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:
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.
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 4.3 - 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)
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 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
- 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.
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.
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.
Điểm tham chiếu Điểm tham chiếu Điểm tham chiếu Mặt phẳng tham chiếu Điểm đo Độ cao hoặc độ sâu
Điểm tham chiếu Điểm đo
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 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
Điểm tham chiếu Khoảng cách
đo
Đường tham chiếu
Đo độ sâu
Vị trí (cm) Độ sâu(mm)
Đo lần 1 Đo lần 2 Đo lần 3 Trung bình
0 -19.8 -19.35 -19.75 -19.63 0.5 -18.9 -19.1 -18.74 -18.91 1 -18.44 -18.44 -18.3 -18.39 1.5 -17.56 -17.46 -17.56 -17.53 2 -16.68 -16.90 -17.00 -16.86 2.5 -16.26 -16.28 -15.9 -16.15 3 -15.24 -15.5 -15.5 -15.41 3.5 -14.8 -15.0 -14.8 -14.87 4 -13.84 -13.92 -14.18 -13.98 4.5 -13.65 -13.5 -13.5 -13.55 5 -12.66 -12.9 -12.8 -12.79 5.5 -12.3 -12.58 -12.1 -12.33 6 -11.38 -11.4 -11.56 -11.45 6.5 -10.9 -10.7 -10.8 -10.80 7 -10.06 -10.2 -10.28 -10.18 7.5 -9.3 -9.42 -9.24 -9.32 8 -8.8 -8.74 -8.84 -8.79 8.5 -8 -7.92 -7.92 -7.95 9 -7.36 -7.5 -7.46 -7.44 9.5 -6.7 -6.6 -6.78 -6.69 10 -6.26 -6.42 -6.2 -6.29 10.5 -5.2 -5.6 -5.7 -5.50 11 -4.72 -4.9 -4.9 -4.84 11.5 -4.34 -4.7 -4.12 -4.39 12 -3.44 -0.34 -3.54 -3.44 12.5 -2.72 -2.8 -2.7 -2.74 13 -2.3 -2.16 -2.22 -2.23 13.5 -0.14 -1.78 -1.8 -1.24 14 -1.1 -1.34 -1.32 -1.25 14.5 -0.2 -0.6 -0.5 -0.43 15 0 0 0 0.000 Bảng 4.1 - Số liệu phép đo thực tế
Phép đo độ sâu thực tế -22.00 -20.00 -18.00 -16.00 -14.00 -12.00 -10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Vị trí (cm) Đ ộ s âu ( m m ) Đo độ sâu thực tế
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.
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:
Độ cao (0cm)
Vị trí (cm)
Số liệu (mm)
Thực tế Độ sáng 2 Độ sáng 3 Sai số sáng 2 Sai số sáng 3 Sai số tỉ đối sáng 2 Sai số tỉ đối sáng 3 Ghi chú
0 0 -19.63 -18.47 -19.57 -1.163 -0.063 6.30 0.32 0 0.5 -18.92 -18.27 -18.67 -0.65 -0.25 3.56 1.34 0 1 -18.34 -16.67 -17.5 -1.67 -0.84 10.02 4.80 0 1.5 -17.53 -16.03 -16.4 -1.497 -1.127 9.34 6.87 0 2 -16.86 -14.93 -16.33 -1.93 -0.53 12.93 3.25 0 2.5 -16.15 -14 -15.9 -2.147 -0.247 15.34 1.55 0 3 -15.41 -13.3 -15.03 -2.113 -0.383 15.89 2.55 0 3.5 -14.87 -13.03 -14.63 -1.837 -0.237 14.10 1.62 0 4 -14.11 -12.27 -13.5 -1.843 -0.613 15.02 4.54 0 4.5 -13.55 -11.97 -13.17 -1.58 -0.38 13.20 2.89 0 5 -12.82 -11.57 -13.13 -1.25 0.31 10.80 -2.36 0 5.5 -12.33 -11.37 -11.67 -0.96 -0.657 8.42 5.63 0 6 -11.45 -10.9 -10.87 -0.547 -0.577 5.02 5.31 0 6.5 -10.8 -10.23 -9.66 -0.57 -1.14 5.57 11.80 0 7 -10.18 -9.56 -9.41 -0.62 -0.77 6.49 8.18 0 7.5 -9.32 -9.06 -8.45 -0.26 -0.87 2.87 10.30 0 8 -8.79 -8.22 -8.08 -0.573 -0.713 6.97 8.82 0 8.5 -7.947 -7.22 -7.72 -0.727 -0.227 10.07 2.94 0 9 -7.44 -6.78 -6.86 -0.66 -0.58 9.73 8.45 0 9.5 -6.73 -5.31 -6.05 -1.423 -0.683 26.80 11.29 0 10 -6.29 -5.01 -5.74 -1.283 -0.553 25.61 9.63 0 10.5 -5.5 -4.25 -5.67 -1.25 0.17 29.41 -3.00 0 11 -4.87 -3.46 -5.06 -1.407 0.193 40.66 -3.81 0 11.5 -4.25 -2.69 -4.14 -1.563 -0.113 58.10 2.73 0 12 -3.48 -2.19 -3.66 -1.293 0.177 59.04 -4.84 0 12.5 -2.8 -2.02 -2.91 -0.78 0.11 38.61 -3.78 0 13 -2.26 -1.35 -2.29 -0.91 0.03 67.41 -1.31 0 13.5 -1.79 -1.43 -1.36 -0.363 -0.433 25.38 31.84 0 14 -1.25 -0.98 -1.08 -0.273 -0.173 27.86 16.02
Đo độ sâu khác cường độ sáng -25 -20 -15 -10 -5 0 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Vị trí (cm) Đ ộ sâ u (m m ) Thực tế Độ sáng 2 Độ sáng 3 Sai số sáng 2 Sai số sáng 3
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.
Hình 4.16 - Hình ảnh đo mẫu vật độ cao 0(cm) – ở độ sáng 3