kiểm tra và thăm dò không phá hủy (Non Destructive Test, NDT) là các kỹ thuật và công nghệ hiện đại có phạm vi ứng dụng vô cùng to lớn trong các ngành khoa học và công nghiệp.
Kiểm tra không phá hủy (NDT) được sử dụng trong suốt quá trình chế tạo và sử dụng sản phẩm: Kiểm tra vật liệu đầu vào, các bán sản phẩm, sản phẩm đầu ra, kiểm tra mức độ toàn vẹn các kết cấu, hệ thống, tiểu hệ thống trong quá trình sử dụng.
Hiện nay kiểm tra không phá hủy hiện đại được sử dụng trong sản xuất, chế tạo và dịch vụ kiểm tra để đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm và độ tin cậy, để kiểm soát quá trình sản xuất, chi phí sản xuất thấp hơn và để duy trì một mức độ chất lượng đồng nhất. Trong quá trình xây dựng, NDT được sử dụng để đảm bảo chất lượng nguyên liệu và quá trình tham gia trong các giai đoạn chế tạo và lắp đặt, và trong dịch vụ kiểm tra NDT được sử dụng để đảm bảo rằng các sản phẩm sử dụng tiếp tục có sự toàn vẹn cần thiết để đảm bảo tính hữu dụng của họ và sự an toàn của sản phẩm. Kiểm tra không phá hủy còn được sử dụng để tối ưu hoá các quá trình và quy trình công nghệ trong gia công chế tạo. Nhờ phát hiện sớm và loại bỏ các vật liệu, sản phẩm, bán sản phẩm không đạt yêu cầu, tối ưu hóa được quá trình sản xuất nên giúp giảm được chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhờ kịp thời phát hiện các khuyết tật, hư hại trong các kết cấu và hệ thống. NDT giúp sớm đưa ra được các phương án khắc phục và sửa chữa, tránh được các thảm họa có thể xẩy ra.
1.1. Giới thiệu chung về phƣơng pháp kiểm tra không phá hủy NDT
Kiểm tra không phá hủy hay còn được gọi là kiểm tra không tổn hại. Viết tắt từ tiếng anh “Non-Destructive Testing” (NDT). Bao gồm các phương pháp dùng để kiểm tra mức độ toàn vẹn, phát hiện các khuyết tật của vật liệu, kết cấu, chi tiết hoặc để xác định các đặc trưng của đối tượng mà không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của đối tượng kiểm tra.
NDT là việc sử dụng các phương pháp vật lí để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc bề mặt vật cần kiểm tra mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng. Điều này rất quan trọng vì nếu chúng ta phá hủy đến vật chúng ta đang kiểm tra, nó không còn tính trạng tốt để có thể kiểm tra ở cùng một vị trí. NDT
3
rất quan trọng bởi vì thường các khuyết tật mà chúng ta tìm không thể nhìn thấy bằng mắt vì nó bị bao bọc bởi lớp sơn hoặc lớp mạ kim loại.
NDT là quá trình kiểm tra, thử nghiệm, hoặc đánh giá nguyên vật liệu, thành phần hoặc lắp ráp cho gián đoạn, hoặc sự khác biệt về đặc điểm mà không phá hủy khả năng phục vụ của một phần hoặc hệ thống. Nói cách khác, khi thanh tra, kiểm tra được hoàn thành phần vẫn có thể được sử dụng.
1.2. Các phƣơng pháp NDT
Những phương pháp NDT có từ đơn giản đến phức tạp. Những phương pháo
NDT được chia thành từng nhóm theo những mục đích sử dụng khác nhau đó là:
1- Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing – VT);
2- Phương pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT);
3- Phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT);
4- Phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Current Testing - ET);
5- Phương pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing - UT);
6- Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing - RT);
Trong các phương pháp phương pháp số 1, 2, 3 và 4 (VT, MT, PT và ET) sử dụng khi cần kiểm tra các khuyết tật nằm trên bề mặt hay lớp bề mặt. Còn các số 5 và 6 (UT và RT) được sử dụng để phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong chiều dày kết cấu. Ngoài ra có các nhóm phương pháp đặc biệt như là:
- Kiểm tra bằng phương pháp truyền âm.
- Kiểm tra bằng phương pháp rò rỉ.
- Kiểm tra bằng phương pháp chụp ảnh nơtron.
- Kiểm tra bằng kĩ thuật vi sóng, bức xạ âm…
Hình 1.1 - Minh họa các phương pháp kiểm tra NDT
4
1.2.1. Đặc điểm của NDT
Ưu điểm của phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) so với các phương pháp kiểm tra phá hủy đó là NDT không làm ảnh hưởng đến khả năng sử dụng của vật liệu sau này. Ngoài ra phương pháp NDT có thể kiểm tra 100% vật cần kiểm tra, trong khi đó phương pháp DT chỉ kiểm tra xác suất. Phương pháp NDT có thể kiểm tra ngay khi vật liệu cần kiểm tra nằm trên dây chuyền sản xuất mà không phải ngưng dây chuyền sản xuất lại.
Trong các phương pháp NDT đã nêu trên, mỗi phương pháp đều có ưu điểm riêng, không phương pháp nào có thể thay thế cho phương pháp nào. Ứng với mỗi trường hợp cụ thể mà ta lựa chọn một hay một nhóm các phương pháp phù hợp sao cho có hiệu quả đạt được là cao nhất.
Khi áp dụng các phương pháp NDT ta có thể phát hiện những khuyết tật, để sửa chữa khắc phục sai sót. Do đó, công trình khi hoàn thành sẽ có các chi tiết sai hỏng hóc thấp nhất ở mức tiêu chuẩn chấp nhận được.
1.2.2. Tầm quan trọng của NDT
Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra chất lượng sản
phẩm và trong các công đoạn của quá trình sản xuất mang lại một số hiệu quả sau:
- Làm tăng mức độ an toàn và tin cậy của sản phẩm khi làm việc. Làm giảm giá thành sản phẩm bởi sự giảm phế liệu và bảo toàn vật liệu, công lao động và năng lượng.
- Nó làm tăng danh tiếng cho nhà sản xuất.
- NDT cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xác định hoặc định kì chất lượng của các thiết bị, máy móc và các công trình vận hành. Điều này không những làm tăng độ an toàn trong quá trình làm việc, mà còn giảm thiểu được bất kì những trục trặc nào làm cho thiết bị ngưng khi hoạt động.
Các kĩ thuật kiểm tra không phá hủy NDT được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như:
- Công nghệ có sử dụng nồi hơi, hệ thống ống và bình áp lực.
- Cơ khí, đúc, luyện kim, rèn dập.
- Giao thông, xây dựng, vật liệu.
- Thực phẩm đóng gói, đồ hộp, dược phẩm.
- Hải quan, an ninh, quốc phòng.
- Ngành hàng không, đường sắt, nhà máy điện, dầu khí, hóa chất.
- Đóng tàu, chế tạo ô tô, tầu hỏa…
5
1.3. Tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng của KTKPH ở Việt Nam
Mặc dù cho tới nay, nhiều phương pháp Địa vật lý đã được ứng dụng ở Việt Nam trong việc giải quyết các vấn đề về địa chất, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản, dự báo và góp phần làm giảm thiểu thiên tai…nhưng việc áp dụng phương pháp thăm dò không phá hủy trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng, khảo cổ…mới chỉ được tiến hành thử nghiệm trong những năm gần đây trên một số đối tượng còn hết sức hạn chế, các kết quả khả quan chỉ đạt được nhiều hơn ở những khu vực không có nhiều nguồn nhiễu như các khu vực xa thành phố. Trong các dự án có áp dụng phương pháp thăm dò Địa vật lý tiến hành ở khu vực thành phố hiệu quả của việc áp dụng bị giảm đáng kể, thậm chí một số loại thiết bị địa vật lý bị vô hiệu hóa.
Trong khi đó trên thế giới, công nghệ không phá hủy đã được các nhà Địa vật lý áp dụng từ lâu trong các lĩnh vực giao thông, xây dựng và khảo cổ. Riêng bộ phận nghiên cứu khảo cổ áp dung công nghệ không phá hủy thuộc Trường Đại học Bách khoa Milano trong vòng 30 năm qua đã thực hiện đến hơn 500 dự án không chỉ trong phạm vi Italy mà còn ở nhiều nước khác trên thế giới, trong đó có Việt Nam
Đặc biệt, trong những năm gần đây nhờ sự tiến bộ nhảy vọt của công nghệ điện tử và tin học, các thiết bị địa vật lý, đặc biệt là các thiết bị áp dụng công nghệ không phá hủy đã có bước phát triển đáng kể về chất lượng. các thiết bị tần số như thiết bị radar và các dạng tương tự không bị nhiễu bởi hầu hết các dòng điện dân dụng đã dần dần trở nên phổ biến. Đồng thời với sự tiến bộ về trang thiết bị, nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy tính, các phần mêm ưu việt thuộc lĩnh vực Địa vật lý đã được tạo ra cho phép khai thác ngày càng hiệu quả hơn tài liệu địa vật lý. Cũng từ đó, các loại thiết bị và công nghệ Địa vật lý, đặc biệt là công nghệ thăm dò không phá hủy đã được áp dụng trong các lĩnh vực giao thông và xây dựng, là các lĩnh vực phải được phát triển và đi đầu trong nhiệm vụ hiện đại hóa và công nghiệp hóa đất nước
Riêng trong lĩnh vực khảo cổ, ở nước ta, do điều kiện tự nhiên khắc nghiệt lại trải qua nhiều cuộc chiến tranh kéo dài nên nhiều di tích bị phá hủy, vùi lấp. Cơ sở dữ liệu về di tích ở nhiều nơi cũng không được đầy đủ, gây nhiều khó khăn cho khâu quản lý, khai thác và bảo tồn các di tích văn hóa. Vì vậy việc áp dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy đề tìm kiếm, phát hiện nhằm bảo tồn các di tích văn hóa cổ là vô cùng cấp thiết. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu áp dụng công nghệ không phá hủy trong khảo cổ ở nước ta một mặt còn rất mới mẻ, chưa có kinh nghiệm mặt khác các ứng dụng này vẫn chỉ coi là công việc mang tính nghiệp dư đối với các nhà nghiên cứu Địa vật lý nên trong nhiều năm qua, các kết quả đo đạc Địa vật lý phục vụ công tác khảo cổ còn quá ít ỏi, các phương pháp được tiến hành một các đơn lẻ, chưa có sự kết hợp bổ xung giữa các phương pháp nên hiệu quả thu được
6
còn thấp. Vì vậy, việc nghiên cứu nhằm đưa ra một hệ phương pháp không phá hủy tối ưu tại Việt Nam áp dụng trong lĩnh vực khảo cổ là vô cùng cấp thiết.
Trước yêu cầu thực tiễn đặt ra, nhiều viện nghiên cứu và trường đại học trong nước đã và đang phát triển nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ công nghệ NDT:
1. Hội Thử nghiệm không phá huỷ Việt Nam – VANDT: thành lập ngày 24/7/1999, thực hiện Đề tài lớn: “Điều tra, đánh giá hiện trạng về hoạt động NDT – NDT ở Việt Nam và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của các cơ sở NDT tại Việt Nam”, 2008.
2. Viện Dầu khí Việt nam CTAT phát triển và ứng dụng nghiên cứu về cách thức kiểm tra hiện trạng ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu sử dụng phương pháp NDT.
3. Đại học Nha Trang: Thực hiện chương trình đào tạo nghề về thực hiện NDT các kết cấu kim loại và vật liệu composite. Phòng thí nghiệm - Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy.
4. Trường Cao đẳng Hàng hải I, với Hô ̣i thảo khoa ho ̣c “Công nghê ̣ kiểm
tra, kiểm đi ̣nh không phá hủ y trong chế ta ̣o và sử a chữa cơ khí”, 2011.
5. Phòng thí nghiệm VR LAB. 10: Trung tâm tư vấn giám sát chất lượng sản phẩm và đo lường chất lượng (Chi nhánh tổng công ty công nghiệp tàu thủy Bạch Đằng), Hải Phòng, chuyên về NDT (NDT) sử dụng công nghệ Chụp ảnh bức xạ (RT); Siêu Âm (UT); Từ tính (MT); Thẩm thấu (PT).
6. Phòng thí nghiệm VR LAB.24: Công ty TNHH dịch vụ thử không phá huỷ (QIS), Vũng tàu, áp dụng công nghệ Kiểm tra không phá huỷ (Siêu âm, thẩm thấu, từ tính)/UT, PT, MT; Đo chiều dày vật liệu bằng siêu âm/Ultrasonic Thickness Gauging (UTM); Thử độ cứng/Handness Test; Chụp ảnh phóng xạ và phân tích phim chụp phóng xạ/RT & RT.
7. Phòng thí nghiệm VR LAB.26: Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Công nghiệp tàu thuỷ Sài gòn áp dụng NDT (NDT): Chụp ảnh phóng xạ (RT); Kiểm tra Siêu âm (UT); Kiểm tra Thẩm Thấu (PT); Kiểm tra Từ tính (MT); Kiểm tra, đo chiều dày bằng siêu âm (UTM).
8. Phòng thí nghiệm VR LAB.27: Công ty CP Lilama – Thí nghiệm cơ điện, Từ Liêm, Hà nội, áp dụng NDT (NDT): Chụp ảnh phóng xạ (RT); Kiểm tra Siêu âm (UT); Kiểm tra Thẩm Thấu (PT); Kiểm tra Từ tính (MT); Kiểm tra, đo chiều dày bằng siêu âm (UTM).
7
9. Viện Dầu khí Việt nam CTAT phát triển và ứng dụng nghiên cứu về cách thức kiểm tra hiện trạng ăn mòn bên trong đường ống dẫn dầu sử dụng phương pháp NDT.
10. Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam kết hợp với Đại học Kỹ thuật Clausthal (CBLB Đức) và Quỹ Lerici, Đại học Milnano (Italy) đã áp dụng công nghệ không phá hủy để tiến hành khảo sát Thánh địa Mỹ sơn, Hoàng thành Huế, Hoàng thành Thăng long
Ngoài ra, có rất nhiều các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn khác đã được công
nhận về chất lượng và năng lực, chuyên sâu về hướng NDT này.
8
CHƢƠNG II. MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT
Những nguyên lý cơ bản, ứng dụng điển hình, những ưu điểm và hạn chế của
các phương pháp NDT thông dụng sẽ được trình bày tóm tắt dưới đây:
2.1. Phƣơng pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phƣơng pháp quang học (Visual Testing – VT)
Phương pháp này thường không được chú ý tới trong danh sách liệt kê các phương pháp NDT, phương pháp kiểm tra bằng mắt là một trong những phương pháp phổ biến nhất và hiệu quả nhất theo nghĩa kiểm tra không phá hủy. Đối với phương pháp kiểm tra bằng mắt thì bề mặt của vật thể kiểm tra cần phải có đủ độ sáng và tầm nhìn của người kiểm tra. Để việc thực hiện kiểm tra có hiệu quả, người kiểm tra cần phải tìm hiểu kiến thức về sản phẩm, các quá trình gia công, dự đoán điều kiện hoạt động, các tiêu chuẩn chấp nhận, duy trì số liệu đo và bản thân người kiểm tra cũng cần phải được trang bị một số các thiết bị, dụng cụ bổ trợ. Trong thực tế tất cả các khuyết tật được phát hiện bởi những phương pháp NDT khác cuối cùng cũng phải được kiểm chứng lại bởi quá trình kiểm tra bằng mắt. Các phương pháp NDT phổ biến như là phương pháp kiểm tra bằng bột từ (MT), phương pháp kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu (PT) thực ra cũng là những phương pháp có tính khoa học đơn giản để làm nổi bật các chỉ thị nhằm dễ nhìn thấy hơn. Các thiết bị bổ trợ đơn giản (Hình 2.1) như: đèn xách tay, gương có tay cầm, kính lúp có tay cầm độ phóng đại 2x hay 4x, thiết bị phóng đại ảnh có độ phóng đại 5x hoặc 10x. Để thực hiện việc kiểm tra từ phía bên trong vật liệu, cần phải có hệ thống các thấu kính ánh sáng như borescope, cho phép kiểm tra được những bề mặt từ xa. Những thiết bị tinh vi hơn thuộc loại này sử dụng các sợi quang học cho phép đưa vào các lỗ và khe rất nhỏ.
Hầu hết các hệ thống này được gắn thêm các máy ảnh cho phép ghi nhận lại
các kết quả để giữ lại lâu dài.
Các ứng dụng của phương pháp kiểm tra bằng mắt:
(1) Kiểm tra điều kiện bề mặt của vật thể kiểm tra.
(2) Kiểm tra sự liên kết của các vật liệu ở trên bề mặt.
(3) Kiểm tra hình dạng của chi tiết.
(4) Kiểm tra các dấu hiệu rò rỉ.
(5) Kiểm tra các khuyết tật bên trong.
9
Hình 2.1 – Những dụng cụ quang học dung trong quá trình kiểm tra bằng mắt
A. Gương có tay nắm: có thể là gương phẳng để quan sát bình thường hoặc
gương lõm cho độ phóng đại giới hạn.
B. Kính lúp có tay cầm (có độ phóng đại thường là 2 - 3x).
C. Thiết bị phóng đại ảnh (hệ số phóng đại 5 - 10x).
D. Kính kiểm tra, thường gắn một thang đo; mặt trước đặt tiếp xúc với vật
thể kiểm tra (độ phóng đại 5 - 10x).
E. Borescope hoặc intrascope có nguồn sáng lắp trong (độ phóng đại 2 - 3x).
2.2. Phƣơng pháp kiểm tra bằng bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT)
Phương pháp kiểm tra bằng bột từ được dùng để kiểm tra các vật liệu dễ nhiễm từ. Phương pháp này có khả năng phát hiện những khuyết tật mở ra trên bề mặt và ngay sát dưới bề mặt. Trong phương pháp này, vật thể kiểm tra trước hết được cho nhiễm từ bằng cách dùng một nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, hoặc cho dòng điện đi qua trực tiếp hoặc chạy xung quanh vật thể kiểm tra. Từ trường cảm ứng vào trong vật thể kiểm tra gồm có các đường sức từ. Nơi nào có khuyết tật sẽ làm rối loạn đường sức, một vài đường sức này phải đi ra và quay vào vật thể. Những điểm đi ra và đi vào này tạo thành những cực từ trái ngược nhau. Khi những bột từ tính nhỏ được rắc lên bề mặt vật thể kiểm tra thì những cực từ này sẽ hút các bột từ tính để tạo thành chỉ thị nhìn thấy được gần giống như kích thước và hình dạng của khuyết tật. Hình 2.2 minh họa những nguyên lý cơ bản của phương pháp này.
10
Hình 2.2 – Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng bột từ
Tùy theo những ứng dụng cụ thể mà có những kỹ thuật từ hoá khác nhau.
Những kỹ thuật này được nhóm thành hai loại sau đây:
a) Các kỹ thuật từ hoá trực tiếp bằng dòng điện: Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách cho một dòng điện chạy qua vật kiểm tra thì sẽ tạo ra một từ trường và từ trường này được dùng để phát hiện các khuyết tật. Kỹ thuật này được mô tả trong Hình 2.3 (a, b & c).
b) Các kỹ thuật từ hoá bằng từ thông: Trong những kỹ thuật này từ thông được tạo ra trên vật kiểm tra bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu hoặc một dòng điện chạy trong cuộn dây hay một thanh dẫn. Những kỹ thuật này được mô tả trên Hình 2.3 (d, g).
11
Hình 2.3 – Những cách từ hóa khác nhau sử dụng trong phương pháp kiểm tra bột từ
Những ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng bột từ được liệt kê dưới đây:
(1) Có thể phát hiện được các khuyết tật mở trên bề mặt cũng như các khuyết
tật nằm gần sát bề mặt của vật thể kiểm tra.
(2) Có thể được sử dụng mà không cần cạo bỏ các lớp phủ bảo vệ mỏng trên
bề mặt vật kiểm tra.
(3) Không yêu cầu nghiêm ngặt về quá trình làm sạch bề mặt trước khi kiểm tra.
(4) Thực hiện nhanh.
(5) Cho độ nhạy cao.
(6) Quá trình xử lý ít hơn vì thế khả năng gây ra sai số do người thực hiện
kiểm tra thấp.
12
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng bột từ:
(1) Không dùng được cho các vật liệu không nhiễm từ.
(2) Chỉ nhạy đối với các khuyết tật có góc nằm trong khoảng từ 450 đến 900
so với hướng của các đường sức từ.
(3) Thiết bị được dùng trong phương pháp này đắt tiền hơn.
2.3. Phƣơng pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT)
Đây là một phương pháp được áp dụng để phát hiện những bất liên tục mở ra trên bề mặt vật liệu của bất cứ sản phẩm công nghiệp nào được chế tạo từ những vật liệu không xốp. Phương pháp này được sử dụng phổ biến để kiểm tra những vật liệu không từ tính. Trong phương pháp này, chất thấm lỏng được phun lên bề mặt của sản phẩm trong một thời gian nhất định để chất lỏng thấm vào bên trong bất liên tục, phần chất thấm còn dư được loại bỏ khỏi bề mặt. Sau đó, bề mặt được làm khô và phủ chất hiện lên nó. Những chất thấm nằm trong bất liên tục sẽ bị chất hiện hấp thụ tạo thành chỉ thị kiểm tra, phản ánh vị trí và bản chất của bất liên tục. Toàn bộ quá trình này được minh họa trong Hình 2.4.
Các chất thấm lỏng được sử dụng trong phương pháp này là chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được và chất thấm huỳnh quang. Quá trình kiểm tra bằng chất thấm nhuộm màu nhìn thấy được thì được thực hiện dưới ánh sáng trắng bình thường còn quá trình kiểm tra bằng chất thấm huỳnh quang được thực hiện dưới ánh sáng đen (tia cực tím hay tử ngoại) trong điều kiện phòng tối. Quá trình xử lý chất thấm lỏng được phân loại theo phương pháp làm sạch vật thể kiểm tra.
Các chất thấm có thể: (i) Rửa sạch bằng nước, (ii) nhũ tương hóa được, có nghĩa là: chất nhũ tương được thêm vào chất thấm lỏng dư thừa trên bề mặt vật thể kiểm tra để tạo cho nó có thể rửa sạch bằng nước, (iii) rửa bằng dung môi hoà tan, có nghĩa là: lượng chất thấm lỏng dư thừa được hòa tan trong chất dung môi để tẩy rửa chúng khỏi bề mặt vật thể kiểm tra.
Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng:
(1) Rất nhạy với những khuyết tật nằm trên bề mặt, nếu được sử dụng phù hợp.
(2) Thiết bị và vật tư được dùng trong phương pháp này tương đối rẽ tiền.
(3) Quá trình thấm lỏng tương đối đơn giản và không gây ra vấn đề rắc rối.
(4) Hình dạng của chi tiết kiểm tra không là vấn đề quan trọng.
Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng chất thấm lỏng:
(1) Các khuyết tật phải mở ra trên bề mặt.
13
(2) Vật liệu được kiểm tra phải không xốp.
(3) Quá trình kiểm tra bằng chất thấm lỏng khá bẩn.
(4) Giá thành kiểm tra tương đối cao.
(5) Các kết quả của phương pháp này khó giữ được lâu.
Hình 2.4 – Các giai đoạn của quá trình kiểm tra thẩm thấu chất lỏng
14
2.4. Phƣơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy (Eddy Testing - ET)
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để phát hiện các khuyết tật bề mặt, phân loại vật liệu, để đo những thành mỏng từ một mặt, để đo lớp mạ mỏng và trong một vài ứng dụng khác để đo độ sâu lớp thấm. Phương pháp này chỉ áp dụng được cho những vật liệu dẫn điện. Ở đây dòng điện xoáy được tạo ra trong vật thể kiểm tra bằng cách đưa nó lại gần cuộn cảm có dòng điện xoay chiều.
Từ trường xoay chiều của cuộn cảm bị thay đổi do từ trường của dòng điện xoáy. Sự thay đổi này phụ thuộc vào điều kiện của phần chi tiết nằm gần cuộn cảm, nó được biểu hiện như một điện kế hoặc sự hiện diện của ống phóng tia âm cực. Hình 2.5 và 2.6 trình bày những nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy.
Có ba loại đầu dò (Hình 2.7) được sử dụng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy. Những đầu dò đặt bên trong thường được dùng để kiểm tra các ống trao đổi nhiệt. Những đầu dò bao quanh được dùng phổ biến để kiểm tra các thanh và ống trong quá trình chế tạo. Việc sử dụng những đầu dò bề mặt để xác định vị trí vết nứt, phân loại vật liệu, đo bề dày thành và bề dày lớp mạ và đo độ sâu lớp thấm.
Hình 2.5 – Quá trình tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kiểm tra
15
Hình 2.6 – Dòng điện xoáy bị méo bởi khuyết tật
* Phương pháp này được dùng để:
(1) Phát hiện các khuyết tật trong các vật liệu ống.
(2) Phân loại vật liệu.
(3) Đo bề dày của thành mỏng chỉ từ một phía.
(4) Đo bề dày lớp mạ mỏng.
(5) Đo độ sâu của lớp thấm.
* Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1) Cho đáp ứng tức thời.
(2) Dễ tự động hóa.
(3) Phương pháp này đa năng.
(4) Không cần tiếp xúc trực tiếp giữa đầu dò và vật thể kiểm tra.
(5) Thiết bị dễ di chuyển.
* Một số hạn chế của phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy:
(1) Người thực hiện cần phải có nhiều kinh nghiệm.
(2) Chỉ dùng được cho các vật liệu dẫn điện.
(3) Bị giới hạn về khả năng xuyên sâu.
(4) Khó áp dụng trên những vật liệu sắt từ.
16
Hình 2.7 – Các loại đầu dò dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy
2.5. Phƣơng pháp kiểm tra bằng siêu âm (Ultrasonic Testing - UT)
Kiểm tra vật liệu bằng siêu âm là một trong những phương pháp kiểm tra không phá hủy, sóng siêu âm có tần số cao được truyền vào vật liệu cần kiểm tra. Hầu hết các phương pháp kiểm tra siêu âm được thực hiện ở vùng có tần số 0,5 - 20 MHz. Sóng siêu âm truyền qua vật liệu kèm theo sự mất mát năng lượng (sự suy giảm) bởi tính chất của vật liệu. Cường độ của sóng âm hoặc được đo sau khi phản xạ (xung phản hồi) tại các mặt phân cách (khuyết tật) hoặc được đo tại bề mặt đối diện của vật thể kiểm tra (xung truyền qua). Chùm sóng âm phản xạ được phát hiện và phân tích để xác định sự có mặt khuyết tật và vị trí của nó. Mức độ phản xạ phụ thuộc nhiều vào trạng thái vật lý của vật liệu ở phía đối diện với bề mặt phân cách, và ở phạm vi nhỏ hơn vào các tính chất vật lý đặc trưng của vật liệu đó, ví dụ như sóng siêu âm bị phản xạ hoàn toàn tại bề mặt phân cách kim loại - chất khí. Phản xạ một phần tại bề mặt phân cách giữa kim loại - chất lỏng hoặc kim loại - chất rắn. Kiểm tra vật liệu bằng siêu âm có độ xuyên sâu lớn hơn hẳn phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ và ta có thể phát hiện được những vết nứt nằm sâu bên trong
17
vật thể (khoảng 6 -7 m sâu bên trong khối thép). Nó cũng rất nhạy với những khuyết tật nhỏ và cho phép xác định chính xác vị trí và kích thước của khuyết tật. Nguyên lý cơ bản của phương pháp kiểm tra bằng siêu âm đươc trình bày trong Hình 2.8.
* Phương pháp kiểm tra vật liệu bằng siêu âm:
(1) Được sử dụng để phát hiện các khuyết tật trong vật liệu.
(2) Sử dụng rộng rãi trong việc đo bề dày.
(3) Được dùng để xác định các tính chất cơ học và cấu trúc hạt của vật liệu.
(4) Được dùng để đánh giá quá trình biến đổi của vật liệu.
Hình 2.8 – Các thành phần cơ bản của máy dò khuyết tật bằng xung phản hồi siêu âm
* Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng siêu âm:
(1) Có độ nhạy cao cho phép phát hiện được các khuyết tật nhỏ.
(2) Có khả năng xuyên thấu cao (khoảng tới 6 -7 m sâu bên trong khối thép)
cho phép kiểm tra các tiết diện rất dày.
(3) Có độ chính xác cao trong việc xác định vị trí và kích thước khuyết tật.
(4) Cho đáp ứng nhanh vì thế cho phép kiểm tra nhanh và tự động.
(5) Chỉ cần tiếp xúc từ một phía của vật được kiểm tra.
18
* Những hạn chế của phương pháp siêu âm:
(1) Hình dạng của vật thể kiểm tra có thể gây khó khăn cho công việc kiểm tra.
(2) Khó kiểm tra các vật liệu có cấu tạo bên trong phức tạp.
(3) Phương pháp này cần phải sử dụng chất tiếp âm.
(4) Đầu dò phải được tiếp xúc phù hợp với bề mặt mẫu trong quá trình kiểm tra.
(5) Hướng của khuyết tật có ảnh hưởng đến khả năng phát hiện khuyết tật.
(6) Thiết bị rất đắt tiền.
(7) Nhân viên kiểm tra cần phải có rất nhiều kinh nghiệm.
2.6. Phƣơng pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ (Radiography Testing - RT)
Phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ được dùng để xác định khuyết tật bên trong của nhiều loại vật liệu nhờ khả năng hấp thụ tia bức xạ khác nhau của các cấu trúc bên trong của vật thể. Một phim chụp ảnh bức xạ thích hợp được đặt phía sau vật cần kiểm tra được chiếu bởi một chùm tia X hoặc tia γ đi qua nó (Hình 2.9). Cường độ của chùm tia X hoặc tia γ khi đi qua vật thể bị hấp thụ thay đổi tùy theo cấu trúc bên trong của vật thể và như vậy sau khi rửa phim đã chụp sẽ hiện ra hình ảnh bóng, được gọi là ảnh chụp bức xạ của sản phẩm. Sau đó phim được giải đoán để có được những thông tin về khuyết tật bên trong sản phẩm. Phương pháp này được dùng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm như vật rèn, đúc và hàn.
* Một số ưu điểm của phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ là:
(1) Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra những vật liệu có diện
tích lớn chỉ trong một lần.
(2) Phương pháp này hữu hiệu đối với tất cả các vật liệu.
(3) Phương pháp này có thể được dùng để kiểm tra sự sai hỏng bên trong cấu
trúc vật liệu, sự lắp ráp sai các chi tiết, sự lệch hàng.
(4) Nó cho kết quả kiểm tra lưu trữ được lâu.
(5) Có các thiết bị để kiểm tra chất lượng phim chụp bức xạ.
(6) Quá trình giải đoán phim được thực hiện trong những điều kiện rất tiện nghi.
* Những hạn chế của phương pháp này là:
(1) Chùm bức xạ tia X hoặc tia γ gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
(2) Phương pháp này không thể phát hiện được các khuyết tật dạng phẳng
một cách dễ dàng.
(3) Cần phải tiếp xúc được cả hai mặt của vật thể kiểm tra.
19
(4) Bị giới hạn về bề dày kiểm tra.
(5) Có một số vị trí trong một số chi tiết không thể chụp được do cấu tạo
hình học.
(6) Độ nhạy kiểm tra giảm theo bề dày của vật thể kiểm tra.
(7) Phương pháp này đắt tiền.
(8) Phương pháp này không dễ tự động hóa.
(9) Người thực hiện phương pháp này cần có nhiều kinh nghiệm trong việc
giải đoán ảnh chụp trên phim.
Hình 2.9 – Cách bố trí trong phương pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ
2.7. Giới thiệu phƣơng pháp đo chiều dày lớp phủ bề mặt
Lớp phủ bề mặt có một vai trò hết sức quan trọng trong các chi tiết cần được bảo vệ cũng như các công trình xây dựng hiện nay. Ưu điểm của lớp phủ là cải thiện đáng kể tính thẩm mỹ của công trình và đặc biệt là khả năng bảo vệ chống các tác động xâm thực từ bên ngoài nhằm nâng cao độ bền của các vật liệu: Ví dụ như sơn có thể chống thấm, ẩm, rêu mốc cho tường, gỗ, chống ăn mòn cho các kết cấu sắt thép…
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nhiều dự án lớn nhỏ ở Việt Nam thì các hãng sơn như Nippon, ICL, Kova, Tổng hợp…hàng năm đã cung
20
cấp cho thị trường khối lượng rất lớn. Việc sử dụng rộng rãi các loại sơn phủ cho các công trình đòi hỏi vấn đề kiểm tra chất lượng sơn phủ cần phải được quan tâm nhiều hơn. Đã có nhiều đề tài khoa học, tiêu chuẩn, quy phạm, chỉ dẫn kỹ thuật liên quan đến sơn phủ nhằm mục đích nâng cao chất lượng.
Xác định chiều dày màng sơn phủ là một trong những chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng để đánh giá chất lượng sơn phủ. Hầu hết các chỉ tiêu kỹ thuật của lớp sơn phủ đều quan hệ mật thiết đến chiều dày màng sơn. Các bộ tiêu chuẩn lớn trên thế giới như ISO, ASTM, DIN đều đã có tiêu chuẩn xác định chiều dày màng sơn. Trong số các phương pháp xác định chiều dày màng sơn phủ, phương pháp kiểm tra không phá hủy sử dụng thiết bị đo từ trường, siêu âm được nhiều nước lựa chọn áp dụng do có ưu điểm, màng sơn phủ không bị phá hủy, dễ sử dụng, cho kết quả nhanh và có độ chính xác cao. Phương pháp kiểm tra không phá hủy xác định chiều dày lớp sơn phủ bằng thiết bị đo từ trường hoặc thiết bị đo siêu âm.
a. Thiết bị đo từ trƣờng
Thiết bị đo từ trường có hai loại đầu đo: Đầu đo cảm ứng từ (Hình 2.10) và đầu đo dòng điện xoáy (Hình 2.11). Đầu đo cảm ứng từ hoạt động theo nguyên lý cảm ứng từ, khi tiến hành đo tại đầu đo xuất hiện dòng cảm ứng giữa cuộn cảm ứng và cuộn đo, dòng cảm ứng này bị ảnh hưởng bởi chiều dày của lớp sơn phủ trên nền có từ tính. Chiều dày lớp sơn phủ tăng thì cường độ dòng đo được giảm, nhờ đó bộ phận xử lý tín hiệu tự động của thiết bị đo sẽ tính ra được chiều dày màng sơn phủ. Đầu đo dòng điện xoáy hoạt động theo nguyên lý dòng điện xoáy, khi tiến hành đo tại đầu đo xuất hiện một trường điện từ tần số cao bị cảm ứng vào lớp nền kim loại không sắt tạo ra một dòng điện xoáy mà độ lớn của nó bị ảnh hưởng bởi chiều dày của lớp sơn phủ. Đầu đo của thiết bị thu được cường độ dòng điện xoáy phản hồi về truyền tới bộ phận xử lý tín hiệu tự động của thiết bị đo để tính ra chiều dày lớp phủ.
Hình 2.10 – Đầu đo cảm ứng từ
21
Hình 2.11 – Đầu đo dòng điện xoáy
b. Thiết bị đo siêu âm hoạt động theo nguyên lý phản xạ sóng siêu âm
Khi đầu đo truyền các sóng siêu âm qua lớp sơn phủ đến lớp nền, chúng bị phản xạ lại bởi các bề mặt khác nhau và truyền tới bộ chuyển đổi trong đầu đo. Khoảng thời gian sóng siêu âm truyền đi và phản xạ lại sẽ tỷ lệ thuận với chiều dày lớp sơn phủ, nhờ đó bộ phận xử lý tín hiệu tự động của thiết bị đo có thể tính ra chiều dày lớp phủ. (Hình 2.12)
Hình 2.12 – Thiết bị đo siêu âm
Chọn thiết bị và đầu đo phù hợp với loại màng sơn phủ và loại nền, Bề mặt
gồ ghề, nhám ảnh hưởng rõ rệt đến kết quả đo. Do vât bề mặt kiểm tra phải nhẵn,
sạch. Dùng các tấm chuẩn để hiểu chuẩn thiết bị. Chọn tấm chuẩn để chuẩn bị sơ bộ
thiết bị có chiều dày gần với chiều dày dự kiến của lớp phủ kiểm tra. Hình 2.13 mô
tả quá trình đo chiều dày lớp sơn bằng thiết bị đo từ trường
Hình 2.13 – Đo chiều dày lớp sơn bằng thiết bị đo từ trường
22
CHƢƠNG III. NGUYÊN LÝ STEREO IMAGING
Chương này bao gồm các kiến thức cơ bản về hình ảnh ba chiều và cách sử dụng chiều sâu của các ảnh. Hình ảnh được xác định bởi camera hai chiều không có chiều sâu. Tuy nhiên trong nhiều hệ thống ta cần thông tin về chiều sâu. Ví dụ như bản đồ tự động, mắt robot và theo dõi mục tiêu…
Đối với sự phát triển của khoa học công nghệ ngày nay, khi tất cả các chi tiết ngày càng máy móc tinh vi và nhỏ bé, các ứng dụng của 3D là giải pháp tối ưu nhất cho việc sản xuất các máy móc. Để giúp bạn hiểu về tầm nhìn 3D và sử dụng videoscope cho tầm nhìn 3D, trong nghiên cứu này có một số câu hỏi sẽ được giải quyết:
Tầm nhìn 3D là gì? Làm thế nào để nó hoạt động?
Videoscope là gì? Làm thế nào để sử dụng videscope cho tầm nhìn 3D?
Kiểm tra sự chính xác videoscope IPLEX LX như thế nào?
Các ứng dụng của videoscope và tầm nhìn 3D như thế nào?
3.1. Mở đầu
Stereo imaging (3D) là kĩ thuật sử dụng hai camera để đo khoảng cách giữa các đối tượng. Cấu hình đơn giản nhất (cấu hình Stereo chuẩn) sử dụng hai camera thẳng hang và cách nhau theo phương ngang (Hình 3.1)
Hình 3.1 - Cấu hình chuẩn của hệ thống 2 camera
Sử dụng camera stereo này, chúng ta có thể thu được hình ảnh của đối tượng tại hai vị trí khác nhau: Ảnh bên trái và ảnh bên phải của đối tượng (sự chênh lệch). Các ảnh của các camera được phân tích để tìm ra điểm chung. Sử dụng quy tắc tam giác đồng dạng và độ lệch của các điểm chung để xác định khoảng cách (độ sâu) so với camera.
23
Đo tích cực:
Kỹ thuật đo xung phản hồi có thể đo khoảng cách tới một điểm. Ví dụ radar, sóng siêu âm, xung laser hoặc quét tia laser. Phổ biến nhất là laser quét ba chiều, khối, vật thể xoay trong khi các chùm laser quét qua. Vật thể này có hình dạng bên ngoài và được định dạng ba chiều. Đây không thực sự là ảnh theo nghĩa thông thường.
3.2. Ảnh ba chiều
Sử dụng hai, hoặc các máy ảnh không gian riêng biệt để tạo thành hình ảnh
từ các hướng khác nhau. Các thông tin về chiều sâu sẽ được xác định từ các chiều.
Hình 3.2 - Nguyên lý cơ bản của ảnh ba chiều
Trong hình ảnh ba chiều ta sử dụng hai máy ảnh không gian riêng biệt để thu được một hình ảnh ba chiều trong Hình 3.2. Trường hợp đơn giản để hai camera sao cho trục quang học của chúng song song và cách nhau một đoạn S.
Từ hai camera ta có hai hình ảnh hai chiều của một vật thể với hình vuông ở Hình 3.3. Vì thế ta thấy vị trí các đường dọc thay đổi, từ đây ta có thể tìm được chiều sâu. Hệ thống này tương đương với hệ thống mắt người, chúng ta có hai mắt cách nhau khoảng 60 đến 70mm vì thế khi ta nhìn một vật thể ba chiều ta tức là ta nhìn vật từ hai chiều khác nhau.
Hình 3.3 – Thu được của hai camera về khối lập phương.
24
Xem xét hệ thống chi tiết hơn ở Hình 3.4 ở đây ta kết hợp các trục quang của hai camera song song và cách nhau một khoảng S. Giờ ta xét hình ảnh của điểm P đặt cách trục của một camera X0 và cách trục quang học của camera kia khoảng X1.
Hình 3.4 - Chi tiết hệ thống quang hình
Nếu các điểm của ảnh P trong hai camera là x0 và x1, khi đó từ hình trên ta có:
(3.2.1)
Ở đây u là khoảng cách từ ống kính đến điểm nhìn, giống nhau ở cả hai
camera. Vì thế ta có vị trí của hai ảnh P là:
(3.2.2)
Từ hình trên ta biết rằng quang trục của hai camera các nhau một đoạn S, nếu
hai trục đó song song ta có:
(3.2.3)
Thay vào công thức trên ta thu được:
(3.2.4)
Ở đây v là khoảng cách từ P đến hai ống kính camera. Ta có thể giải v như sau:
(3.2.5)
Ở đây ∆x là sai khác giữa hai ảnh P. Đối với ống kính có tiêu cự f ta có vị trí
vật và ảnh thu được bởi công thức Gauss:
(3.2.6)
25
Tuy nhiên trong hầu hết các hệ thống thực tế ta có khoảng cách vật rất lớn so với độ dài tiêu cự ống kính, v » u. Vì thế ta có thể lấy xấp xỉ u ≈ f. Công thức trên sẽ tương đương với
(3.2.7)
Chú ý rằng z là khoảng cách từ ảnh đến vật z = u + v, khi đó ta có công thức
cuối cùng cho khoảng cách từ ảnh tới điểm P như sau:
(3.2.8)
Có độ dài tiêu cự ta có thể tìm được độ sâu z của điểm P bằng cách thay đổi cách khoảng ∆x giữa hai ảnh. Ta có thể xác định được vị trí ảnh của cùng một điểm trong hai ảnh và tính toán chiều sâu của nó một cách đơn giản bằng hình học.
Trước khi đơn giản hóa hệ này ta phải xem xét sai số và ảnh hưởng của sai số đến quá trình đo. Trong bất kỳ hệ thống ảnh nào ta cũng sẽ chỉ có một vị trí ảnh duy nhất của P tới một điểm chính xác riêng, đặc trưng này có được do không gian lấy mẫu. Vì thế nếu ta có một sai số δx trong phép đo ∆x, công thức như sau:
(3.2.9)
Và nếu ta xác định khoảng cách từ điểm P của vật tới ống kính thu được bởi
công thức:
(3.2.10)
Khi đó, vì sai số ∆x ta sẽ có sai số trong phép đo chiều sâu là δv, lúc đó:
(3.11) v = v0 ± δv
Ta có thể xác định δv theo δx bằng khai triển Taylor như sau:
(3.2.12)
Thay vào ∆x0, thu được
(3.2.13)
Trong đó ta thấy đối với khoảng cách S cố định và sai số δx sẽ có sai số trong phép đo chiều sâu tăng theo bình phương khoảng cách từ vật đến máy ảnh. Vì vậy để có được độ phân giải chiều sâu tốt cần khoảng cách S lớn, còn đối với các vật ở xa ta mong muốn độ phân giải chiều sâu thấp.
(3.2.14) v0 1m v 8mm
3.3. Chụp ảnh trong không gian
Một trong những ứng dụng chung của chụp ảnh ba chiều là chụp ảnh trong không gian từ các máy bay khảo sát. Camera ở chế độ chụp thẳng xuống, tâm của ảnh
26
là điểm giao giữa quang trục máy ảnh và đất được gọi là nadir. Khi đó ta có hai ảnh phân biệt cách nhau thời gian t, vì thế nếu tốc độ máy bay so với đất là v khi đó khoảng cách giữa camera và vật sẽ là s = vt như Hình 3.5. Ở đây ta có hai ảnh chụp được bởi một camera và sự tách biệt lớn giữa các ảnh cho phép có được thông tin chiều sâu tốt. Biết được khoảng cách của camera thời điểm trước sau ta sẽ tính được sự thay đổi chiều cao trong khu vực chồng chéo và ứng dụng rộng rãi trong bản độ tự động.
Hình 3.5- Chụp ảnh trong không gian từ các máy bay khảo sát.
Hệ thống này có vẻ đơn giản nhưng nó phức tạp hơn so với dự kiến và hướng của máy bay có thể làm thay đổi đáng kể. Điều này khiến quang trục của camera thay đổi và do đó toàn bộ hệ thống hình học của ảnh bị thay đổi. Sai số này có thể được bù lại nhưng sử dụng máy ảnh tự động với chi phí cao kết hợp với sự theo dõi chính xác tốc độ máy bay và góc bay ta có một hệ thống vô cùng phức tạp.
3.4. Vệ tinh ba chiều
Ảnh ba chiều từ vệ tinh viễn thám là một việc rất thiết thực mà hai hình ảnh được chụp từ các quỹ đạo ở các thời điểm khác nhau ở Hình 3.6. Đối với vệ tinh có quỹ đạo ổn định và không có hiệu ứng không khí, hầu hết các vấn đề tương tự với máy bay chụp hình ba chiều không xảy ra và chất lượng hình ảnh ba chiều rất tốt. Ở một số hệ thống vệ tinh sensor ảnh có thể được dùng sao cho các diện tích chồng chéo lên nhau là tối đa. Hình ảnh ba chiều tốt nhất có được bởi hệ thống SPOT.
27
Hình 3.6 - Ảnh ba chiều từ vệ tinh viễn thám
3.5. Hệ thống hội tụ
Trong hệ thống thực các camera không song song, nhưng hội tụ tại một điểm trung bình ở khoảng cách z0 như Hình 3.7. Ta có thể giải cho ∆z, từ các điểm x0 và x1 trong hai ảnh. Biểu thức khó hơn nhưng có cùng dạng, và các vấn đề tương tự như trường hợp song song.
Hình 3.7 - Hệ thống thực các camera không song song
3.6. Khai thác thông tin chiều sâu
Một số hệ thống hiện đại sử dụng ba máy ảnh sắp xếp thành hình tam giác để giải quyết các vấn đề liên quan đến các đường bị mất. Các ảnh thông thường không đơn giản hoặc các giải pháp thông thường dựa vào:
28
1. Xác định và đặt các vật đã biết vào mỗi ảnh (ví dụ các ngã tư trên bản đồ).
Hoạt động tốt sẽ cho nhiều thông tin về chiều cao cậm như các ảnh chụp trên không. (hình ảnh tương tự phù hợp với mắt người nhìn)
2. Phân tích mỗi vùng của mỗi bức ảnh, và sau đó kết hợp giữa các vùng.
Làm tốt sẽ phân tích ra từng vùng rõ ràng. (ví dụ “box-world”).
3. Ký hiệu cho các đường hoặc điểm ảnh. Giả thiết thử các kỹ thuật dựa trên
sự hình thành các vùng có độ sâu hoặc độ dốc tương tự trong cùng một ảnh.
Tất cả các chương trình này làm việc để mở rộng hình ảnh nhiều hay ít phụ
thuộc vào loại ảnh và kiến thức của người dùng.
29
Chƣơng IV. MỘT SỐ PHÉP ĐO ĐỘ SÂU, ĐO KHOẢNG CÁCH THỰC HIỆN TRÊN THIẾT BỊ KTKPH OLYMPUS NDT IPLEX LX
4.1. Giới thiệu về thiết bị nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX
Thiết bị nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX (Hình 4.1) là dòng máy cao cấp nhất của Olympus với vỏ bọc chống sốc, khả năng xử lý hình ảnh vượt trội và hoạt động dưới mọi điều kiện thời tiết. Thiết bị vận hành tốt dưới mọi điều kiện thời tiết kể cả dưới trời mưa to. Thỏa mãn các tiêu chuẩn IP55 và MIL-STD- 810F/461E.
Hình 4.1 - Thiết bị KTKPH Olympus IPLEX LX
Vỏ bọc dây soi bao gầm 4 lớp với vỏ ngoài bằng vônfram hoặc Tungsten chống va đập và trầy xước chịu được nhiệt độ tới 80 độ C, chống thấm nước, dầu, có thể kéo dài hoặc thay thế được (Hình 4.2). Đầu soi với công suất chiếu sáng cao, soi rõ vật thể nhỏ ở kích thước xa. Khả năng xủ lý hình ảnh vượt trội với màn hình hiển thị LCD chống lóa 6,5″ (Hình 4.3)
Hình 4.2 - Vỏ bọc dây soi thiết bị KTKPH Olympus
30
Hình 4.3 - Màn hình hiển thị thiết bị KTKPH Olympus
Trang bị các đầu có gắn thêm gắp, móc, kéo, hút… trợ giúp cho việc lấy
những vật lạ bị rơi vào những vị trí khó tiếp cận (Hình 4.4).
Hình 4.4 - Các loại đầu gắp, móc, kéo, hút trợ giúp thiết bị KTKPH Olympus
Sử dụng pin sạc Li-ion gắn ngay trong máy với thời gian hoạt động 150 phút.
Lưu trữ vào thẻ nhớ CF Card hoặc USB (Hình 4.5)
31
Hình 4.5 - Pin sạc Li-ion và thẻ nhớ CF Card hoặc USB gắn ngay trong máy
* Thông số kỹ thuật:
- Trọng lượng gọn nhẹ (3.2kg)
- Dây soi đường kính 4mm hoặc 6mm, dài 2m hoặc 3.5m
- Đáp ứng tiêu chuẩn MIL-STD và IP55
- Nguồn sáng được gắn vào đầu soi
- Màn hình LCD rộng 6.5 inch. Có nút điều chỉnh độ sáng, tối
- Góc quay 4 chiều cảm nhận hình ảnh thực
- Khả năng lưu trữ 3400 hình ảnh và quay phim với thời gian khoảng 30 phút
- Đo được khoảng cách giữa 2 điểm, từ 1 điểm đến 1 đường thẳng và đo độ
sâu của đối tượng (Model IPLEX LX)
- Đầu soi quang học với các trường quan sát, hướng quan sát khác nhau
* Ứng dụng của thiết bị nội soi công nghiệp kỹ thuật OLYMPUS NDT IPLEX LX
- Ngành hàng không: Kiểm tra chi tiết máy bay, động cơ phản lực…
- Ngành ô tô: Kiểm tra chất lượng động cơ, các khớp nối…
- Ngành tàu thủy và tàu hỏa: kiểm tra động cơ, mô tơ, tuốc bin, ống dẫn, nồi
hơi…
- Nhà máy điện: Kiểm tra ống bên trong bộ phận giải nhiệt, bình ngưng,
tuốc bin...
- Ngành thép: Kiểm tra chất lượng thép ống…
- Ngành chế tạo máy: Kiểm tra động cơ, mô tơ…
- Ngành xây dựng: Kiểm tra ống bên âm tường…
- Ngành cấp thoát nước: Kiểm tra nội soi ống nước…
32
- Ngành điện tử, viễn thông: Kiểm tra nội soi các chi tiết nhỏ bên trong thiết
bị điện tử…
- Tìm kiếm cứu hộ cứu nạn: Đặc biệt thiết bị rất hữu hiệu trong việc tìm kiếm cứu hộ cứu nạn. Phát hiện các nạn nhân bị vùi lấp trong hầm mò, công trình…
4.2. Nguyên lý phép đo độ sâu, đo khoảng cách
* Tín hiệu từ một mắt: Bịt một mắt để có các tín hiệu
- Các vấn đề liên quan đến chiều cao: Các vật gần hơn với đường chân trời
được coi là xa hơn, và vật xa hơn từ đường chân trời là gần hơn.
- Kích thước quen thuộc: Khi một vật quen thuộc với ta, não của ta sẽ so sánh kích thước của vật này khi nhìn thấy với kích thước dự kiến mà ta đã nhớ từ trước đó mà có thể tính được khoảng cách của vật.
Hình 4.6 - Hình ảnh thu được từ 2 mắt riêng biệt
- Độ lệch hai mắt: Là sự khác biệt giữa hai điểm nhìn của hai mắt Hình 4.6.
* Tuyến khôi phục lại hình ảnh ba chiều
- Hiệu chỉnh camera
- Khôi phục hình ảnh
- Tính độ lệch
- Ước lượng chiều sâu
* Nguyên nhân gây ra lỗi là gì?
- Lỗi hiệu chuẩn máy ảnh
- Độ phân giải hình ảnh kém
- Lỗi độ sáng bất biến (phản xạ gương)
33
- Chuyển động phạm vi lớn
- Những vị trí hình ảnh có độ tương phản thấp
* Máy quét cấu trúc ánh sáng 3D
Hình 4.7 - Hệ thống chụp ảnh 3D
* Thời gian để ánh sáng của camera chụp đƣợc toàn bộ khung cảnh một lúc
- Đơn vị chiếu sáng: chiếu sáng đến cảnh. Chỉ có các đèn LED hoặc đi ốt laser thực hiện được khi và chỉ khi ánh sáng được điều chế với tần số cao lên tới 100MHz. Sử dụng ánh sáng hồng ngoại để không nhìn thấy.
- Quang học: Một ống kính thu các tia phản xạ và ảnh của môi trường trên sensor ảnh. Một dải thông quang qua bộ lọc chỉ cho phép ánh sáng với cùng bước sóng chiếu đơn vị. Điều này khiến ánh sáng nền giảm đi.
- Cảm biến hình ảnh: Đây là thứ quan trọng nhất trong camera TOF. Mỗi
điểm ảnh đo thời gian ánh sáng đơn vị đi từ camera đến vật và quay lại
- Điểu khiển điện: Cả đơn vị chiếu sáng và cảm biến hình ảnh đều được điều khiển bởi các tín hiệu với tốc độ cao. Những tín hiệu này rất chính xác để thu được độ phân giải cao.
- Tính toán/ giao diện: Khoảng cách được tính trực tiếp trong camera. Để có
hiệu suất tốt, ta sử dụng các dữ liệu hiệu chuẩn.
4.2.1. Nguyên lý phép đo độ sâu, độ cao
Chế độ này cho phép đo khoảng cách từ một điểm đo đến mặt phẳng tham chiếu được xác định bởi ba điểm tham chiếu. Thiết bị chỉ ra chiều sâu và chiều cao. Chiều cao được chỉ định bởi một giá trị tích cực và chiều sâu được chỉ định bởi một giá trị âm Hình 4.8.
34
Điểm tham
chiếu
Điểm tham Mặt phẳng chiếu Độ cao hoặc độ sâu tham chiếu
Điểm đo
Điểm tham
chiếu
Hình 4.8 – Xác định điểm đo và mặt phẳng tham chiếu
Chiều cao (hoặc chiều sâu) là khoảng cách đo từ điểm đo đến mặt phẳng tính
theo chiều cao từ điểm đo của khối tứ diện. Tứ diện được xác định bởi 4 điểm trong
đó có 3 điểm tham chiếu và 1 điểm đo.
4.2.2. Nguyên lý phép đo khoảng cách giữa hai điểm
Chế độ này cho phép đo khoảng cách giữa các điểm như Hình 4.9.
Điểm tham chiếu Điểm đo
Khoảng cách giữa 2 điểm
Hình 4.9 – Xác định khoảng cách hai điểm đo
4.2.3. Nguyên lý phép đo khoảng cách từ điểm đến đƣờng
Chế độ này cho phép đo khoảng cách từ một điểm đo đến đường thẳng tham chiếu. Đường thẳng tham chiếu được xác định bởi hai điểm tham chiếu. Thiết bị chỉ khoảng cách từ một điểm đo đến đường thẳng tham chiếu Hình 4.10.
Khoảng cách đo từ điểm đo đến đường tính theo chiều cao từ điểm đo của
tam giác. Tam giác được xác định bởi hai điểm tham chiếu và điểm đo.
35
Khoảng cách
đo Đường tham chiếu
Điểm đo
Điểm tham chiếu
Hình 4.10 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu
4.2.4. Nguyên lý phép đo chu vi và diện tích của miền xác định
Chế độ đo diện tích cho phép xác định diện tích của miền được xác định bởi nhiều điểm đo (các điểm đo cần phải khép kín). Chế độ đo chu vi cho phép xác định tổng chiều dài của miền được xác định bởi nhiều điểm đo Hình 4.11.
Hình 4.11 – Xác định điểm đo và đường thẳng tham chiếu
4.3. Phép đo thực hiện trên máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX
4.3.1. Phép đo mẫu vật thực tế
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt có rãnh khoét sâu và dốc (Hình 4.12). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm. Chúng ta đo 3 lần bằng thước thẳng lấy giá trị trung bình để so sánh với các phép đo của máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX
36
Hình 4.12 – Mẫu vật thực hiện các phép đo
Hình 4.13 – Hình ảnh đo vị trí sâu nhất của mẫu vật bằng thước thẳng
37
Đo độ sâu
Vị trí (cm)
Độ sâu(mm) Đo lần 3 -19.75 -18.74 -18.3 -17.56 -17.00 -15.9 -15.5 -14.8 -14.18 -13.5 -12.8 -12.1 -11.56 -10.8 -10.28 -9.24 -8.84 -7.92 -7.46 -6.78 -6.2 -5.7 -4.9 -4.12 -3.54 -2.7 -2.22 -1.8 -1.32 -0.5 0
Đo lần 2 -19.35 -19.1 -18.44 -17.46 -16.90 -16.28 -15.5 -15.0 -13.92 -13.5 -12.9 -12.58 -11.4 -10.7 -10.2 -9.42 -8.74 -7.92 -7.5 -6.6 -6.42 -5.6 -4.9 -4.7 -0.34 -2.8 -2.16 -1.78 -1.34 -0.6 0
Đo lần 1 -19.8 -18.9 -18.44 -17.56 -16.68 -16.26 -15.24 -14.8 -13.84 -13.65 -12.66 -12.3 -11.38 -10.9 -10.06 -9.3 -8.8 -8 -7.36 -6.7 -6.26 -5.2 -4.72 -4.34 -3.44 -2.72 -2.3 -0.14 -1.1 -0.2 0
Trung bình -19.63 -18.91 -18.39 -17.53 -16.86 -16.15 -15.41 -14.87 -13.98 -13.55 -12.79 -12.33 -11.45 -10.80 -10.18 -9.32 -8.79 -7.95 -7.44 -6.69 -6.29 -5.50 -4.84 -4.39 -3.44 -2.74 -2.23 -1.24 -1.25 -0.43 0.000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15
Bảng 4.1 - Số liệu phép đo thực tế
38
Bảng 4.2 - Biểu đồ số liệu phép đo thực tế
4.3.2 Phép đo độ sâu của mẫu vật cùng góc nhìn (góc nhìn 0)
Đối với phép đo này ta điều chỉnh máy về chế độ đo khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng. Tạo mặt phẳng tham chiếu đo bằng cách ta chọn ba điểm trên mặt phẳng của vật liệu. Sau đó tiến hành đo khoảng cách từ một điểm cần đo đến mặt phẳng đó.
a. Phép đo độ sâu của mẫu vật cùng độ cao khác độ sáng Phép đo cùng độ cao (độ cao so với mẫu vật là 0 cm), góc nhìn là 00 thực
nghiệm với hai độ sáng là độ sáng 2 và độ sáng 3.
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt có rãnh khoét sâu và dốc (Hình 4.12). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm.
Mỗi vị trí đo 3 lần với mỗi vị trí ở mỗi cường độ sáng. Sau đó tính toán giá trị trung bình, sai số tuyệt đối và sai số tỉ đối để so sánh kết quả về độ chính xác của phép đo.
39
Hình 4.14 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 2 – độ cao 0(cm)
Hình 4.15 – Hình ảnh đo mẫu vật ở độ sáng 3 – độ cao 0(cm)
* Kết quả phép đo:
40
Số liệu (mm) Sai số sáng 3 Sai số tỉ đối sáng 2 Sai số tỉ đối sáng 3 Ghi chú
Độ sáng 3 Sai số sáng 2
Độ cao (0cm) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Vị trí (cm) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15
Thực tế -19.63 -18.92 -18.34 -17.53 -16.86 -16.15 -15.41 -14.87 -14.11 -13.55 -12.82 -12.33 -11.45 -10.8 -10.18 -9.32 -8.79 -7.947 -7.44 -6.73 -6.29 -5.5 -4.87 -4.25 -3.48 -2.8 -2.26 -1.79 -1.25 -0.53 0
Độ sáng 2 -18.47 -18.27 -16.67 -16.03 -14.93 -14 -13.3 -13.03 -12.27 -11.97 -11.57 -11.37 -10.9 -10.23 -9.56 -9.06 -8.22 -7.22 -6.78 -5.31 -5.01 -4.25 -3.46 -2.69 -2.19 -2.02 -1.35 -1.43 -0.98 -0.58 0
-19.57 -18.67 -17.5 -16.4 -16.33 -15.9 -15.03 -14.63 -13.5 -13.17 -13.13 -11.67 -10.87 -9.66 -9.41 -8.45 -8.08 -7.72 -6.86 -6.05 -5.74 -5.67 -5.06 -4.14 -3.66 -2.91 -2.29 -1.36 -1.08 -0.62 0
-1.163 -0.65 -1.67 -1.497 -1.93 -2.147 -2.113 -1.837 -1.843 -1.58 -1.25 -0.96 -0.547 -0.57 -0.62 -0.26 -0.573 -0.727 -0.66 -1.423 -1.283 -1.25 -1.407 -1.563 -1.293 -0.78 -0.91 -0.363 -0.273 0.047 0
-0.063 -0.25 -0.84 -1.127 -0.53 -0.247 -0.383 -0.237 -0.613 -0.38 0.31 -0.657 -0.577 -1.14 -0.77 -0.87 -0.713 -0.227 -0.58 -0.683 -0.553 0.17 0.193 -0.113 0.177 0.11 0.03 -0.433 -0.173 0.087 0
0.32 1.34 4.80 6.87 3.25 1.55 2.55 1.62 4.54 2.89 -2.36 5.63 5.31 11.80 8.18 10.30 8.82 2.94 8.45 11.29 9.63 -3.00 -3.81 2.73 -4.84 -3.78 -1.31 31.84 16.02 -14.03 0
6.30 3.56 10.02 9.34 12.93 15.34 15.89 14.10 15.02 13.20 10.80 8.42 5.02 5.57 6.49 2.87 6.97 10.07 9.73 26.80 25.61 29.41 40.66 58.10 59.04 38.61 67.41 25.38 27.86 -8.10 0 Bảng 4.3 - Số liệu phép đo cùng độ cao khác độ sáng
41
Bảng 4.4 - Biểu đồ số liệu phép đo cùng độ cao (0cm) khác độ sáng
* Nhận xét:
- Trong thực nghiệm ta so sánh độ chính xác của phép đo trong điều kiện ánh sáng khác nhau. Máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX có 5 mức độ sáng. Tuy nhiên ở mức độ sáng 1 quá yếu dẫn đến hình ảnh thu được bị tối và không thuận tiện cho việc xác định các điểm đo. Tương tự ở mức độ sáng 4 và 5, cường độ sáng mạnh nên hình ảnh bị mờ ảo hay lóa sáng. Do đó ở mức độ sáng 1, 4 và 5 kết quả thực nghiệm sai lệnh đáng kể. Vì vậy trong thực nghiệm tôi thực hiện trong điều kiện mức độ sáng 2 và 3.
- Trong thực nghiệm ở mức độ sáng 2 thì sai số tương đối của phép đo là 1,07%, ở mức độ sáng 3 thì sai số tương đối của phép đo là 0,36%. Từ đồ thị tôi thấy sai lệch mức độ sáng 3 là ít hơn so với mức độ sáng 2. Đường đồ thị mức sáng 3 gần với đường đồ thị thực tế hơn đường đồ thị mức sáng 2.
b. Phép đo độ sâu của mẫu vật khác độ cao cùng độ sáng
Phép đo cùng sáng (độ sáng của máy là 3) thực nghiệm với 3 độ cao khác nhau là độ cao 0(cm), độ cao 1,5(cm), độ cao 4,5(cm).
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt có rãnh khoét sâu và dốc (Hình 4.11). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm.
Mỗi vị trí đo 3 lần với mỗi vị trí ở mỗi độ cao. Sau đó tính toán giá trị trung bình, sai số tuyệt đối và sai số tỉ đối để so sánh kết quả về độ chính xác của phép đo.
42
Hình 4.16 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 0(cm) – ở độ sáng 3
Hình 4.17 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 1,5(cm) – ở độ sáng 3
43
Hình 4.18 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3
* Kết quả phép đo:
44
Độ sáng
Sai số tỉ đối (4,5)
Vị trí (cm) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15
Thực tế -19.633 -18.92 -18.34 -17.527 -16.86 -16.147 -15.413 -14.867 -14.113 -13.55 -12.82 -12.327 -11.447 -10.8 -10.18 -9.32 -8.793 -7.947 -7.44 -6.733 -6.293 -5.5 -4.867 -4.253 -3.483 -2.8 -2.26 -1.793 -1.253 -0.533 0
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
Độ cao 0cm -19.57 -18.67 -17.5 -16.4 -16.33 -15.9 -15.03 -14.63 -13.5 -13.17 -13.13 -11.67 -10.87 -9.66 -9.41 -8.45 -8.08 -7.72 -6.86 -6.05 -5.74 -5.67 -5.06 -4.14 -3.66 -2.91 -2.29 -1.36 -1.08 -0.62 0
Độ cao 1,5cm -19.83 -19.03 -18.2 -16.93 -16.37 -16 -15.23 -14.27 -13.13 -12.53 -11.7 -11.43 -10.3 -9.96 -9.34 -8.93 -8.65 -7.76 -7.58 -6.89 -5.85 -5.04 -4.64 -4.33 -3.95 -2.29 -1.84 -1.74 -1.44 -0.53 0
Độ cao 4,5cm -19.8 -18.6 -18.3 -17.4 -16.7 -16.3 -15.53 -14.43 -14.13 -13.47 -12.77 -12.03 -11.37 -10.87 -10.18 -9.53 -8.67 -7.79 -7.38 -6.71 -6.17 -5.42 -4.84 -4.25 -3.44 -2.8 -2.23 -1.82 -1.27 -0.55 0
Sai số tỉ đối (0) 0.321921308 1.339046599 4.8 6.87195122 3.245560318 1.553459119 2.54823686 1.619958988 4.540740741 2.885345482 -2.361005331 5.629820051 5.308187672 11.80124224 8.182784272 10.29585799 8.824257426 2.940414508 8.454810496 11.2892562 9.634146341 -2.998236332 -3.814229249 2.729468599 -4.836065574 -3.780068729 -1.310043668 31.83823529 16.01851852 -14.03225806 0
Sai số tỉ đối (1,5) -0.993444276 -0.578034682 0.769230769 3.526284702 2.993280391 0.91875 1.201575837 4.183601962 7.486671744 8.140462889 9.572649573 7.847769029 11.13592233 8.43373494 8.993576017 4.367301232 1.653179191 2.409793814 -1.846965699 -2.278664731 7.572649573 9.126984127 4.892241379 -1.778290993 -11.82278481 22.27074236 22.82608696 3.045977011 -12.98611111 0.566037736 0
-0.843434343 1.720430108 0.218579235 0.729885057 0.958083832 -0.938650307 -0.753380554 3.028413028 -0.120311394 0.593912398 0.391542678 2.46882793 0.677220756 -0.643974241 0 -2.203567681 1.418685121 2.015404365 0.81300813 0.342771982 1.993517018 1.47601476 0.55785124 0.070588235 1.25 0 1.34529148 -1.483516484 -1.338582677 -3.090909091 0
Sai số (0) -0.063 -0.25 -0.84 -1.127 -0.53 -0.247 -0.383 -0.237 -0.613 -0.38 0.31 -0.657 -0.577 -1.14 -0.77 -0.87 -0.713 -0.227 -0.58 -0.683 -0.553 0.17 0.193 -0.113 0.177 0.11 0.03 -0.433 -0.173 0.087 0
Số liệu (mm) Sai số (1,5) 0.197 0.11 -0.14 -0.597 -0.49 -0.147 -0.183 -0.597 -0.983 -1.02 -1.12 -0.897 -1.147 -0.84 -0.84 -0.39 -0.143 -0.187 0.14 0.157 -0.443 -0.46 -0.227 0.077 0.467 -0.51 -0.42 -0.053 0.187 -0.003 0
Sai số (4,5) 0.167 -0.32 -0.04 -0.127 -0.16 0.153 0.117 -0.437 0.017 -0.08 -0.05 -0.297 -0.077 0.07 0 0.21 -0.123 -0.157 -0.06 -0.023 -0.123 -0.08 -0.027 -0.003 -0.043 0 -0.03 0.027 0.017 0.017 0
Bảng 4.5 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao
45
Bảng 4.6 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng - khác độ cao
* Nhận xét:
- Trong thực nghiệm ở chiều cao 0cm sai số tương đối của phép đo là 0,36%, chiều cao 1,5cm sai số tương đối của phép đo là 0,34%, chiều cao 4,5cm sai số tương đối của phép đo là 0,05%.
- Từ đồ thị tôi thấy sai lệch ở độ cao 4,5cm là ít hơn so với độ cao 0 và 1,5cm. Đường đồ thị ở độ cao 4,5cm gần với đường đồ thị thực tế hơn đường đồ thị độ cao 0 và 1,5cm.
4.3.3. Phép đo độ sâu của mẫu vật khác góc nhìn cùng độ cao, độ sáng
Phép đo cùng độ cao (độ cao so với mẫu vật là 4,5cm), cùng độ sáng 3 và thực nghiệm với các góc 00 (độ lệch 0cm), góc 6,3430 (độ lệch 0.5 cm), góc 12.530 (độ lệch 1 cm), góc 18,4350 (độ lệch 1,5 cm), góc 23,960 (độ lệch 2 cm).
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt có rãnh khoét sâu và dốc (Hình 4.11). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm.
Mỗi vị trí đo 3 lần với mỗi vị trí ở mỗi góc nhìn. Sau đó tính toán giá trị trung bình, sai số tuyệt đối và sai số tỉ đối để so sánh kết quả về độ chính xác của phép đo.
46
Hình 4.19 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 00
Hình 4.20 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 6,3430
47
Hình 4.21 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 12.530
Hình 4.22 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – ở độ sáng 3 – góc nhìn 23,960
* Kết quả phép đo:
48
Độ sáng Độ cao (cm) Vị trí (cm)
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15
Số liệu (mm) Thực tế Góc 0 (độ) Góc 6,34 (độ lệch 0.5 cm) Góc 12.53 (độ lệch 1 cm) Góc 18,435 (độ lệch 1,5 cm) Góc 23,96 (độ lệch 2 cm) -19.63 -18.92 -18.34 -17.52 -16.86 -16.14 -15.41 -14.86 -14.11 -13.55 -12.82 -12.32 -11.44 -10.8 -10.18 -9.32 -8.79 -7.94 -7.44 -6.73 -6.29 -5.5 -4.86 -4.25 -3.483 -2.8 -2.26 -1.79 -1.25 -0.53 0
-16.7 -16.07 -15.43 -14.57 -14.03 -13.67 -12.7 -12.03 -11.13 -10.6 -10.33 -9.42 -8.82 -7.51 -7.35 -6.87 -6.21 -5.7 -4.91 -4.2 -3.43 -2.78 -2.24 -1.81 -1.21 -0.55 0
-19.8 -18.6 -18.3 -17.4 -16.7 -16.3 -15.53 -14.43 -14.13 -13.47 -12.77 -12.03 -11.37 -10.87 -10.18 -9.53 -8.67 -7.79 -7.38 -6.71 -6.17 -5.42 -4.84 -4.25 -3.44 -2.8 -2.23 -1.82 -1.27 -0.55 0
-17.43 -16.6 -16.17 -15.3 -14.57 -14.13 -13.53 -12.77 -11.93 -11.33 -10.87 -10.02 -9.11 -8.52 -7.74 -7.48 -6.59 -6.23 -5.52 -4.83 -4.22 -3.42 -2.82 -2.19 -1.78 -1.36 -0.53 0
-18.73 -17.87 -17.47 -16.67 -16.13 -15.5 -14.7 -14.17 -13.47 -12.9 -12.13 -11.4 -10.33 -10.03 -9.38 -8.56 -7.82 -7.4 -6.72 -6.23 -5.53 -4.78 -4.25 -3.45 -2.74 -2.16 -1.82 -1.21 -0.52 0
-18.23 -17 -16.63 -16.07 -15.2 -14.6 -14.03 -13.4 -12.43 -12.1 -11.53 -10.77 -9.76 -9.25 -8.68 -7.74 -7.41 -6.68 -6.29 -5.53 -4.89 -4.28 -3.43 -2.8 -2.27 -1.81 -1.24 -0.51 0
Bảng 4.7 - Số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc nhìn
49
Số liệu (mm)
Sai số góc 0 0.167 -0.32 -0.04 -0.127 -0.16 0.153 0.117 -0.437 0.017 -0.08 -0.05 -0.297 -0.077 0.07 0 0.21 -0.123 -0.157 -0.06 -0.023 -0.123 -0.08 -0.027 -0.003 -0.043 0 -0.03 0.027 0.017 0.017 0
Sai số góc 6,34 -0.19 -0.47 -0.057 -0.19 -0.017 0.087 -0.167 0.057 -0.08 0.08 -0.197 -0.047 -0.47 -0.15 0.06 -0.233 -0.127 -0.04 -0.013 -0.063 0.03 -0.087 -0.003 -0.033 -0.06 -0.1 0.027 -0.043 -0.013 0
Sai số góc 12,53 -0.11 -0.527 -0.23 -0.077 -0.213 -0.267 -0.083 -0.15 -0.39 -0.227 0.083 -0.03 -0.42 -0.07 -0.113 -0.207 -0.03 -0.053 -0.003 0.03 0.023 0.027 -0.053 0 0.01 0.017 -0.013 -0.023 0
Sai số góc 18,435 -0.097 -0.26 0.023 -0.113 -0.297 0.017 -0.02 -0.05 -0.397 -0.117 0.07 -0.16 -0.21 -0.273 -0.207 0.04 -0.143 -0.063 0.02 -0.037 -0.033 -0.063 0.02 -0.07 -0.013 0.107 -0.003 0
Sai số góc 23,96 -0.16 -0.077 0.017 -0.297 -0.083 0.12 -0.12 -0.297 -0.317 -0.2 0.15 0.1 0.027 -0.437 -0.09 0.137 -0.083 0.2 0.043 -0.053 -0.053 -0.02 -0.02 0.017 -0.043 0.017 0
Sai số tỉ đối góc 6,34 1.01 2.633 0.32 1.139 0.10 -0.563 1.13 -0.40 0.59 -0.69 1.62 0.41 4.54 1.49 -0.63 2.72 1.62 0.54 0.19 1.01 -0.54 1.82 0.07 0.95 2.18 4.62 -1.48 3.55 2.5 0
Sai số tỉ đối góc 12,53 0.60 3.1 1.38 0.47 1.40 1.8 0.59 1.11 3.13 1.87 -0.71 0.27 4.30 0.7 1.30 2.67 0.4 0.79 0.04 -0.54 -0.47 -0.63 1.54\ 0 -0.44 -0.93 1.04 4.50 0
Sai số tỉ đối góc 18,435 0.55 1.56 -0.14 0.73 2.03 -0.124 0.14 0.39 3.32 1.03 -0.64 1.59 2.30 3.20 2.67 -0.53 2.16 1.01 -0.36 0.76 0.78 1.8 -0.70 3.19 0.73 -7.86 0.56 0
Sai số tỉ đối góc 23,96 0.958083832 0.479153703 -0.110174984 2.038435141 0.591589451 -0.877834674 0.94488189 2.46882793 2.848158131 1.886792453 -1.452081317 -1.061571125 -0.306122449 5.818908123 1.224489796 -1.994177584 1.336553945 -3.50877193 -0.875763747 1.261904762 1.545189504 0.71942446 0.892857143 -0.939226519 3.553719008 -3.090909091 0
Sai số tỉ đối góc 0 -0.84 1.72 0.21 0.72 0.95 -0.93 -0.75 3.02 -0.12 0.59 0.39 2.46 0.67 -0.64 0 -2.20 1.41 2.01 0.81 0.34 1.99 1.47 0.55 0.07 1.25 0 1.34 -1.48 -1.33 -3.09 0
Bảng 4.8 - Số liệu sai số phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc nhìn
50
Bảng 4.9 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu cùng độ sáng – cùng độ cao - khác góc nhìn
* Nhận xét: - Trong thực nghiệm ở góc nhìn 00 sai số tương đối của phép đo là 0,39%, góc nhìn 6,340 sai số tương đối của phép đo là 1,09%, góc nhìn 12,530 sai số tương đối của phép đo là 1,02%, góc nhìn 18,440 sai số tương đối của phép đo là 2,05%, góc nhìn 23,960 sai số tương đối của phép đo là 2,11%.
- Từ đồ thị tôi thấy sai lệch góc nhìn 00 là ít hơn so với các góc nhìn khác.
4.3.4. Phép đo khoảng cách giữa hai điểm
Phép đo cùng độ cao (độ cao so với mẫu vật là 0,5cm), cùng độ sáng 3 và với góc nhìn 00 (độ lệch 0cm).
51
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt (Hình 4.11). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm. Ta đo khoảng cách hai điểm được đánh dấu. So sánh với khoảng cách đo thực tiễn là 10mm và 5mm.
Hình 4.23 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 10mm
Hình 4.24 - Đo khoảng cách 2 điểm cách nhau 5mm
* Nhận xét:
- Dựa vào kết quả đo ta thấy việc đo khoảng cách giữa hai điểm luôn cho kết quả đáng tin cậy ở góc nhìn 0, độ sáng 3.
52
4.3.5. Phép đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đƣờng thẳng
Phép đo cùng độ cao (độ cao so với mẫu vật là 0,5cm), cùng độ sáng 3 và với góc nhìn 00 (độ lệch 0cm).
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt (Hình 4.11). Ta đánh dấu các vị trí từ 0 đến 15, các vị trí cách nhau 0,5cm.
Ta đánh dấu hai điểm để tạo thành đường thẳng. Ta tiến hành đo khoảng cách từ 1 điểm đến đường thằng này. So sánh với khoảng cách đo thực tiễn là 10mm và 5mm.
Hình 4.25 - Đo khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng
* Nhận xét:
- Dựa vào kết quả đo ta thấy việc đo khoảng cách từ một điểm đến một đường luôn cho kết quả đáng tin cậy ở góc nhìn 0, độ sáng 3.
4.3.6. Phép đo diện tích và chu vi của 1 miền xác định Phép đo cùng độ sáng 3 và với góc nhìn 00 (độ lệch 0cm) với các độ cao khác nhau (độ cao so với mẫu vật là 1,5cm và 3cm).
Mẫu vật thực nghiệm đo là một khối sắt có khoét (Hình 4.11).
Ta đánh dấu tối đa 20 điểm để tạo thành đường kín. Số điểm đánh dấu càng nhiều thì kết quả đo càng chính xác.
Đo thực tế đường kính của đường tròn là 8mm. Áp dựng công thức toán học tính chu vi và diện tích đường tròn.
53
Hình 4.26 - Đo đường kính của mẫu vật bằng thước thẳng
* Diện tích đường tròn: S = .R2 = 63.59mm2
* Chu vi đường tròn là: D = 2..R = 28.26mm
Hình 4.27 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 1,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0)
54
Hình 4.28 - Đo diện tích hình tròn (độ cao 3,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0)
* Nhận xét:
- Dựa vào kết quả đo ta thấy việc đo diện tích và chu vi một hình luôn cho kết quả đáng tin cậy. Kết quả càng chính xác khi điểm đánh dấu càng sát với hình dạng của hình cần đo.
- Phương pháp còn đòi hỏi người kỹ thuật viên có kiến thức về vật liệu,
phương pháp chế tạo vật liệu và thị lực của người kiểm tra.
55
KẾT LUẬN
Sau khi nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tận tình của TS. Đỗ Trung Kiên và các thầy cô giáo trong bộ môn Vô tuyến và điện tử tôi đã hoàn thành luận văn này.
* Những nội dung thực hiện trong luận văn
- Nêu được khái niệm về phương pháp NDT và đặc biệt phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương pháp quang học (Visual Testing – VT) được làm rõ.
- Nghiên cứu thực nghiệm một phương pháp kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) bằng máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX. Để kiểm tra, chuẩn đoán các khuyết tật bề mặt của một số sản phẩm có cấu hình phức tạp khác nhau (dạng bề mặt nằm sâu trong các sản phẩm). Xác định các điều kiện thích hợp khi sử dụng máy để có được kết quả chính xác nhất.
- Tuy nhiên máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX vẫn còn một số hạn chế mà có thế nhận thấy được thông qua các phép đo. Chẳng hạn như làm thế nào để chụp ảnh mà có thể xác định các điểm ảnh tương ứng sai số phép đo vẫn tồn tại.
* Hƣớng phát triển:
+ Tiếp tục nghiên cứu các phương pháp tái tạo ảnh 3 chiều với các dạng ảnh.
+ Đưa thêm một số chức năng đo đạc vào trong ứng dụng để các kĩ sư có thể
khảo sát chi tiết trên mô hình và thực tiễn.
+ Nghiên cứu thêm một số kỹ thuật tái tạo ảnh 3D dựa vào các thiết bị phụ
trợ.
+ Đưa thiết bị kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) bằng máy nội soi
công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX vào trong đời sống. Đặc biệt ứng dụng
trong việc tìm kiếm cứu nạn. Các tai nạn trong sập hầm lò hay nhà cao tầng…
* Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã cố gắng tập trung nghiên cứu.
Tuy nhiên, do thời gian và trình độ có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót nhất định. Tôi hy vọng nhận được những gợi ý cả về chuyên môn lẫn cách trình bày để luận văn có thể hoàn thiện hơn.
56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bouma T. et al. (1996). “NIL summary report no”. Dutch Welding Institute, Netherlands.
2. Charlesworth J.P. and J.A.G. Temple. (1989), “Ultrasonic Time of Flight Diffraction”, Research Studies Press.
http://www.element.com/services-index/ndt 3.
http://www.ndt.net/article/ecndt98/aero/031/031.htm 4.
http://www.vision3d.com/stereo.html 5.
http://www.olympus-ims.com/vi/rvi-products/iplex-lx/ 6.
http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_stereo_vision#Applications 7.
http://en.wikipedia.org/wiki/Nondestructive_testing 8.
http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_Test 9.
57
![Luận văn Thạc sĩ: Tổng hợp và đánh giá hoạt tính chống ung thư của hợp chất lai chứa khung tetrahydro-β-carboline và imidazo[1,5-a]pyridine](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20250807/kimphuong1001/135x160/50321754536913.jpg)
