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

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

MỤC LỤC

Các ký hiệu & từ viết tắt i

Danh mục hình vẽ ii

Danh mục bảng biểu iv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 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

CHƯƠNG 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

CHƯƠNG 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

Chương 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

VT Visual Testing Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là

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

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

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

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

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)

- 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

CHƯƠNG 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 phương 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

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 phương 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

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

- 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

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

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:

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 Hội thảo khoa ho ̣c “Công nghê ̣ kiểm tra, kiểm định không phá hủy trong chế ta ̣o và sửa 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)

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

CHƯƠNG 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 Phương pháp kiểm tra bằng mắt hay còn gọi là phương 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

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 Phương 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

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)

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

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 Phương 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

(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

2.4 Phương 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

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

Hình 2.7 – Các loại đầu dò dùng trong phương pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy

2.5 Phương 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

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

* 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 Phương 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

(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 phương 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

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 trường

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 2.11 – 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

CHƯƠNG 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

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

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:

v

X u

x và v

X u

uX

1 0

Từ hình trên ta biết rằng quang trục của hai camera các nhau một đoạn S, nếu hai trục đó song song ta có:

S X

Thay vào công thức trên ta thu được:

v

uS x

Ở đây v là khoảng cách từ P đến hai ống kính camera Ta có thể giải v như sau:

uS x

x

uS v

(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:

f v u

111

