Luận văn 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

Nội dung tài liệu: Luận văn 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

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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