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

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 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 trình học tập nghiên cứu trường Đại học Khoa học Tự Nhiên (ĐHKHTN), Đại học Quốc Gia Hà Nội (ĐHQGHN), nhận quan tâm sâu sắc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, cô giáo Bộ môn Vật lý Vô tuyến điện tử Khoa Vật lý, Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN Tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tất giúp đỡ quý báu Luận văn thực hỗ trợ dự án: “Tăng cường trang bị kỹ thuật kiểm tra thăm dị khơng phá hủy ứng dụng nghiên cứu giảng dạy” Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Máy OLYMPUS NDT IPLEX LX mã số: QH1.12.01 Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đề suất Đặc biệt chân thành cảm ơn sâu sắc tới TS Đỗ Trung Kiên Thầy tận tình hướng dẫn, bảo, chu đáo có khoa học suốt q trình học tập nghiên cứu khoa học Cuối cùng, xin kính chúc tất Thầy, sức khỏe đạt nhiều thành công 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 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NDT 1.1 Giới thiệu chung phương pháp kiểm tra không phá hủy NDT 1.2 Các phương pháp NDT 1.2.1 Đặc điểm NDT 1.2.2 Tầm quan trọng NDT 1.3 Tình hình nghiên cứu triển khai ứng dụng KTKPH Việt Nam CHƢƠNG II MỘT SỐ NGUYÊN LÝ VÀ KỸ THUẬT NDT 2.1 Phương pháp kiểm tra mắt hay gọi phương pháp quang học (Visual Testing – VT) 2.2 Phương pháp kiểm tra bột từ (Magnetic Paticle Testing - MT) 10 2.3 Phương pháp kiểm tra chất thấm lỏng (Liquiq Penetrant Testing - PT) .13 2.4 Phương pháp kiểm tra dịng điện xốy (Eddy Testing - ET) .15 2.5 Phương pháp kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing - UT) 17 2.6 Phương pháp kiểm tra chụp ảnh 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 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 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 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 diện tích miền xác định 36 4.3 Phép đo thực 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 mẫu vật góc nhìn (góc nhìn 0) 39 4.3.3 Phép đo độ sâu mẫu vật khác góc nhìn độ cao, độ sáng 46 4.3.4 Phép đo khoảng cách hai điểm .51 4.3.5 Phép đo khoảng cách từ điểm đến đường thẳng 53 4.3.6 Phép đo diện tích chu vi 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 thăm dị khơng phá hủy Phương pháp kiểm tra mắt hay gọi VT Visual Testing MT Magnetic Paticle Testing Phương pháp kiểm tra bột từ PT Liquiq Penetrant Testing Phương pháp kiểm tra chất thấm lỏng ET Eddy Current Testing Phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy UT Ultrasonic Testing Phương pháp kiểm tra siêu âm RT Radiography Testing Phương pháp kiểm tra chụp ảnh xạ phương pháp quang học i Danh mục hình vẽ Hình 1.1 - Minh họa phương pháp kiểm tra NDT .4 Hình 2.1 – Những dụng cụ quang học dung trình kiểm tra mắt .10 Hình 2.2 – Nguyên lý phương pháp kiểm tra bột từ .11 Hình 2.3 – Những cách từ hóa khác sử dụng phương pháp kiểm tra bột từ .12 Hình 2.4 – Các giai đoạn trình kiểm tra thẩm thấu chất lỏng .14 Hình 2.5 – Q trình tạo dịng điện xốy vật thể kiểm tra 15 Hình 2.6 – Dịng điện xoáy bị méo khuyết tật 16 Hình 2.7 – Các loại đầu dò dùng phương pháp kiểm tra dòng điện xoáy 17 Hình 2.8 – Các thành phần máy dò khuyết tật xung phản hồi siêu âm .18 Hình 2.9 – Cách bố trí phương pháp kiểm tra chụp ảnh xạ 20 Hình 2.10 – Đầu đo cảm ứng từ .21 Hình 2.11 – Đầu đo dịng điện xốy 22 Hình 2.12 – Thiết bị đo siêu âm .22 Hình 2.13 – Đo chiều dày lớp sơn thiết bị đo từ trường 22 Hình 3.1 - Cấu hình chuẩn hệ thống camera 23 Hình 3.2 - Nguyên lý ảnh ba chiều 24 Hình 3.3 – Thu hai camera khối lập phương 24 Hình 3.4 - Chi tiết hệ thống quang hình 25 Hình 3.5- Chụp ảnh không gian từ máy bay khảo sát 27 Hình 3.6 - Ảnh ba chiều từ vệ tinh viễn thám 28 Hình 3.7 - Hệ thống thực 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 thẻ nhớ CF Card USB gắn máy .32 Hình 4.6 - Hình ảnh thu từ mắt riêng biệt 33 Hình 4.7 - Hệ thống chụp ảnh 3D 34 Hình 4.8 – Xác định điểm đo mặt phẳng tham chiếu 35 Hình 4.9 – Xác định khoảng cách hai điểm đo 35 Hình 4.10 – Xác định điểm đo đường thẳng tham chiếu 36 Hình 4.11 – Xác định điểm đo đường thẳng tham chiếu 36 Hình 4.12 – Mẫu vật thực phép đo 37 Hình 4.13 – Hình ảnh đo vị trí sâu mẫu vật thước thẳng 37 Hình 4.14 – Hình ảnh đo mẫu vật độ sáng – độ cao 0(cm) .40 Hình 4.15 – Hình ảnh đo mẫu vật độ sáng – độ cao 0(cm) .40 Hình 4.16 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 0(cm) – độ sáng 43 Hình 4.17 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 1,5(cm) – độ sáng .43 Hình 4.18 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – độ sáng .44 Hình 4.19 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – độ sáng – góc nhìn 00 .47 Hình 4.20 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – độ sáng – góc nhìn 6,3430 47 Hình 4.21 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – độ sáng – góc nhìn 12.530 48 Hình 4.22 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 4,5(cm) – độ sáng – góc nhìn 23,960 48 Hình 4.23 - Đo khoảng cách điểm cách 10mm 52 Hình 4.24 - Đo khoảng cách điểm cách 5mm 52 Hình 4.25 - Đo khoảng cách từ điểm đến đường thẳng .53 Hình 4.26 - Đo đường kính mẫu vật thước thẳng .54 Hình 4.27 - Đo diện tích hình trịn (độ cao 1,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0) 54 Hình 4.28 - Đo diện tích hình trịn (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 độ cao khác độ sáng .41 Bảng 4.4 - Biểu đồ số liệu phép đo độ cao (0cm) khác độ sáng .42 Bảng 4.5 - Số liệu phép đo độ sâu độ sáng - khác độ cao .45 Bảng 4.6 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu độ sáng - khác độ cao 46 Bảng 4.7 - Số liệu phép đo độ sâu độ sáng – độ cao - khác góc nhìn 49 Bảng 4.8 - Số liệu sai số phép đo độ sâu độ sáng – độ cao - khác góc nhìn 50 Bảng 4.9 - Biểu đồ số liệu phép đo độ sâu độ sáng – độ cao - khác góc nhìn 51 iv MỞ ĐẦU Việt Nam giai đoạn tiến lên cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Chúng ta xây dựng công nghiệp đại tiền đề đưa Việt Nam trở thành quốc gia phát triển Một công nghiệp xem mạnh, đại có sản phẩm cơng nghiệp với chất lượng tốt, kỹ thuật cao Để có sản phẩm có chất lượng cao nhất, kỹ thuật cao ngồi cơng đoạn thiết kế gia cơng tốt vai trị việc kiểm tra chất lượng sản phẩm công đoạn vô quan trọng Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ có nhiều phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm chi tiết sản phẩm kỹ thuật Một phương pháp kiểm tra không phá hủy phương pháp trực quan (Visual Test - VT) Kiểm tra không phá hủy phương pháp trực quan (VT) phương pháp kiểm tra khơng phá hủy Nó phương pháp hữu ích thường bước kiểm tra đảm bảo cho hoạt động tin cậy sản phẩm cụm sản phẩm Nó hữu dụng tính đơn giản, đa dạng linh hoạt, khơng làm thay đổi hình dạng, cấu trúc tính mẫu vật cần kiểm tra Các sản phẩm giai đoạn sản xuất hay sử dụng qua phương pháp loại bỏ không đạt yêu cầu chất lượng Trên giới việc tái tạo ảnh 3D phát triển khoảng vài chục năm gần đây, có nhiều phần mềm thương mại tái tạo hình ảnh chiều như: 3DDoctor, eFilm, DJCOMWork… cài đặt máy tính hệ thống nhà sản xuất với giá thành đắt Tại Việt Nam, việc nghiên cứu phần mềm xử lý hình ảnh 3D cịn mẻ có vài nghiên cứu nhỏ cơng bố Hình ảnh chiều ngày chiếm vai trò quan trọng lĩnh vực đời sống: Công nghiệp, y học, thương mại… Việc nghiên cứu thuật tạo tái tạo hình ảnh chiều cơng nghiệp nhằm xây dựng lí thuyết ứng dụng phục vụ trình sản xuất, kiểm tra, bảo dưỡng chi tiết, cụm chi tiết, sản phẩm… Bài toán đặt “Nghiên cứu kỹ thuật kiểm tra không phá hủy sử dụng phương pháp siêu âm máy nội soi công nghiệp Olympus NDT IPLEX LX" * Mục tiêu luận văn: - Tìm hiểu kĩ thuật kiểm tra không phá hủy phương pháp kiểm tra mắt hay gọi phương pháp quang học (Visual Testing – VT) Hình 4.28 - Đo diện tích hình trịn (độ cao 3,5 cm, độ sáng 3, góc nhìn 0) * Nhận xét: - Dựa vào kết đo ta thấy việc đo diện tích chu vi hình ln cho kết đáng tin cậy Kết xác điểm đánh dấu sát với hình dạng hình cần đo - Phương pháp đòi hỏi người kỹ thuật viên có kiến thức vật liệu, phương pháp chế tạo vật liệu thị lực người kiểm tra 55 KẾT LUẬN Sau nghiên cứu, với giúp đỡ tận tận tình TS Đỗ Trung Kiên thầy cô giáo môn Vô tuyến điện tử tơi hồn thành luận văn * Những nội dung thực luận văn - Nêu khái niệm phương pháp NDT đặc biệt phương pháp kiểm tra mắt hay gọi phương pháp quang học (Visual Testing – VT) làm rõ - Nghiên cứu thực nghiệm phương pháp kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX Để kiểm tra, chuẩn đoán khuyết tật bề mặt số sản phẩm có cấu hình phức tạp khác (dạng bề mặt nằm sâu sản phẩm) Xác định điều kiện thích hợp sử dụng máy để có kết xác - Tuy nhiên máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX cịn số hạn chế mà nhận thấy thông qua phép đo Chẳng hạn làm để chụp ảnh mà xác định điểm ảnh tương ứng sai số phép đo tồn * Hƣớng phát triển: + Tiếp tục nghiên cứu phương pháp tái tạo ảnh chiều với dạng ảnh + Đưa thêm số chức đo đạc vào ứng dụng để kĩ sư khảo sát chi tiết mơ hình thực tiễn + Nghiên cứu thêm số kỹ thuật tái tạo ảnh 3D dựa vào thiết bị phụ trợ + Đưa thiết bị kỹ thuật kiểm tra không phá hủy (NDT) máy nội soi công nghiệp OLYMPUS NDT IPLEX LX vào đời sống Đặc biệt ứng dụng việc tìm kiếm cứu nạn Các tai nạn sập hầm lò hay nhà cao tầng… * Trong q trình thực luận văn, tơi cố gắng tập trung nghiên cứu Tuy nhiên, thời gian trình độ có hạn nên khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót định Tơi hy vọng nhận gợi ý chuyên môn lẫn cách trình bày để luận văn hồn thiện 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bouma T et al (1996) “NIL summary report no” Dutch Welding Institute, Netherlands Charlesworth J.P and J.A.G Temple (1989), “Ultrasonic Time of Flight Diffraction”, Research Studies Press http://www.element.com/services-index/ndt http://www.ndt.net/article/ecndt98/aero/031/031.htm http://www.vision3d.com/stereo.html http://www.olympus-ims.com/vi/rvi-products/iplex-lx/ http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_stereo_vision#Applications http://en.wikipedia.org/wiki/Nondestructive_testing http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_Test 57 ... ? ?Nghiên cứu kỹ thuật kiểm tra không phá hủy sử dụng phương pháp siêu âm máy nội soi công nghiệp Olympus NDT IPLEX LX" * Mục tiêu luận văn: - Tìm hiểu kĩ thuật kiểm tra không phá hủy phương pháp. .. pháp kiểm tra NDT 1.2.1 Đặc điểm NDT Ưu điểm phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) so với phương pháp kiểm tra phá hủy NDT không làm ảnh hưởng đến khả sử dụng vật liệu sau Ngồi phương pháp NDT. .. nhóm phương pháp đặc biệt là: - Kiểm tra phương pháp truyền âm - Kiểm tra phương pháp rò rỉ - Kiểm tra phương pháp chụp ảnh nơtron - Kiểm tra kĩ thuật vi sóng, xạ âm? ?? Hình 1.1 - Minh họa phương pháp