›

Báo cáo So sánh, tìm giải pháp nâng cao chất lượng ảnh kỹ thuật số với ảnh phim Rơnghen dùng đú xác định khuyết tật mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực

pdf 50 trang thiennha21 09/04/2022 8030
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo So sánh, tìm giải pháp nâng cao chất lượng ảnh kỹ thuật số với ảnh phim Rơnghen dùng đú xác định khuyết tật mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfso_sanh_tim_giai_phap_nang_cao_chat_luong_anh_ky_thuat_so_vo.pdf

Nội dung text: Báo cáo So sánh, tìm giải pháp nâng cao chất lượng ảnh kỹ thuật số với ảnh phim Rơnghen dùng đú xác định khuyết tật mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực

  1. Bộ công th−ơng Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam viện cơ khí năng l−ợng và mỏ - tkv báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ So sánh, tìm giải pháp nâng cao chất l−ợng ảnh kỹ thuật số với ảnh phim rơnghen dùng để xác định khuyết tật mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực 6778 12/4/2008 Hà Nội 2.2008
  2. Bộ công th−ơng Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam viện cơ khí năng l−ợng và mỏ - tkv báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ So sánh, tìm giải pháp nâng cao chất l−ợng ảnh kỹ thuật số với ảnh phim rơnghen dùng để xác định khuyết tật mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực. Cơ quan chủ quản: Bộ Công Th−ơng Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng l−ợng và Mỏ TKV Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn Thu Hiền Chủ nhiệm đề tài Duyệt Viện Nguyễn Thu Hiền Hà Nội 8.2007 2
  3. Danh sách cơ quan phối hợp Stt Tên cơ quan Nội dung thực hiện, phối hợp 1 Công ty Cơ khí Đóng tàu Than Việt Nam Khảo sát hiện tr−ờng và cung cấp mẫu thử nghiệm 2 Phòng thí nghiệm – Viện KH và Kỹ thuật Hạt Cung cấp ảnh so sánh nhân Danh sách ng−ời thực hiện Stt Họ và tên Học vị Chức vụ Nơi công tác 1 Bạch Đông Phong Thạc sỹ T.Phòng Viện CKNL và Mỏ - TKV 2 Nguyễn Thu Hiền Kỹ s− P.Phòng- Chủ Viện CKNL và Mỏ - nhiệm đề tài TKV 3 Trần Văn Khanh Kỹ s− Nghiên cứu Viện CKNL và Mỏ - viên TKV 4 Trần Thị Mai Kỹ s− Nghiên cứu Viện CKNL và Mỏ - viên TKV 5 Lê Thanh Bình Kỹ s− Nghiên cứu Viện CKNL và Mỏ - viên TKV 6 Vũ Chí Cao Kỹ s− Nghiên cứu Viện CKNL và Mỏ - viên TKV 7 Nguyễn Văn Sáng Kỹ s− Nghiên cứu Viện CKNL và Mỏ - viên TKV 3
  4. Mục lục Lời mở đầu 6 Ch−ơng I: Lịch sử phát triển của chụp ảnh khuyết tật và vai trò của ph−ơng pháp trong ngành công nghiệp 7 I.1. Sự phát triển ph−ơng pháp chụp ảnh khuyết tật 7 I.1.1. Sự ra đời của tia X 7 I.1.2. ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp 7 I.2. Tính chất bức xạ tia X 8 I.3. Ph−ơng pháp kiểm tra NDT 8 I.3.1. Giới thiệu các ph−ơng pháp: 8 I.3.2. Ph−ơng pháp chụp ảnh sử dụng phim rơnghen thông th−ờng 9 I.3.3. Ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số 9 I.4. ứng dụng của ph−ơng pháp trên thế giới và tại Việt Nam 12 I.4.1. ứng dụng trên thế giới: 12 I.4.2. ứng dụng ở Việt Nam 12 Ch−ơng II: 14 Nguyên lý và cấu tạo và quy trình lắp đặt, sử dụng vận hành của thiết bị FoXray II hiện có tại phòng thí nghiệm 14 II.1. Cấu tạo của thiết bị 14 II.2. Nguyên lý chụp ảnh kỹ thuật số 15 II.3. Quy trình lắp đặt 15 II.3.1. Yêu cầu môi tr−ờng lắp đặt thiết bị 15 II.3.2. Lắp đặt hệ thống để vận hành: 15 II.4. Vận hành hệ thống và quy trình thử nghiệm 16 II.4.1. Bật hệ thống: 16 II.4.2. Quy trình thử nghiệm 16 II.5. Phần mềm foxray II và áp dụng xử lý hình ảnh 17 II.5.1. Làm việc với hình ảnh 17 II.5.2. Làm việc với các thực đơn 20 II.5.3. Công cụ để xác định kích th−ớc khuyết tật 22 II.6. quản lý ảnh 25 II.6.1. Tìm ảnh trong Cơ sở Dữ liệu 25 4
  5. Ch−ơng III: nghiên cứu các yếu tố ảnh h−ởng đến kết quả chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số 27 III.1. ảnh h−ởng của khoảng cách từ vật thử đến nguồn bức xạ 27 III.1.1. Định luật tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách 27 III.1.2. Sự suy giảm năng l−ợng tia X phụ thuộc vào chiều dày mẫu vật 29 III.1.3. Độ nhoè hình học 29 III.1.4. Khoảng cách từ vật thử đến màn nhận 30 III.1.5. ảnh h−ởng bởi độ nhạy 31 III.1.6. ảnh h−ởng của thời gian liều chiếu: 34 Ch−ơng IV: Kết quả So sánh ảnh kỹ thuật số với phim rơnghen thông th−ờng 36 IV.1. các thiết bị và phụ kiện sử dụng : 36 IV.2. Quy trình thử nghiệm 36 IV.3. Mẫu thử nghiệm đem so sánh 37 IV.4. Kết quả so sánh 37 IV.4.1. ảnh kỹ thuật số đối với những mẫu mỏng từ 5-8 mm 37 IV.4.2. ảnh kỹ thuật số đối với những mẫu từ 10-30 mm 39 Ch−ơng V: một số giải pháp làm tăng chất l−ợng ảnh 43 Tài liệu tham khảo 50 5
  6. Lời mở đầu Chụp ảnh rơnghen là một trong các ph−ơng pháp thông dụng để phát hiện khuyết tật của mối hàn, sản phẩm đúc, chi tiết máy Các công đoạn chụp ảnh rơnghen bằng phim tốn rất nhiều thời gian chiếu chụp, rửa phim cũng nh− tiêu tốn các vật t− tiêu hao trong quá trình sử dụng. Những năm gần đây, công nghệ chụp ảnh Rơnghen kỹ thuật số ra đời nhằm loại bỏ các nh−ợc điểm đó đồng thời phát huy thế mạnh của kỹ thuật điện tử số và công nghệ phần mềm xử lý ảnh. Với hàng loạt các tính năng −u việt, ảnh rơnghen kỹ thuật số đang dần thay thế các hệ thống chụp ảnh dùng phim cổ điển. Hiện nay Viện Cơ khí Năng l−ợng và Mỏ TKV đã đ−ợc trang bị hệ thống thiết bị chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số Forxray II để ứng dụng kiểm tra không phá huỷ (NDT) trong công nghiệp thay thế cho các hệ thống chụp phim cổ điển. Ph−ơng pháp này mới đ−ợc ứng dụng trên thế giới trong vòng một hai năm trở lại đây và hiện mới chỉ bắt sử dụng tại Việt Nam. So sánh ảnh kỹ thuật số và ảnh phim rơnghen thông th−ờng và tìm ra giải pháp để nâng cao chất l−ợng ảnh kỹ thuật số là đề tài đã đ−ợc Viện cơ khí Năng l−ợng và Mỏ TKV đề xuất và nghiên cứu ứng dụng. Một phần trong nội dung của đề tài là dịch toàn bộ tài liệu kỹ thuật sang tiếng Việt để vận hành thành thạo hệ thống thiết bị, sau đó nghiên cứu so sánh với chất l−ợng ảnh phim rơnghen thông th−ờng áp dụng cụ thể trong lĩnh vực công nghiệp. Đề tài nhằm đánh giá tính −u việt của ph−ơng pháp kiểm tra không phá hủy: ảnh rơnghen kỹ thuật số so với các ph−ơng pháp khác đang đ−ợc ứng dụng hiện nay; đồng thời cho thấy tầm quan trọng của thiết bị trong công nghiệp. Bên cạnh đó Nhóm nghiên cứu còn mong muốn tìm ra các giải pháp để có thể cải thiện chất l−ợng trong quá trình kiểm tra. Nhóm thực hiện đề tài rất mong nhận đ−ợc sự đóng góp ý kiến của các cá nhân và đơn vị quan tâm. 6
  7. Ch−ơng I: Lịch sử phát triển của chụp ảnh khuyết tật và vai trò của ph−ơng pháp trong ngành công nghiệp I.1. Sự phát triển ph−ơng pháp chụp ảnh khuyết tật I.1.1. Sự ra đời của tia X Năm 1895 Rơnghen đã phát hiện ra bức xạ tia X trong lúc Ông đang nghiên cứu hiện t−ợng phóng điện trong không khí. Trong quá trình thí nghiệm với loại tia mới và kỳ lạ này, Rơnghen đã chụp ảnh của những vật khác nhau. Những bức ảnh này đánh dấu sự ra đời của ph−ơng pháp chụp ảnh phóng xạ. Một năm sau khi Rơnghen phát hiện ra bức xạ tia X đã áp dụng kiểm tra cho mối hàn. I.1.2. ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp Năm 1913 Colliedge đã thiết kế một ống phát bức xạ tia X. Thiết bị này có khả năng phát xạ tia X có năng l−ợng cao hơn và có khả năng xuyên sâu hơn. Năm 1917 phòng thí nghiệm chụp ảnh bức xạ bằng tia X đã đ−ợc thiết lập tại Royal Arsenal ở Woowich. Năm 1922, kỹ thuật chụp ảnh rơnghen trong công nghiệp đã phát triển với việc chế tạo đ−ợc ống phát lên tới 200 kV, với ống phát này có thể cho phép kiểm tra mẫu với chiều dày 20 mm. B−ớc phát triển quan trọng kế tiếp là vào năm 1930 khi hải quân Mỹ đồng ý dùng ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen để kiểm tra các mối hàn trong bình áp lực và bức xạ tia X đã tạo ra một sự phát triển bền vững nh− là một công cụ dùng để kiểm tra các mối hàn và vật đúc và nồi hơi. Một số năm sau đó, b−ớc phát triển này dẫn đến thực tế là ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen đ−ợc thừa nhận rộng rãi đối với các bồn chịu áp lực đ−ợc hàn nóng chảy, và đến nay tia X đã có đ−ợc sự tiến bộ vững chắc nh− là một ph−ơng tiện để kiểm tra mối hàn và vật đúc. Giá trị của chụp ảnh rơnghen đ−ợc nhận thấy rõ nét trong công nghiệp hàng không, nh−ng sau đó còn mở rộng sang lĩnh vực khác nh− các mối hàn trong nhà máy điện, nhà máy tinh chế, các kết cấu tàu thuỷ và ph−ơng tiện chiến tranh. 7
  8. Điều này đã tạo nên cơ sở cho sự mở rộng liên tục của kỹ thuật kiểm tra bằng chụp ảnh rơnghen. I.2. Tính chất bức xạ tia X Một số tính chất của bức xạ tia X đ−ợc trình bày tóm tắt d−ới đây: + Không thể nhìn thấy đ−ợc + Truyền với vận tốc bằng với vận tốc ánh sáng nghĩa là 3x108 m/s + Chúng tuân theo định luật tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách mà theo định luật này thì c−ờng độ bức xạ tia X tại một điểm bất kỳ nào đó tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách từ nguồn đến điểm đó và khi đó: I ∼1/r2 Trong đó I là c−ờng độ bức xạ tại điểm cách nguồn phóng xạ một khoảng cách r, + Tác động lên lớp nhũ t−ơng phim ảnh làm đen phim ảnh + Trong khi truyền qua vật liệu chúng bị hấp thụ hoặc bị tán xạ + Chúng có thể xuyên qua những vật liệu mà ánh sáng không thể đi xuyên qua đ−ợc. Độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng l−ợng của bức xạ, mật độ, bề dày của vật liệu. Một chùm bức xạ tia X đơn năng tuân theo định luật hấp thụ theo công thức: (-àx) I = I0e (1) Trong đó: + I0 = C−ờng độ của tia X hoặc tia gama + I = C−ờng độ của tia X truyền qua vật liệu có chiều dày là x và có hệ số hấp thụ là à. + (e = 2.7183) Trong kiểm tra vật liệu bằng chụp ảnh bức xạ th−ờng sử dụng bức xạ tia X có b−ớc sóng nằm trong khoảng 10-4 A0 đến 10 A0, trong đó: (1 A0 = 10-10 m.) I.3. ph−ơng pháp kiểm tra NDT I.3.1. Giới thiệu các ph−ơng pháp: Kỹ thuật chụp ảnh rơnghen là một trong những ph−ơng pháp nằm trong nhóm kỹ thuật kiểm tra không phá huỷ. Trong nhóm kỹ thuật kiểm tra không phá huỷ có rất nhiều ph−ơng pháp khác nhau, đ−ợc chia ra làm 2 nhóm dùng xác định khuyết tật trên bề mặt và xác định khuyết tật bên trong chi tiết và vật liệu. 8
  9. Bảng 1.1: Các ph−ơng pháp cơ bản trong kỹ thuật NDT Stt Ph−ơng pháp xác định Ph−ơng pháp xác định khuyết khuyết tật bề mặt tật bên trong 1 Ph−ơng pháp kiểm tra bằng Ph−ơng pháp siêu âm - mắt Visual testing (VT) Ultrasonic Testing (UT) 2 Ph−ơng pháp dùng bột từ - Ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen - Magnetic Particle Testing Radiography Testing (RT) (MT) 3 Ph−ơng pháp chất lỏng thẩm thấu - Liquid Penetrant Testing (PT) 4 Ph−ơng pháp kiểm tra bằng dòng điện xoáy - Eddy current (ED) −u điểm của ph−ơng pháp kiểm tra không phá huỷ (NDT) là không làm ảnh h−ởng đến khả năng sử dụng của vật kiểm sau này. Ngoài ra ph−ơng pháp NDT có thể kiểm tra 100% vật kiểm và có thể kiểm tra ngay khi vật kiểm nằm trên dây chuyển sản xuất mà không phải ng−ng dây chuyền sản xuất lại. Trong các ph−ơng pháp NDT đã nêu trên, mỗi ph−ơng pháp đều có −u điểm riêng, không ph−ơng pháp nào có thể thay thế đ−ợc tất cả. Với thiết bị chụp ảnh rơnghen bằng kỹ thuật số của Phòng thí nghiệm phải sử dụng ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen (RT) nh− đã nêu trên. Ưu điểm của ph−ơng pháp chụp này là có thể đánh giá chất l−ợng của mối hàn, vật đúc, chi tiết máy thông qua hình ảnh do đó đánh giá khuyết tật rất trực quan. Trong một số lĩnh vực các quy phạm kỹ thuật chỉ rõ phải áp dụng ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen để kiểm tra đánh giá khuyết tật trong sản phẩm. Bởi vì khi áp dụng kiểm tra theo ph−ơng pháp này, có thể dễ dàng phát hiện những khuyết tật, từ đó sửa chữa khắc phục sai sót. Do đó, công trình hoặc thiết bị hoàn thành sẽ có các chi tiết sai hỏng thấp nhất. I.3.2. Ph−ơng pháp chụp ảnh sử dụng phim rơnghen thông th−ờng 9
  10. + Thiết bị, phụ kiện: + ống phát 300 kV + Bảng điều khiển + Phim tấm + Mẫu chỉ báo chất l−ợng hình ảnh (IQI) : Là một nhóm các sợi dây kim loại với các chiều dày khác nhau đ−ợc làm bằng vật liệu giống vật kiểm, sau khi Hình 1.1: ống phát và quan sát phim phải nhìn đ−ợc dây nhỏ nhất theo quy bảng điều khiển định. + Buồng tối để rửa phim + 4 thùng chứa dung dịch: Hiện, giữ hãm, rửa. + Quy trình kiểm tra: Gá lắp phim nhận ảnh vào vật cần kiểm tra, thiết lập chế độ kiểm tra nh− đầu vào nguồn cấp, dòng phụ thuộc và các đặc tính của vật kiểm. Thiết lập độ nhạy và thời gian phơi sáng của tia X, liều chiếu vv Sau đó tiến hành chụp ảnh, sau khi chụp xong sử dụng buồng tối để rửa phim lần l−ợt qua các b−ớc sau: + Quy trình rửa phim Hệ xử lý ảnh bao gồm bồn chứa dung dịch hiện ảnh, bồn chứa dung dịch dừng quá trình hiện, hai chậu hãm và một chậu rửa. - Chuẩn bị tr−ớc khi xử lý: (10 phút) Hiện ảnh (khoảng 5-10 phút) + Giữ phim:(1 phút) Sau khi hiện, phim đ−ợc giữ trong bồn khoảng 1 phút, trong bồn có pha dung dịch 2.5% axit axetic. Axit có tác dụng dừng tác động của chất hiện đến phim. Nó cũng ngăn đ−ợc việc truyền chất hiện vào bồn hãm và làm hỏng chất hãm. + Hãm phim: (khoảng 2 phút) Dừng quá trình hiện hình, giải phóng tất cả các muối bạc không đ−ợc chiếu khỏi nhũ t−ơng và bằng cách đó giữ lại bạc đã đ−ợc chiếu nh− một hình ảnh vĩnh viễn. + Rửa phim (20 phút): Nhũ t−ơng của phim mang theo một số hoá chất của bồn từ bồn hãm sang n−ớc rửa. Nếu hoá chất này bị giữ lại trên phim nó sẽ làm cho phim bị biến màu và mờ dần sau một thời gian l−u giữ. Để tránh điều này, phim phải đ−ợc rửa 10
  11. sạch những hoá chất. Rửa ít nhất trong 20 phút, nhiệt độ của n−ớc không đ−ợc <150C. + Làm khô phim: Việc làm khô phim có ảnh h−ởng quan trọng đến chất l−ợng của ảnh đã hoàn thành. Việc này cần đ−ợc thực hiện sao cho không gây nên bất cứ sự làm hỏng nào đối với lớp nhũ t−ơng hoặc các ký hiệu do việc làm khô không đúng và không đ−ợc để lớp nhũ t−ơng còn ẩm tiếp xúc với bụi bẩn. + Đọc kết quả: Sử dụng đèn đo độ đen, đèn đọc phim, để đánh giá chất l−ợng của vật kiểm. Khi sử dụng phim rơnghen thông th−ờng do không có kết quả ngay tại lúc chụp, do đó ánh sáng thừa hoặc thiếu đều cần phải chụp lại ảnh khác và do đó cần phải sử dụng một phim khác với các quy trình tráng rửa phim thực hiện lại từ đầu. I.3.3. Ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số: a) b) Hình 1.2: a) ống phát, b) màn nhận ảnh thay phim + Thiết bị phụ kiện: +Nguồn phát tia X loại XRS-3 (300 kV) + VCU (Video Camera Unit) thiết bị nhận ảnh X quang kỹ thuật số thay cho phim rơnghen thông th−ờng, vùng diện tích nhận ảnh 325x 430 mm + CDU (Control Display Unit) thiết bị kiểm soát và hiển thị hình ảnh (Gồm có máy tính xách tay và phần mềm điều khiển) + Cáp nối VCU với CDU dài 50 mét dùng để điều khiển nguồn phát tia từ xa Quy trình kiểm tra: 11
  12. Đo chiều dày mẫu và chụp thử để xác định khoảng cách từ nguồn bức xạ tới mẫu là tối −u và tiến hành chụp. Gá lắp VCU vào vật kiểm và bắt đầu quá trình kiểm tra, thiết bị này cho phép phát số xung từ 1-99 và thời gian từ 1 giây đến 40 giây. Trong quá trình chụp nếu hình ảnh quá sáng hoặc quá đậm có thể điều chỉnh lại số xung phát và bắt đầu lại. Nếu hình ảnh quá sáng, giảm số xung phát. Nếu hình ảnh quá tối, tăng số xung phát và sử dụng các công cụ để tăng chất l−ợng ảnh sau khi phơi sáng. + Đọc kết quả kiểm tra: Sau khi chụp đ−ợc một ảnh rơnghen kỹ thuật số có chất l−ợng, l−u trữ vào máy tính và tiến hành đánh giá, kết hợp với phần mềm để sử dụng các công cụ bổ trợ trong quá trình đánh giá. I.4. ứng dụng của ph−ơng pháp trên thế giới và tại việt nam I.4.1. ứng dụng trên thế giới: Những năm gần đây, máy chụp ảnh kỹ thuật số (digital camera) đã nổi lên với những −u thế nh−: Không cần đến phim, ảnh chụp xong có thể xem ngay, chất l−ợng ảnh cao hơn nhờ dùng các phần mềm chỉnh sửa, việc l−u trữ gọn nhẹ, sao chép hoặc in ra giấy dễ dàng, đặc biệt có thể đ−ợc truyền đến những nơi xa nhanh chóng qua mạng Internet. Chụp ảnh bức xạ tia X kỹ thuật số cũng giống nh− chụp ảnh bằng máy ảnh số và đều đ−ợc phát triển theo sự phát triển của kỹ thuật điện tử số và công nghệ thông tin. Các thiết bị chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số không dùng phim ra đời thay cho công nghệ chụp phim với các thiết bị phòng tối và hệ thống tráng rửa phim phức tạp. Đây là kỹ thuật tiên tiến, hiện đại và cho kết quả chính xác hơn so với chụp bức xạ dùng phim. Hơn nữa, chụp bức xạ kỹ thuật số còn mang đến cho ng−ời dùng rất nhiều tiện lợi nhờ công nghệ phần mềm phân tích ảnh. Chụp ảnh bức xạ tia X kỹ thuật số là công nghệ hiện đại và tiên tiến đ−ợc ứng dụng rộng rãi không những trong công nghiệp mà còn trong các ngành khác nh− an ninh, công binh, hải quan I.4.2. ứng dụng ở Việt Nam ở Việt Nam, ph−ơng pháp và thiết bị bức xạ (RT) sử dụng phim rơnghen thông th−ờng thì đã đ−ợc ứng dụng từ nhiều năm trong công nghiệp, ph−ơng pháp 12
  13. này cho phép kiểm tra các khuyết tật bên trong của nhiều loại vật liệu có cấu hình khác nhau, ứng dụng rộng rãi cho tất cả các loại sản phẩm nh− đúc, rèn và hàn vv Nh−ng đối với chụp ảnh kỹ thuật số thay cho chụp ảnh phim rơnghen thông th−ờng trong lĩnh vực công nghiệp thì mới chỉ bắt đầu đ−ợc sử dụng. Theo nh− tìm hiểu của nhóm thực hiện đề tài, năm 2006 ở miền bắc 2 đơn vị đ−ợc trang bị thiết bị này là: - Cục Đăng kiểm Việt Nam - Phòng thí nghiệm vật liệu - Viện Cơ khí Năng l−ợng và Mỏ TKV Nh−ng ph−ơng pháp trong t−ơng lai chắc chắn sẽ thay thế một phần kỹ thuật phim rơnghen thông th−ờng bởi những ứng dụng cụ thể sau đây: ứng dụng của ph−ơng pháp kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ kỹ thuật số + Kiểm tra khuyết tật mối hàn: ngậm xỉ, cháy thủng, vết nứt ngầm + Kiểm tra khuyết tật các chi tiết gia công: Vết nứt ngầm, mất liên kết + Kiểm tra khuyết tật các sản phẩm đúc: rỗ khí, tạp chất, co ngót, nứt nguội + Kiểm tra, nghiên cứu các loại vật liệu mới: Nghiên cứu các cấu trúc bên trong của vật liệu. Các ứng dụng cụ thể cho các ngành: Đóng tàu – hàng hải- ôtô- tàu hoả- điện Dầu khí – Hoá chất Nhà máy điện, giao thông – xây dựng – vật liệu. 13
  14. Ch−ơng II: Nguyên lý cấu tạo và quy trình lắp đặt, sử dụng vận hành của thiết bị FoXray II hiện có tại phòng thí nghiệm II.1. Cấu tạo của thiết bị 1. Nguồn phát tia X loại XRS-3 (300 kV) 2. VCU (Video Camera Unit) thiết bị nhận ảnh X quang kỹ thuật số thay cho phim rơnghen thông th−ờng, vùng diện tích nhận ảnh 325x 430 mm 3. CDU (Control Display Unit) thiết bị kiểm soát và hiển thị hình ảnh 4. Cáp nối VCU với CDU dài 50 mét dùng để điều khiển nguồn phát tia từ xa 5. Bộ điều khiển phát tia X không dây 6. Hộp giao diện (Interface Box) phối ghép giữa máy tính và VCU, nối với CDU. 7. ổ nguồn cấp AC cho CDU và VCU (gắn trong bên cạnh ngăn chứa CDU) 8. Cáp và phụ kiện khác: 7.1. Cáp nguồn AC 7.2. Cáp sạc cho VCU 7.3. Cáp nối Adaptor (nối VCU với nguồn phát tia) 9./ Phần mềm xử lý ảnh foXray II (cài trong máy tính) 10. Camera kết nối ngoài chụp hình bên ngoài vật thể, Cho phép chụp ảnh bên ngoài vật thể, phối hợp cùng ảnh X-quang vật thể Hai cấu kiện chính của hệ thống là thiết bị nhận ảnh X-quang (VCU) và thiết bị điều khiển kiểm soát và hiển thị (CDU) đều có nguồn cấp ( ắc quy) và bộ sạc ắc quy lắp sẵn bên trong, điều này đảm bảo cho hệ thống hoạt động với 3 loại nguồn cấp khác nhau: Hoạt động đến 3 giờ tại hiện tr−ờng với ắc quy lắp sẵn bên trong. Hệ thống có thể hoạt động bằng nguồn điện xoay chiều 110/220 V, 50/60 Hz. Dùng nguồn điện một chiều với bộ đổi điện DC/AC từ nguồn trên ô tô để có thể hoạt động liên tục tại hiện tr−ờng. 14
  15. II.2. Nguyên lý chụp ảnh kỹ thuật số Bộ phận VCU đ−ợc thay thế hoàn toàn phim rơnghen thông th−ờng, về nguyên lý, chụp ảnh Xray cũng giống nh− chụp phim, hình ảnh của đối t−ợng kiểm tra đ−ợc thu nhận qua VCU, bộ phận này có nhiệm vụ chuyển tín hiệu hình ảnh thành tín hiệu điện và tín hiệu đ−ợc đến bộ xử lý tín hiệu, tín hiệu sau khi xử lý đ−ợc đến thiết bị hiển thị CDU (Camera Display Unit). ảnh kết quả đ−ợc hiển thị ngay tại chỗ và thời gian chiếu chụp rất ngắn do màn thu ảnh có độ nhạy rất cao. II.3. Quy trình lắp đặt II.3.1. Yêu cầu môi tr−ờng lắp đặt thiết bị Nguồn điện yêu cầu: 100-240V, 50/60 Hz Tối đa 2A Môi tr−ờng yêu cầu: Vận hành Không vận hành Độ ẩm: 20% - 80% không ng−ng tụ 10% - 90% không ng−ng tụ Nhiệt độ: 5 - 40 °C -20 đến 65 °C II.3.2. Lắp đặt hệ thống để vận hành: - Đặt vali đựng thiết bị vào vị trí thuận lợi tới vật thể cần soi – tổng chiều dài cáp tối đa cung cấp theo máy: 50m. Cấu kiện các hệ thống lắp đặt cùng: + Nguồn phát tia X + Adaptor & cáp + Cáp nguồn AC, nếu muốn cấp nguồn cho hệ thống từ nguồn AC ngoài + Nếu cấp nguồn cho hệ thống (CDU và VCU) từ nguồn AC, sử dụng dây nối nguồn AC đấu đầu AC của hệ thống với nguồn 110V/220V bên ngoài. - Kết nối đầu cáp kéo dài với VCU qua ổ cắm trên mặt bên của VCU (đánh dấu màu xanh biển) có chữ “To CDU”. - Đấu nối hộp Adaptor nối nguồn phát tia X và VCU theo cách sau: a./ Cắm đầu dây có đánh dấu màu xanh lá cây vào ổ cắm màu xanh lá cây có chữ “To X-RAY” trên VCU. b./ Cắm đầu còn lại của cáp (không đánh dấu màu) vào ổ trên nguồn phát tia X. - Đặt nguồn phát tia X và VCU kia tới nơi có vật cần kiểm tra - Đặt VCU ngay sau vật cần kiểm tra, - Đặt nguồn phát tia X trực diện cách màn thu hình của VCU 50 cm. 15
  16. Với các vật thể khó xuyên thấu, nguồn phát tia X có thể đặt gần VCU hơn; Với các vật thể dễ xuyên thấu (dễ “cháy”) cũng có thể di chuyển nguồn phát tia lùi ra xa VCU hơn khoảng cách tiêu chuẩn 50 cm. - Đứng sau nguồn phát tia X và bật nguồn phát, đảm bảo nguồn phát đ−ợc đặt số xung là 99. - Quay trở lại CDU và cắm đầu ngắn của cáp nối vào ổ trên hộp giao diện đánh dấu màu xanh biển và có chữ “To VCU”. - Hệ thống có trang bị khoá tuỳ chọn trên hộp giao diện, bật khoá để kết nối. Khoá có tác dụng dừng ngay hoạt động của nguồn phát tia khi tắt khoá. Đối với các hệ thống không có tuỳ chọn này, một khi ngắt cáp nối điều khiển CDU- VCU, thì cũng dừng nguồn phát tia không phát tia X. - Với các hệ thống mà hộp giao diện hỗ trợ 50m hoặc 100m cáp kết nối CDU-VCU tuỳ chọn, có kèm theo công tắc nối cáp, phải đảm bảo công tắc đ−ợc đặt đúng chiều dài cáp đang dùng. II.4. Vận hành hệ thống và quy trình thử nghiệm Sau khi lắp đặt hệ thống có thể điều khiển hoạt động của hệ thống từ CDU II.4.1. Bật hệ thống: ở cửa sổ Desktop, nháy đúp chuột vào biểu t−ợng foXray II để khởi động ch−ơng trình. Cửa sổ truy nhập xuất hiện; Chọn tên trong Danh sách Ng−ời sử dụng Nếu đây là lần tiên sử dụng hệ thống và tên ch−a xuất hiện trên danh sách thì vào hộp New User. Tên sẽ đ−ợc thêm vào Danh sách Ng−ời sử dụng. Bấm vào hộp Place để chọn và gõ vào địa điểm thực hiện; Bấm chuột vào nút OK hoặc gõ phím Enter; Màn hình chính của ch−ơng trình foXray II xuất hiện. II.4.2. Quy trình thử nghiệm Sau khi truy nhập hệ thống có thể ngay lập tức phát tia X để kiểm vật kiểm. Sử dụng điều khiển tại góc trái d−ới của màn hình để đặt số xung mong muốn nh− hình trên; Tr−ợt con trỏ lên hoặc xuống, hoặc bấm lên phía trên hoặc d−ới của thang xung sẽ điều chỉnh số xung tăng hoặc giảm từng một đơn vị, hoặc gõ chính xác số xung (từ 1 - 99 khi dùng nguồn Golden Source) vào hộp số xung. Bấm Alt và F1 đồng thời để kích hoạt nguồn phát tia X. 16
  17. II.5. Phần mềm foxray II và áp dụng xử lý hình ảnh Phần mềm foXray II đ−ợc viết cho ba mục đích chính: + Điều khiển hoạt động của Hệ thống Giám định foXray II + Hiển thị và tăng sáng ảnh tia X + Quản lý Cơ sở Dữ liệu ảnh, bao gồm ảnh tia X và ảnh ngoài vật thể khi dùng tuỳ chọn camera thu ảnh ngoài. Sau khi ảnh của mẫu kiểm tra thu đ−ợc bởi hệ thống foXray II sẽ tự động hiển thị lên màn hình của máy tính, sẵn sàng cho phân tích và tăng sáng. Sử dụng thanh công cụ và các thực đơn, phóng to thu nhỏ hình ảnh và áp dụng rất nhiều công cụ trợ giúp tăng sáng khác để có thể nêu bật đ−ợc các yếu tố quan trọng của ảnh. Tất cả các chức năng này đều có thể áp dụng đ−ợc cho toàn bộ hình ảnh hoặc một phần ảnh đ−ợc chọn. II.5.1. Làm việc với hình ảnh Select All Image - Lựa chọn toàn bộ hình ảnh Bấm vào biểu t−ợng này nếu muốn áp dụng chức năng tăng sáng cho toàn bộ hình ảnh. Phím nóng trên bàn phím: F8 Select Region - Lựa chọn vùng Công cụ này cho phép chỉ ra vùng trong hình mà trong đó các thao tác tăng c−ờng sẽ đ−ợc áp dụng sau này. Để lựa chọn vùng: 1./ Bấm vào công cụ lựa chọn vùng, hình con trỏ sẽ chuyển sang dấu (+) 2./ Vùng lựa chọn sẽ đ−ợc đánh dấu bằng các dấu gạch gạch. Hoặc dùng phím nóng: F9 Zoom In - Phóng to Nhấp chuột vào biểu t−ợng này rồi nhấp lại vào bên trong ảnh để phóng to (tới 400%). Phím nóng: Page Up Zoom out - Thu nhỏ Nhấp vào biểu t−ợng này rồi nhấp lại vào vùng trong ảnh để thu nhỏ (đến 30%). Phím nóng: Page Down Mỗi lần zoom theo mặc định là 10%. Normal Viewing - Xem hình gốc Nhấp chuột vào công cụ này để xem lại ảnh ở kích th−ớc ban đầu (zoom 1:1). Phím nóng: Home Measure - Đo vật thể 17
  18. Công cụ này cho phép đo kích th−ớc vật thể trong ảnh tia X trên máy. Có thể đo bao nhiêu kích th−ớc theo bất kỳ h−ớng nào, góc nào tuỳ thích. Để đo một vật thể: 1. Chọn công cụ Measure: Con trỏ sẽ chuyển thành dấu + 2. Nhấp con trỏ vào một đầu của vật cần đo rồi sang đầu kia của vật thể Đ−ờng kích th−ớc sẽ xuất hiện trên màn hình khi rê con trỏ và số đo sẽ xuất hiện ở góc trên bên trái cửa sổ. Khi thả nút chuột, kết quả đo đ−ợc sẽ xuất hiện trên hình ảnh, cạnh điểm cuối của đ−ờng kích th−ớc. Phím nóng: F7 L−u ý: Để có kết quả chính xác, vật cần đo phải đặt càng gần VCU càng tốt. Nếu không, có thể phải định cỡ/ tỉ lệ cho phép đo. Thông tin về định cỡ/ tỉ lệ chức năng đo. Histogram Equalization - Cân bằng biểu đồ Nhấn vào biểu t−ợng này để ứng dụng Histogram Equalization cho vùng ảnh đ−ợc chọn. Đây là một trong các chức năng hữu ích nhất, làm bộc lộ các nội dung mà nếu không, bình th−ờng có thể không nhận biết đ−ợc. Phím nóng: F2 X-ray Imaging Mode - Mode ảnh tia X PNT (Penetration Mode – Mode xuyên thấu)/ HR (High Resolution Mode – Mode độ phân giải cao): Hệ thống foXray II hoạt động ở mode xuyên thấu mặc định, cho phép cho độ xuyên thấu và độ sáng tối đa bất kỳ hình ảnh nào bắn ở số xung x bất kỳ. Trong các tình huống đặc biệt yêu cầu độ phân giải cao nhất, thì mode độ phân giải cao là một mode "boost" – tăng c−ờng, cho phép cho độ phân giải cao hơn bình th−ờng, nh−ng ảnh h−ởng đến độ sáng một chút. Do vậy, tr−ờng hợp này phải tăng số xung phát nhằm có đ−ợc ảnh có độ sáng t−ơng tự với mode xuyên thấu tiêu chuẩn. Hệ thống foXray II luôn luôn tự động chuyển về mode xuyên thấu mặc định, một khi xác nhận vào lại ch−ơng trình. Polarity - Phân cực d−ơng - âm bản Nhấn vào nút công cụ này để phân cực đảo d−ơng - âm bản của vùng ảnh đ−ợc chọn. có thể dùng công cụ để tăng hoặc giảm phân cực d−ơng - âm bản. Phím nóng: F4 Colorize - Giả màu Nhấn vào nút công cụ này để giả màu (pseudo color) cho vùng ảnh đ−ợc chọn. L−u ý: Với nút công cụ giả màu ta không bấm lại đ−ợc để quay lại ảnh đen trắng ban đầu, do vậy phải bấm nút UNDO để trả lại chức năng giả màu. Phím nóng: F5 18
  19. Khi có vùng ảnh đã màu hoá, có thể dùng chức năng “Hue” - chỉnh sắc - để làm cho các chi tiết quan trọng tách nổi rõ hơn bằng cách điều chỉnh thang màu Dùng chức năng “Hue” sửa đổi thang màu trong vùng ảnh đã màu hoá: 1/ Từ Thực đơn “Enhancing”, chọn “Hue”, hoặc Trên thanh công cụ tăng sáng, bấm vào 2./ Trong hộp thoại vừa xuất hiện, kéo thanh tr−ợt hoặc gõ vào hộp trị số điều chỉnh thang màu. Có thể dùng cửa sổ “Preview” để xem tr−ớc hiệu ứng thang màu đã chọn. Rotate - Xoay hình Nhấn vào nút công cụ này để xoay hình ảnh đi 900. Xoay hình có thể rất có ích một khi phải bắn tia X vào vật thể với VCU đặt bên cạnh vật thể (cáp nối ở phía trên) sau đó xoay để tìm ra hình có chiều thẳng đứng. Để tránh bị nhầm lẫn, đơn giản nhấp chuột vào công cụ Rotate để xoay hình vật thể đến h−ớng cần chọn. Phím nóng: F6 Undo - Bỏ tác vụ vừa thực hiện Nhấn vào nút công cụ này để bỏ tác vụ vừa thực hiện. Có thể Undo 5 lần liền, bằng cách nhấp chuột từng lần một. Phím nóng: Alt+Backspace Redo - Lặp lại tác vụ vừa bỏ Nhấn vào nút công cụ này để lặp lại tác vụ vừa bỏ. Có thể Redo 5 lần liền bằng cách nhấp chuột từng lần một. Phím nóng: Ctrl+Backspace Restore Original Image - Phục hồi hình ảnh ban đầu Nhấn vào nút công cụ này để quay trở lại hình ảnh ban đầu đ−ợc l−u từ lần tr−ớc và xoá bỏ mọi tác vụ vừa thực hiện trên hình. Phím nóng: Alt+Delete QuickSave - L−u ảnh nhanh Nhấn vào nút công cụ này để bổ sung một hình ảnh mới một cách nhanh chóng vào sêri ảnh hiện có, mà không cần phải nhập các thông tin của ảnh vào. ảnh mới sẽ đ−ợc l−u với cùng chi tiết nh− ảnh tr−ớc, với một số sêri đ−ợc ghi cùng tên ảnh. L−u ý: Khi l−u hình ảnh thứ nhất sau khi đăng nhập, nhất thiết phải cung cấp toàn bộ chi tiết thông tin về ảnh. Để tiết kiệm thời gian, QuickSave sẽ gợi ý một tên ảnh mặc định, kèm số liệu về thời gian và ngày tháng. Phím nóng: Alt+F2 Activate X-ray & Set Exposure - Kích hoạt tia X và đặt xung Công cụ này cho phép đặt số xung tia X cần phát. Để đặt xung và kích hoạt tia X. 19
  20. II.5.2. Làm việc với các thực đơn Khi bảng công cụ Tool Palette cung cấp các truy nhập nhanh vào hầu hết các chức năng hữu ích của foXray II, điều đó không có nghĩa đó là các chức năng duy nhất hiện có. Sử dụng các thực đơn của foXray II, có thể truy nhập thêm nhiều chức năng tăng sáng hình ảnh, tệp tin và các hoạt động quản lý Cơ sở Dữ liệu. Bảng d−ới đây sẽ miêu tả tóm tắt các thực đơn của foXrayII và những gì cho phép sử dụng. Menus Funtions Thực đơn Chức năng File - Mở, đóng, l−u, in và gửi E-mail các file hình ảnh. L−u ý rằng các (Tệp tin) hình ảnh đã l−u qua thực đơn File không đ−ợc bổ sung vào Cơ sở Dữ liệu. -Nhập và xuất các hình ảnh. - Đăng nhập với một tên ng−ời sử dụng khác hoặc định vị mà không cần thoát khỏi foXray II. - Thoát khỏi foXray II. - Truy nhập một trong số những hình ảnh cuối cùng đ−ợc mở, bằng cách chọn nó trong Recent File List. - Tác vụ Undo (bỏ thao tác vừa thực hiện) và Redo (lặp lại thao tác Edit vừa bỏ), và l−u hình ảnh gốc (Biên tập) - Copy và dán các vùng ảnh - Chọn các tham chiếu để làm việc với thanh công cụ Select Region - chọn vùng (giữ tuỳ chọn vùng và chọn nút tuỳ chọn rê chuột – Enable Dragging options) - Chồng và cộng hình ảnh View (Xem) - Chọn toàn bộ hình ảnh, một hình chữ nhật hoặc một vùng đặc biệt - Chọn các tham chiếu để làm việc với thanh công cụ Select Region – chọn vùng (đảm bảo cho tuỳ chọn kéo rê) - Zoom in/ out ( Phóng to, thu nhỏ) - Hiển thị hoặc ẩn cửa sổ Zoom 20
  21. Image - ứng dụng các thao tác tăng sáng hình ảnh cơ bản Enhancing - ứng dụng các thao tác tăng sáng hình ảnh bổ sung, mà không Tăng sáng kích hoạt đ−ợc bằng Bảng công cụ Tool Palette hoặc bàn phím. hình ảnh - Hiển thị hoặc ẩn thanh công cụ tăng sáng Image LIB - Bổ sung hình ảnh hiện tại vào Cơ sở Dữ liệu ảnh (Th− viện - Dùng chức năng Quick Save để bổ sung một ảnh vào series ảnh) - Hiển thị một trình diễn ảnh tr−ợt trong Cơ sở Dữ liệu - Truy nhập cửa sổ Quản lý Cơ sở Dữ liệu, ở đó có thể thao tác các hoạt động quản lý Cơ sở Dữ liệu - Sao l−u Cơ sở Dữ liệu vào ổ cứng hoặc vào CD, và phục hồi Cơ sở Dữ liệu từ file sao l−u - Truy nhập danh sách Ng−ời sử dụng, Hạng mục và Dự án, ở đó có thể thêm hoặc xoá các tên ng−ời sử dụng, hạng mục loại ảnh và dự án - Sắp xếp, đóng và thu nhỏ các cửa sổ mở Window - Hiển thị mỗi ảnh tia X cùng với ảnh chụp đ−ợc từ camera thu ảnh (Cửa sổ) ngoài - Chọn vùng để cuộn đồng thời tất cả các cửa sổ - Định vị nhanh chóng giữa các cửa sổ mở bằng cách chọn chúng trong danh mục (list) - Hiển thị hoặc ẩn thanh công cụ Chú giải (Annotation) Anotation - Hiển thị hoặc ẩn các chú giải (Chú giải) - Biên tập các chú giải và undo các tác vụ vừa thực hiện trên đó - Xoá bỏ các chú giải hoặc biến chúng thành một phần tổ hợp và vĩnh viễn của file ảnh - Cấu hình lại foXray II theo tham chiếu - Kích hoạt tuỳ chọn Grab để “chớp” các hình ảnh đã truyền bằng sóng vô tuyến hoặc nhận từ các nguồn video bên ngoài Options - Mở cửa sổ xem tr−ớc video trực tiếp, để xem có bất kỳ thay đổi (Tuỳ chọn) nào trên vật thể nghi ngờ không (chỉ cho tuỳ chọn camera thu ảnh ngoài) 21
  22. - Hiển thị và ẩn đồng hồ Thời gian đã trôi, reset đồng hồ - Hiển thị và ẩn hộp kiểm Protected - Hiển thị và ẩn ô l−ới - Hiệu chỉnh chức năng đo l−ờng để đảm bảo đo chính xác các vật trên hình ảnh hiện thời - Truy nhập cửa sổ tính toán - Hiển thị các đề mục trợ giúp foXray II trực tuyến Help - Truy nhập thông tin về phiên bản hiện hành của foXray II (Trợ giúp) Protect Checkbox - Hộp kiểm Bảo vệ Đánh dấu vào hộp kiểm này để đảm bảo hình ảnh hiện thời không bị mất một cách vô thức. Điều này đảm bảo rằng hệ thống sẽ nhắc nhở tr−ớc khi hệ thống xoá hình ảnh khỏi bộ nhớ đệm của nó (ví dụ , tr−ớc khi một ảnh mới thế chỗ nó hoặc tr−ớc khi thoát ra khỏi ứng dụng). Để bảo vệ một hình ảnh: - Nhấp chuột vào hộp kiểm Protect ở góc trái phía trên hình ảnh. Elapsed Time Clock - Đồng hồ Báo Thời gian đ∙ trôi Đồng hồ báo thời gian trôi qua bắt đầu tính khi mở ứng dụng foXray II, giúp theo dõi đ−ợc thời gian làm việc. Để làm ẩn đồng hồ báo thời gian cho các phân đoạn còn lại của màn hình foXray II hiện tại, chọn chức năng Hide Elapsed Time trên menu Options. II.5.3. Công cụ để xác định kích th−ớc khuyết tật Đ−ờng thẳng - Line Công cụ này cho phép chèn một đ−ờng: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo đ−ờng thẳng. Sau đó có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng thẳng bao gồm bề rộng đ−ờng, kiểu đ−ờng thẳng và màu của đ−ờng. Hình Elip - Ellipse 22
  23. Công cụ này cho phép chèn một hình elip: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo elip. Sau đó có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng bao elip. Hình Chữ nhật - Rectangle Công cụ này cho phép chèn một hình chữ nhật: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo hình chữ nhật. Sau đó có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng bao hình chữ nhật. Đa giác - Polygon Công cụ này cho phép chèn một hình đa giác: nhấp vào vị trí các điểm tiếp theo của hình đa giác và nháy đúp để xác định điểm cuối cùng. FoXray II sẽ tự động kết nối các điểm đầu và điểm cuối để nối lại thành hình đa giác. Sau khi chèn hình đa giác có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng bao đa giác. Đ−ờng liền nhiều cạnh - Polyline Công cụ này cho phép chèn một đ−ờng nối liên tục - một loạt các đ−ờng thẳng kết nối: nhấp vào vị trí các điểm tiếp theo và nháy đúp chuột để xác định điểm cuối cùng. Sau khi chèn đ−ờng nối liên tục có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng. Mũi tên trỏ - Pointer Công cụ này cho phép chèn một mũi tên trỏ: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo ra mũi tên, bắt đầu từ đầu mũi tên. Sau đó có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng mũi tên. Vẽ Tự do - Freehand Công cụ này cho phép chèn một đ−ờng bất kỳ theo cách vẽ tự do: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo ra đ−ờng theo ý . Sau đó có thể chỉnh sửa đ−ờng vừa vẽ. Đánh dấu - Highlight Công cụ này cho phép chèn một hình chữ nhật có màu nửa trong để đánh dấu: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo ra đ−ờng bao hình. Sau đó có thể đổi màu đánh dấu trong hình. Chèn nhanh - Redaction Công cụ này cho phép chèn nhanh một hình vuông mờ, mà có thể dùng để che ẩn đi một vùng hình ảnh đặc biệt nào đó: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo ra đ−ờng bao hình. Sau đó có thể thay đổi màu trong hình. Đo - Measuarement Công cụ này cho phép chèn một th−ớc đo: Dùng ph−ơng pháp “nhấp và kéo” để tạo ra đ−ờng đo. Sau đó có thể chỉnh sửa các đặc tính của đ−ờng vừa tạo. 23
  24. Văn bản - Text Công cụ này cho phép chèn một hộp văn bản Text. Ghi chú - Note Công cụ này cho phép chèn một ghi chú Note (chữ trên nền màu). Để chèn một hộp Text hoặc Note: 1. Trong thanh công cụ Annotation, nhấp vào công cụ chọn. Con trỏ đổi thành dấu +. 2. Nhấp và kéo trong hình ảnh để xác định vùng đặt Note và Text. 3. Khi hộp thoại xuất hiện, gõ chữ cần đánh vào để thay thế các chữ mặc định AaBbYyZz. 4. Để định dạng chữ, nhấp vào Font. Chọn font chữ, kiểu chữ, cỡ và các hiệu ứng chữ, sau đó nhấp OK. 5. D−ới Color Properties, chọn màu font chữ, màu nền và cách thức điền chữ. Chú giải bằng âm thanh - Sound Annotation Công cụ này cho phép gắn một đoạn ghi âm cho một vùng ảnh xác định, khi dùng công cụ chỉnh sửa âm thanh của foXray II. Chú giải âm thanh có thể dài tuỳ ý, nh−ng phải đ−ợc ghi ở các phân đoạn không v−ợt quá độ dài tối đa chọn cho hệ thống của . Độ dài phân đoạn mặc định là 60 giây. Để thay đổi độ dài phân đoạn, xin xem thêm “Thời gian ghi âm” trang 71. Chọn Chú giải - Select Annotation Công cụ này cho phép nhấp chuột để chọn một Chú giải - Annotation Chỉnh sửa Chú giải - Edit Annotation Công cụ này kích hoạt để chỉnh sửa các Chú giải (Edit Annotation), cho phép chỉnh sửa Chú giải hiện thời. Phím nóng: F11 Để tạo các Chú giải vĩnh viễn Chọn Make Permanent (tạo vĩnh viễn) trong thực đơn Annotation Các chú giải đồ hoạ sẽ đ−ợc chuyển đổi từ các yếu tố “bên ngoài” thành một phần tổ hợp của hình ảnh, mà sau đó không thể xoá đi đ−ợc. Để undo chức năng Chú giải vừa thực hiện Từ thực đơn Annotation, chọn Undo hoặc nhấp nút phải chuột vào bất cứ nơi nào trong của sổ và từ thực đơn nổi vừa xuất hiện, chọn Undo. Hiệu chỉnh chức năng đo (Calibrating the Measurement Function) 24
  25. Để việc hiệu chỉnh đ−ợc chính xác, nên đặt vật thể cần đo càng sát VCU càng tốt. Khi không thể đặt vật thể thật sát VCU, có thể nhìn vào hình ảnh của một vật thể mà đã biết tr−ớc kích th−ớc của nó và dùng vật thể này làm tham chiếu để hiệu chỉnh chức năng đo. Chúng tôi khuyên nên chuẩn bị và đặt một miếng kim loại phẳng đã đo tr−ớc kích th−ớc của nó sát bên vật thể mà bắn tia X- quang, coi nh− đó là vật tham chiếu nếu cần thiết. Để hiệu chỉnh chức năng đo 1. Dùng công cụ chọn vùng (F9) để chọn vật tham chiếu. 2. Từ thực đơn Options, Chọn Set Measurement (đặt phép đo) Hộp thoại Set Measurement xuất hiện, hiển thị kích th−ớc của vật tr−ớc khi hiệu chỉnh. 3. Gõ kích th−ớc biên chính xác của vật tham chiếu vào các ô X và Y trên hộp thoại. 4. Nhấp OK để xác nhận. II.6. quản lý ảnh II.6.1. Tìm ảnh trong Cơ sở Dữ liệu Tìm theo ảnh: Sau khi ảnh tia X đ−ợc xử lý, đo đạc và điền đầy đủ các thông tin và đ−ợc l−u trong phần mềm Foxray II để l−u trữ và tra cứu. Tìm ảnh thông qua một “trình diễn tr−ợt ảnh” hiển thị các ảnh nhỏ để xem tr−ớc, th−ờng gọi là các thumbnails của ảnh trong th− viện. Tìm ảnh cách này đ−ợc thực hiện trong cửa sổ của Th− viện ảnh. Có thể xem tr−ợt ảnh qua ảnh tia X, ảnh ngoài vật thể (do camera thu ảnh ngoài chớp đ−ợc), hoặc cả hai. Tra theo Cơ sở Dữ liệu: Tra cứu tìm ảnh theo các thông tin có đ−ợc của ảnh, nh− tên ng−ời sử dụng, giờ ngày tháng, địa điểm, mục và/hoặc dự án của ảnh. Tìm ảnh cách này đ−ợc thực hiện trong cửa sổ Quản lý Cơ sở Dữ liệu. Cửa sổ Th− viện ảnh: Tìm ảnh thông qua Th− viện ảnh Trong cửa sổ Th− viện ảnh có thể hiển thị các ảnh nhỏ của tất cả hoặc một nhóm ảnh trong Cơ sở Dữ liệu của foXray II. Để mở cửa sổ Th− viện ảnh: Từ thực đơn th− viện ảnh ImageLIB, chọn View Lib Slides. 25
  26. Các ảnh nhỏ sẽ xuất hiện trên màn hình mỗi lần 9 ảnh. Có thể dùng thanh cuốn Scroll bar để cuốn các ảnh để xem. 26
  27. Ch−ơng III: nghiên cứu các yếu tố ảnh h−ởng đến kết quả chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số Một ảnh chụp rơnghen thông th−ờng là một bản đen trắng ghi lại sự hấp thụ khác nhau của một chùm bức xạ qua một vật thử, cũng nh− vậy đối với ảnh rơnghen kỹ thuật số để tạo đ−ợc bức ảnh có chất l−ợng tốt phải nắm đ−ợc sự ảnh h−ởng của khoảng cách hình học, đến độ nét của phim, độ t−ơng phản (mức sáng tối: đen, trắng), kinh nghiệm trong công việc, nắm đ−ợc các yếu tố làm ảnh h−ởng đến chất l−ợng của hình ảnh trong quá trình kiểm tra. Đối với ảnh kỹ thuật số thay thế cho phim rơnghen chất l−ợng hình ảnh có thể quan sát, kiểm tra ngay lúc chụp vì thế có thể điều chỉnh để đ−ợc chất l−ợng hình ảnh tốt nhất dễ dàng đánh giá khuyết tật. Cụ thể một số điều chỉnh ảnh h−ởng tới kết quả chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số nh− sau : III.1. ảnh h−ởng của khoảng cách từ vật thử đến nguồn bức xạ III.1.1. Định luật tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách Khoảng cách tối thiểu f là khoảng cách giữa nguồn bức xạ và bề mặt gần nhất của vật thử theo độ dày t và kích th−ớc điểm phát hiệu dụng của nguồn bức xạ d. C−ờng độ bức xạ đi đến một điểm nào đó phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn phóng xạ đến điểm đó. C−ờng độ bức xạ biến thiên theo tỷ lệ nghịch với bình ph−ơng khoảng cách này (đ−ợc minh hoạ trong hình 1). Bố trí kiểm tra gồm các nguồn bức xạ, đối t−ợng kiểm tra và màn nhận ảnh (thay phim thông th−ờng). Việc này tùy thuộc vào kích th−ớc, hình dạng của đối t−ợng và khả năng có thể tiếp cận đ−ợc vùng kiểm tra. Đối với ph−ơng pháp chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số, bố trí kiểm tra nh− sau: Trong đó: 27
  28. S- Nguồn bức xạ có kích th−ớc phát hiệu dụng là d B- Màn nhận ảnh f- khoảng cách từ nguồn đến vật thử t- chiều dày vật thử I S (d) I’ ∆T t B f Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm * Thử nghiệm thực tế đối với thiết bị hiện có tại Phòng thí nghiệm: Một số khuyết tật nhân tạo a) b) Hình 3.2: ảnh so sánh khoảng cách nguồn bức xạ tới vật thử Nhận xét : Hình 3.2 là ảnh chụp mẫu chiều dày t = 20 mm và thay đổi khoảng cách f khác nhau. Hình 3.2a, f = 30 mm và hình 2b, f = 15 mm. Nhìn vào ảnh kết quả nhận đ−ợc có thể kết luận rằng khoảng cách f ảnh h−ởng trực tiếp tới chất l−ợng của 28
  29. ảnh nhận đ−ợc. Thực vậy khoảng cách từ nguồn bức xạ tới màn nhận là f thì c−ờng độ là I, khi khoảng cách này tăng lên 2 lần thì c−ờng độ là I sẽ bằng 1/4I vì I ≈1/f2. Kết quả cho thấy là ảnh ở hình 3.2b rõ nét và có thể quan sát thấy các khuyết tật nhân tạo ở bên trong của mẫu. Để sử dụng cho nhiều mẫu vật với chiều dày và vật liệu khác nhau, cần xác định khoảng cách từ nguồn đến vật thử thành một biểu đồ trong đó nêu rõ: 1. Giản đồ giá trị cực tiểu yêu cầu của tỷ số f/f theo các giá trị chiều dày t 2. Quy định giản đồ xác định trực tiếp khoảng cách từ nguồn đến vật kiểm tra III.1.2. Sự suy giảm năng l−ợng tia X phụ thuộc vào chiều dày mẫu vật Hình 3.1 và hình 3.2, một khuyết tật nhân tạo kích th−ớc ∆T nằm trong vật kiểm tra có chiều dày là T. Tia X phát ra từ nguồn S bức xạ lên vật kiểm, tia X sau khi xuyên qua mẫu chụp trực tiếp tác động lên màn nhận ảnh đ−ợc xác định ra bởi công thức: I = I0e-àT (3.1) * Khuyết tật là lỗ trống à’ = à Tia X xuyên qua vật có chiều dày là T và xuyên qua vật nơi có khuyết tật có chiều dày T - ∆T = T’, do đó c−ờng độ của tia X tại vị trí khuyết tật sẽ đ−ợc tính nh− sau : I’ = I0e-à (T-∆T) (3.2) Nếu trong mẫu có khuyết tật, I’ > I, c−ờng độ của tia X tác động lên phim khác nhau, hình ảnh thu đ−ợc trên phim khác nhau, do đó ta xác định đ−ợc những khuyết tật. III.1.3. Độ nhoè hình học Độ nhoè hình học t−ơng ứng ký hiệu là Ug đ−ợc xác định bằng công thức Ug= (f/d) * t (3.3) Trong đó: f, t, d cho trong các điều kiện ở trên ở đây d là kích th−ớc phát hiệu dụng của nguồn bức xạ là cố định, vậy khi f tăng lên trong khi t không đổi sẽ làm độ nhoè hình học tăng lên. 29
  30. Thí nghiệm với mẫu có cùng chiều dày nh−ng thay đổi khoảng cách với thiết bị hiện có tại Phòng thí nghiệm nh− sau: f = 15 mm 3.3 a) f = 25 mm 3.3 b) Hình 3.3: ảnh so sánh độ nhoè hình Nhận xét : ở hình 3.3 a và b, mẫu mối hàn có chiều dày 20 mm, cùng với các điều kiện kỹ thuật đ−ợc thiết lập nh− nhau, ở đây chỉ thay đổi khoảng cách f, cụ thể hình 3.3 a, f = 15 mm và hình 3.3b, f = 25 mm có thể nhận rõ độ nhoè hình học hình 3.3b lớn hơn do đó không quan sát đ−ờng đ−ợc hàn trong mẫu. III.1.4. Khoảng cách từ vật thử đến màn nhận Khoảng cách của màn nhận ảnh phải đ−ợc đặt sát với bề mặt của đối t−ợng thử ảnh h−ởng khoảng cách từ vật thử đến màn nhận, sử dụng một mẫu đã biết kích th−ớc để làm vật tham chiếu và mẫu thử cùng chụp trên một ảnh. Sau đây là ảnh chụp để kiểm tra ảnh h−ởng khoảng cách từ vật thử đến màn nhận: 30
  31. Hình 3.4: So sánh ảnh h−ởng khoảng cách vật thử đến màn nhận 3.4 a) 3.4 b) Nhận xét: Khi đặt mẫu sát màn nhận hình 3.4 a thì trên ảnh sẽ cho kích th−ớc thực của vật thử (là một mẫu tham chiếu có kích th−ớc thực rộng 35mm). Trong tr−ờng hợp khoảng cách giữa mẫu và màn nhận ảnh tăng lên, mẫu đặt xa màn nhận ảnh 5 cm hình 3.4 b, kích th−ớc mẫu thực trên ảnh sai khác so với kích th−ớc thực của mẫu thử và điều này sẽ dẫn đến đánh giá sai kích th−ớc của khuyết tật. III.1.5. ảnh h−ởng bởi độ nhạy Chất l−ợng của ảnh đ−ợc chụp còn phụ thuộc vào độ nhạy. Các yếu tố chính làm ảnh h−ởng đến độ nhạy cần thiết nh− sau: 31
  32. a) Đối với kỹ thuật chụp ảnh phim rơnghen thông th−ờng: Độ nhạy Độ t−ơng phản Độ nét hình ảnh Độ Rửa Nguồn Tán Kích Màn Nguồn đen phim Phim bức xạ xạ th−ớc Phim tăng bức xạ hình học quang a) Đối với kỹ thuật chụp ảnh phim rơnghen kỹ thuật số: Độ nhạy Độ t−ơng phản Độ nét hình ảnh Nguồn Tán Kích Màn bức xạ xạ th−ớc nhận ảnh Nguồn hình học bức xạ *. Độ t−ơng phản: Độ t−ơng phản ở một máy chụp ảnh thông th−ờng là một giá trị đo sự khác nhau về độ đen giữa 2 vùng lân cận nhau. Ví dụ với các độ đen ký hiệu là D nh− sau: D=3,5 D=2 D=2,2 D=2 a) Độ t−ơng phản b) Độ t−ơng phản 32
  33. 3.5 a) Hình 3.5: So sánh độ t−ơng phản 3.5 b) Nhận xét: Chất l−ợng của ảnh chụp còn phụ thuộc vào độ nhạy, độ t−ơng phản, so sánh hai hình trên hình 3.5 a có độ t−ơng phản và độ nét hình ảnh cao hơn. Đối với ảnh rơnghen kỹ thuật số, các yếu tố chính làm ảnh h−ởng đến độ nhạy, độ t−ơng phản, độ nét hình ảnh phụ thuộc vào nguồn bức xạ, kích th−ớc hình học, màn nhận ảnh. Chất l−ợng của kết quả chụp hiển thị màn hình máy tính cùng thời gian chụp ảnh, do đó có thể điều chỉnh thay đổi các yếu tố ảnh h−ởng để có đ−ợc một kết quả có chất l−ợng cao. 33
  34. III.1.6. ảnh h−ởng của thời gian và liều chiếu: Phép chụp ảnh rơnghen đ−ợc xem nh− là sự kết hợp của c−ờng độ nguồn và thời gian để sao cho màn nhận ảnh (film) đ−ợc chiếu xạ thích hợp, trong tr−ờng hợp này * Đối với phim rơnghen thông th−ờng: Liều chiếu = Dòng bức xạ (mA) * thời gian * Đối với phim rơnghen kỹ thuật số: Liều chiếu = Số xung phát (xung) * Số xung phát sẽ tự động quy đổi thời gian t−ơng ứng Dòng bức xạ hay số xung phát là số đo của đầu ra tia X, đó là l−ợng bức xạ đ−ợc phát ra từ ống phát. ắ Nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm: Nghiên cứu ảnh h−ởng của liều chiếu với chất l−ợng ảnh tại Phòng thí nghiệm sử dụng một mẫu mẫu thép dày 18 mm và hàn nối hai mẫu này với nhau. Tại vị trí mối hàn có chiều dày là 22 mm và kết quả nh− hình 3 d−ới đây: 50 xung (25 giây) 35 xung (17 giây) a) b) Hình 3: ảnh so sánh thay đổi số xung phát và thời gian phát tia X ảnh hình 3a và 3b, các điều kiện chụp ảnh không thay đổi, mà chỉ thay đổi số xung phát khác nhau: 34
  35. ảnh hình 3a có số xung phát là 50 xung t−ơng đ−ơng thời gian là 25 giây và ảnh hình 3b có số xung phát là 35 xung t−ơng đ−ơng thời gian là 17 giây. Quan sát hai ảnh trên thì nhận thấy rằng hình 3a rõ nét hơn, dễ dàng quan sát và đánh giá hơn. Cụ thể, tại vị trí mối hàn, do mẫu có chiều dày lớn hơn so với vật đem hàn nên tại vị trí này năng l−ợng xuyên qua sẽ nhỏ hơn và suốt trên chiều dài mối hàn sẽ hình thành vệt màu đen. Mối hàn này đ−ợc đánh giá là không có khuyết tật. 35
  36. Ch−ơng IV: Kết quả So sánh ảnh kỹ thuật số với phim rơnghen thông th−ờng IV.1. các thiết bị và phụ kiện sử dụng : Thiết bị phụ kiện chụp phim Thiết bị chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số rơnghen thông th−ờng + ống phát 300 kV + ống phát 300 kV + Bảng điều khiển +CDU (Bộ điều khiển) + Phim tấm + VCU (màn nhận ảnh kỹ thuật số l−u trữ vào máy tính và đọc kết quả thử nghiệm) + Mẫu chỉ báo chất l−ợng hình ảnh + Mẫu chỉ báo chất l−ợng hình ảnh (IQI) (IQI) + Buồng tối để rửa phim + Máy tính và phần mềm xử lý ảnh + 4 thùng chứa dung dịch: Hiện, giữ, hãm, rửa. IV.2. quy trình thử nghiệm Thiết bị chụp phim rơnghen Thiết bị chụp phim kỹ thuật số thông th−ờng 1./ Chuẩn bị thiết bị và mẫu vật 1./ Chuẩn bị thiết bị và mẫu vật 2./ Đo chiều dày mẫu và xác định 2./ Đo chiều dày mẫu và chụp thử để xác biểu đồ thời l−ợng cho mẫu định khoảng cách từ nguồn bức xạ tới 3./ Chụp mẫu mẫu là tối −u. 4./ Rửa ảnh trong buồng tối: Tổng 3./ Chụp mẫu thời gian khoảng hơn 40 phút Trong quá trình chụp mẫu nếu hình + Quy trình xử lý ảnh: ảnh quá sáng hoặc quá đậm để có thể xác Hệ xử lý ảnh bao gồm bồn chứa định đ−ợc khuyết tật có thể điều chỉnh lại dung dịch hiện ảnh, bồn chứa dung số xung phát và “ phát xung lại”. Nếu dịch dừng quá trình hiện, hai chậu hình ảnh quá sáng, giảm số xung phát. 36
  37. hãm và một chậu rửa. Nếu hình ảnh quá tối, tăng số xung phát 5./ Đọc kết quả và sử dụng các công cụ để tăng chất Sử dụng đèn đọc phim và thiết bị l−ợng ảnh. đo tỷ trọng. Đọc phim và đánh giá đ−ợc tiến hành Đọc phim và đánh giá kết quả chỉ đồng thời trong thời gian chụp, sau khi có thể thực hiện đ−ợc sau khi kết đã lựa chọn đ−ợc ảnh có chất l−ợng sẽ thúc quá trình rửa phim. Nếu chất l−u trong máy tính. l−ợng hình ảnh không đạt đ−ợc về độ đen cũng nh− độ t−ơng phản vv phải thực hiện quá trình chụp từ b−ớc 1. IV.3. mẫu thử nghiệm đem so sánh Thiết bị chụp phim rơnghen thông Thiết bị chụp phim kỹ thuật số th−ờng Cùng thí nghiệm một số mẫu mối hàn và mẫu có khuyết tật nhân tạo có chiều dày từ 5 mm, 8 mm, 12 mm, 16 mm, 18 mm, 24 mm, 30 mm IV.4. Kết quả so sánh IV.4.1. ảnh kỹ thuật số đối với những mẫu mỏng từ 5-8 mm ảnh phim rơnghen thông ảnh chụp phim kỹ thuật số th−ờng Đối với mẫu 5 mm rất khó xác định kết quả Hình 41: Mẫu mối hàn thép dày 5mm, phát hiện nứt tế vi là nhữn g vệt đen trên hình 37
  38. Đối với mẫu có chiều dày là 8 Hình 4.2: Mẫu đ−ờng ố ng của Hải Quan có mm, phim thông th−ờng rất khó chiều dày thành ống là 8 mm, Không phát hiện ế đánh giá. 38
  39. IV.4.2. ảnh kỹ thuật số đối với những mẫu từ 10-30 mm ảnh trên phim rơnghen thông th−ờng ảnh chụp bằng thiết bị Forxray Hình 4.3 a, b: Hai ảnh đ−ợc chụp trên mẫu có mối hàn có chiều dày là 12 mm, có khuyết tật t = 12 mm nhân tạo. Có thể thấy rằng hai ảnh của 2 ph−ơng pháp quan sát và xác định đ−ợc khuyết tật là khuyết tật dạng không thấu, vệt đen và trắng trên hình dài khoảng 12 mm. t = 16 mm Hai ảnh đ−ợc chụp trên mẫu có mối hàn có chiều dày là 16 mm, có khuyết tật nhân tạo. Có thể thấy rằng chất l−ợng hình ảnh của 2 ph−ơng pháp cho phép xác định đ−ợc khuyết tật, là khuyết tật dạng liên kết là vệt đen rộng 5 mm trên hình. KT1 KT2 t = 18 mm KT1 Hình 4.4a,b: Hai ảnh đ−ợc chụp trên mẫu có mối KT2 hàn có chiều dày là 18 mm, có khuyết tật nhân tạo. Có thể thấy rằng chất l−ợng hình ảnh của 2 ph−ơng pháp cho phép xác định khuyết tật dạng rỗ khí, kích th−ớc khuyết tật 1 là 8.2 x5 mm và khuyết tật 2 là 8 x 5.5 mm. 39
  40. t t= = 18 24 mm mm Hình 4.5 a,b: Hai ảnh đ−ợc chụp trên mẫu có mối hàn có chiều dày là 24 mm, có khuyết tật nhân tạo. Có thể thấy rằng chất l−ợng hình ảnh của 2 ph−ơng pháp cho phép xác định khuyết tật không thấu là vệt trắng trên hình. Hình ảnh không rõ nét, khó xác định đ−ợc khuyết tật. Hình 4.6: ảnh đ−ợc chụp trên mẫu có mối hàn có chiều dày là 30 mm, có khuyết tật nhân tạo. Có thể thấy rằng chất l−ợng hình ảnh phim rơnghen thông th−ờng nhận rõ khuyết tật dạng xỉ giải là vệt đen trên ảnh và khuyết tật do mặt mối hàn không đều. Ghi chú: Sử dụng mẫu có khuyết tật nhân tạo. Đối với ảnh rơnghen thông th−ờng sử dụng kết quả của phòng thí nghiệm trong Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân. Kết luận: Chúng tôi đã tiến thử nghiệm trên cácmẫu có chiều dày khác nhau, mỗi một chiều dày thử nghiệm 3 mẫu, trên đây là một vài kết quả chụp ảnh phim rơnghen thông th−ờng và ảnh kỹ thuật số với các mẫu khuyết tật nhân tạo có chiều dày từ 5 đến 30 mm, có thể nhận xét nh− sau: + Đối với những mẫu có chiều dày từ 5-8 mm, ảnh rơnghen thông th−ờng. Không xác định đ−ợc khuyết tật. + Đối với những mẫu có chiều dày từ 10 đến 24 mm, chất l−ợng hình ảnh của hai ph−ơng pháp t−ơng đ−ơng nhau. 40
  41. + Đối với những mẫu có chiều dày 30 mm, ảnh kỹ thuật số rất khó xác định khuyết tật. Nghiên cứu ứng dụng: Hiện tại thiết bị trên đang đ−ợc sử dụng để kiểm tra khuyết tật trong những mẫu có thể vận chuyển tới phòng thí nghiệm. Để ứng dụng thiết bị trên vào kiểm tra mối hàn tàu biển và mối hàn chịu áp lực nhóm đề tài đã đi khảo sát thực tế và nhận thấy rằng có thể đáp ứng đ−ợc. Vì qua xem xét thực tế tại Nhà máy đóng tàu và nhà máy điện, các mối hàn tàu biển và mối hàn trên bình áp lực chủ yếu là những mối hàn thẳng. Cụ thể hiện nay chúng tôi đang kiểm tra thành phần hoá học và cơ tính cho các mẫu thép dùng để đóng tàu trọng tải 7000 tấn cho Công ty Cơ khí Đóng tàu Than Việt Nam là các mẫu thép dày từ δ6, δ8, δ12, δ14, δ16, δ18, δ20, δ24. Dự kiến trong năm 2008 chúng tôi sẽ đ−a thiết bị chụp ảnh khuyết tật rơnghen kỹ thuật số để áp dụng cho các nhà máy đóng tàu và các nhà máy điện. Có một số ph−ơng pháp sau dùng để gá, lắp thiết bị thí nghiệm khi kiểm tra S (d) mồi hàn trên tàu nh− sau: f S (d) I t B f t B Hình 4.7: Chụp theo h−ớng nằm ngang Hình 4.8: Chụp theo h−ớng từ trên xuống B I t S (d) 41 Hình 4.9: Chiếu theo h−ớng từ d−ới lên
  42. Trong đó: S- Nguồn bức xạ có kích th−ớc phát hiệu dụng là d B- Màn nhận ảnh I- Năng l−ợng bức xạ f- khoảng cách từ nguồn đến vật thử t- chiều dày vật thử 42
  43. Ch−ơng V: một số giải pháp làm tăng chất l−ợng ảnh Khi một chùm tia tác động tới một số vật liệu, nó gây nên việc tăng bức xạ tán xạ. Tán xạ xảy ra theo mọi h−ớng. Một bức ảnh lý t−ởng là ảnh cho bóng của từng điểm một của mẫu. Nh−ng trong một sơ đồ chụp ảnh cụ thể có thể thấy bức xạ tán xạ có thể đ−ợc tạo nên từ bản thân mẫu vật, bao đựng phim, mặt sàn, các bức t−ờng và bất kỳ vật thể nào khác mà chùm tia đập vào. Điều này làm tăng mức mờ, làm giảm độ t−ơng phản do đó làm giảm chất l−ợng ảnh chụp Độ tán xạ ở những tr−ờng hợp nhất định có thể mạnh hơn một vài lần so với chùm tia sơ cấp đạt tới phim. Một số biện pháp để tăng chất l−ợng ảnh: Biện pháp hiệu quả để làm giảm tối thiểu các hiệu ứng bất lợi của chùm bức xạ tán xạ. - Loại bỏ tán xạ ng−ợc từ sàn, dùng một tấm chì để kê màn nhận ảnh (VCU) - Hạn chế chiều rộng chùm tia bằng việc che bớt hoặc dùng ống trực chuẩn. Sự bố trí này, diện tích chiếu chụp bởi chùm tia đ−ợc giảm đi vì thế giảm đ−ợc bức xạ tán xạ - Phần màn nhận và mẫu không sử dụng nên che để tách khỏi vùng cần kiểm tra. Việc che thực hiện nh− sau: + Đối với các mẫu có hình dạng thông th−ờng có thể dùng tấm chì để che + Có thể dùng đất sét + bột chì để che phần không sử dụng + Các màn tăng c−ờng chì có thể đ−ợc dùng ghép với màn nhận, để giảm ảnh h−ởng của tán xạ ng−ợc. + Đối với những mẫu vật có chiều dày Trong tr−ờng hợp các vật có chiều dày khác nhau th−ờng rất khó có đ−ợc ảnh đồng đều về độ đen chấp nhận cả ở phần dày và phần mỏng, khó khăn này có thể khắc phục bằng cách sau: Thứ nhất: Đặt các phin lọc giữa ống phóng tia và vật chụp Thứ hai: Dung hoà độ khác biệt về chiều dày bằng cách sử dụng một số vật liệu biết chắc là không có khuyết tật. Ph−ơng pháp này có thể áp dụng đối với các mẫu có dạng hình học cân đối 43
  44. + Định vị khuyết tật: Một bức ảnh phóng xạ là một ảnh bóng hai chiều của một vật ba chiều, một ảnh đ−ợc hình thành ở điểm C hình 5.1 H−ớng bức xạ Vật kiểm A B C Màn nhận ảnh Hình 5.1: Sự hình thành bóng hai chiều của khuyết tật Trong ảnh chụp có thể là do một khuyết tật nằm ở đâu đó trên đ−ờng AB song song với h−ớng chùm tia. Một bức ảnh phóng xạ không chỉ ra vị trí của khuyết tật theo chiều thứ ba nh−ng một sự nhận biết vị trí của một khuyết tật theo 3 chiều là rất cần thiết để: - Giúp cho việc đọc khuyết tật - Đánh giá độ nghiêm trọng của khuyết tật - Giúp việc sửa chữa cần thiết Các ph−ơng pháp sau đây có thể đ−ợc sử dụng 44
  45. Ph−ơng pháp chụp vuông góc: Nếu kích th−ớc của mẫu vật cho phép tiến hành chụp hai ảnh từ hai vị trí theo các h−ớng vuông góc với nhau nh− mô tả trên hình sau: H−ớng bức xạ 1 ảnh số 2 Vật kiểm H−ớng bức xạ 2 Khuyết tật ảnh số 1 Hình 5.2: Ph−ơng pháp chụp thẳng góc Một trong hai ảnh sẽ cho ra vị trí khuyết tật theo hai chiều trong khi bức ảnh kia sẽ cho ra chiều thứ ba. Ph−ơng pháp này đơn giản nhất và rất chính xác nh−ng hạn chế của nó là ít nhất phải có hai chiều của mẫu đáp ứng đ−ợc việc chụp ảnh rơnghen với bức xạ phù hợp. + Đối với vật có bề dày khác nhau (phần đ−ờng hàn và hai nền) Trong tr−ờng hợp có sự khác biệt về bề dày đ−ợc đền bù bằng việc thêm vật liệu không khuyết tật. Khi chụp ảnh sẽ dựa vào bề dày cực đại. Kỹ thuật này cho phép dựa trên độ đen tối −u cho tất cả các bề dày đ−ợc kể đến. + Đối với vật có bề dày khác nhau (phần đ−ờng hàn và hai nền) Sử dụng chức năng chồng hình phối hợp 2 hình ảnh X-ray của cùng một vật thể, đặt cái này lên trên cái kia. Chức năng này đặc biệt hữu dụng khi các phần của vật thể đ−ợc chiếu tia cần thời gian phơi sáng (số xung) khác nhau. Ví dụ: để xuyên thấu qua phần vật thể là kim loại, phải tăng số xung phát lên, tuy nhiên làm nh− vậy đã làm “cháy” phần ảnh còn lại. Trong các tr−ờng hợp nh− vậy, giải pháp tốt nhất là phát tia X hai lần, một có số xung bình th−ờng và một có số xung làm “cháy” ảnh, sau đó phối hợp hai ảnh bằng cách chồng hình để có đ−ợc thông tin ảnh tối đa. 45
  46. Ph−ơng pháp cộng hình: Chức năng cộng hình phối hợp hai hình ảnh bằng cách cộng các giá trị của chúng tại mỗi pixel, để đạt đ−ợc hiệu quả tăng thời gian phơi sáng (số xung) Chức năng này có thể hữu ích khi có một vật thể mà tia X khó xuyên thấu. Có thể áp dụng chức năng cộng hình, hoặc là tự động, hoặc là bằng tay. Chức năng cộng hình tự động sẽ cộng ảnh đ−ợc chọn hiện thời với hình ảnh sắp “sửa kiểm nghiệm”. Kết quả áp dụng các ph−ơng pháp cho thấy hiệu quả của ảnh rơnghen nh− sau: a) b) Hình 5.6: So sánh chất l−ợng ảnh sau khi đã sử dụng biện pháp cộng hình. Hình 5.6a, tr−ớc khi cộng hình, hình 5.6b, sau khi cộng hình 46
  47. Kết luận và kiến nghị A. Kết luận: Đã vận dụng cơ sở lý thuyết của phép chụp ảnh rơnghen vào nghiên cứu và đã hoàn thành đ−ợc các nội dung đã đăng ký: - Biên dịch tài liêu - Lập quy trình thử nghiệm - Nghiên cứu các yếu tố ảnh h−ởng đến kết quả chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số - Thử nghiệm thực tế tại hiện tr−ờng Qua thực hiện đề tài nghiên cứu nhóm đề tài đã thu đ−ợc những kết quả so sánh nh− sau: + Khi sử dụng với phim rơnghen thông th−ờng thì kết quả thí nghiệm có những −u nh−ợc điểm nh− sau: Ưu điểm: - Hiện nay trên thế giới ph−ơng pháp này đã đ−ợc ứng dụng từ rất lâu, do đó mà có rất nhiều tài liệu đã đ−ợc biên soạn và các tiêu chuẩn để h−ớng dẫn áp dụng; - Độ nét hình ảnh với một số mẫu có chiều dày là tốt hơn so với phim rơnghen kỹ thuật số; cụ thể cùng nguồn phát tia 300 kV, với kỹ thuật sử dụng phim rơnghen thông th−ờng cho phép chụp sâu trong thép tới 30 mm. - Phim rơnghen thông th−ờng cho phép uốn cong và định dạng kiểm tra theo bề mặt mẫu cả những bề mặt mẫu vật không phẳng, chật hẹp nh− các đ−ờng ống, mối hàn chữ T vv Nh−ợc điểm: - Các công đoạn chụp X-quang bằng phim tốn rất nhiều thời gian chiếu chụp, rửa phim cũng nh− tiêu tốn các vật t− tiêu hoá chất trong quá trình sử dụng. - Thời gian chụp kéo dài do phải tính toán chính xác tất cả các điều kiện tr−ớc khi chụp. - Không có kết quả ngay lập tức, ánh sáng thừa hoặc thiếu đều cần phải chụp lại ảnh khác và do đó cần phải sử dụng một phim khác với các quy trình tráng rửa phim thực hiện lại 47
  48. + Khi sử dụng với phim rơnghen kỹ thuật số thì kết quả thí nghiệm có những −u nh−ợc điểm nh− sau: + −u điểm: - ảnh kỹ thuật số đ−ợc l−u trữ trong máy tính, không tiêu tốn thời gian, chi phí rửa phim - ảnh thu đ−ợc thừa hoặc thiếu sáng, khoảng cách hình học vv ch−a phù hợp có thể chụp lại mà không tiêu tốn vật t− - ảnh kỹ thuật số đ−ợc sử dụng phần mềm sử lý ảnh để có thể phóng to, thu nhỏ, tăng sáng, tạo độ t−ơng phản - Có kết quả ngay lập tức do đó phù hợp áp dụng tốt đối với mẫu thí nghiệm hàng loạt ví dụ các công ty đóng tàu, các công ty sản xuất sản phẩm hàng loạt - Điều khiển hình ảnh từ xa và chủ động thông qua số xung phát do đó không gây ảnh h−ởng tới sức khoẻ của ng−ời vận hành hoặc phải sử dụng các phụ kiện che chắn. + Nh−ợc điểm: - Cùng với nguồn phát 300 kV, đối với thiết bị nhận ảnh kỹ thuật số không cho phép chụp đ−ợc những mẫu có chiều dày > 26 mm, do hạn chế thời gian phơi sáng và độ nhạy của màn nhận ảnh. - Thiết bị để nhận ảnh kỹ thuật số thay cho phim rơnghen thông th−ờng có kích th−ớc khá lớn, do đó ở những vị trí chật hẹp rất khó có thể gá lắp đ−ợc màn nhận ảnh. Thiết bị nhận ảnh không có khả năng uốn cong do đó bề mặt vật kiểm có biên dạng cong thì khó có thể áp dụng đ−ợc. B. Kiến nghị Nếu thời điểm này các đơn vị trong n−ớc nhập khẩu thiết bị chụp ảnh rơnghen kỹ thuật số thay cho phim rơnghen thông th−ờng thì cần phải nhập loại thiết bị có màn hình xử lý ảnh (VCU) có độ nhạy cao, kích th−ớc nhỏ gọn. Nguồn phát tia X và phần mềm điều khiển cho phép thời gian phơi sáng của tia X (Exposed time) lớn hơn loại thiết bị thế hệ phiên bản cũ. Để có thể sử dụng rộng rãi thiết bị trong ngành công nghiệp. 48
  49. Thông th−ờng trong các nhà máy hoặc các trung tâm thí nghiệm, th−ờng đồng thời sử dụng nhiều loại ống phát tia X với các thông số kỹ thuật khác nhau để ứng dụng sử dụng cho các loại mẫu vật với các vật liệu và đặc tính kỹ thuật khác nhau, do đó mà thiết bị chụp ảnh kỹ thuật số cũng đ−ợc sử dụng kết hợp với cả loại phim rơnghen thông th−ờng để bổ trợ lẫn nhau khi sử dụng trong thực tế. 49
  50. Tài liệu tham khảo Tiếng Việt 1. Kiểm tra vật liệu bằng kỹ thuật chụp ảnh rơnghen- Viện Khoa học và kỹ thuật Hạt nhân, l−u hành nội bộ Tiếng Anh 1 Nondestructive Inspection technique- Japan Nondestructive Association, 2004, 2 Manual operation for Forxray II, Vidisco Ltd Co, 2005 50