Nghiên cứu giải pháp và công cụ phát hiện tự động khuyết tật hàn qua phim chụp ảnh bức xạ

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Thiện Ngôn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Giải Pháp Phát Hiện Tự Động Khuyết Tật Hàn Qua Phim Chụp Ảnh Bức Xạ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 0.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 0.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
• 0.3.1. Mục tiêu chung
• 0.3.2. Mục tiêu cụ thể
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 0.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 0.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Kết cấu luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mối hàn
• 1.2. Khuyết tật hàn
• 1.2.1. Ngậm xỉ từ thuốc hàn nóng chảy
• 1.2.2. Ngậm xỉ từ thuốc hàn chưa nóng chảy
• 1.2.3. Ngậm xỉ từ các ôxít
• 1.2.4. Ngậm xỉ từ Tungsten
• 1.2.5. Ngậm xỉ từ đồng
• 1.2.6. Ngậm xỉ từ các kim loại khác
• 1.2.7. Thiếu ngấu cạnh
• 1.2.8. Thiếu ngấu giữa các lớp
• 1.2.9. Thiếu ngấu chân
• 1.2.10. Không thấu hoàn toàn
• 1.2.11. Không thấu chân
• 1.2.12. Khuyết tật rỗ khí/hốc khí (Porosity)
• 1.2.12.1. Rỗ khí dạng lỗ sâu
• 1.2.12.2. Rỗ khí trên bề mặt mối hàn
• 1.2.12.3. Rỗ khí rãnh hồ quang
• 1.2.12.4. Nứt rãnh hồ quang hàn
• 1.2.12.5. Nứt theo bản chất
• 1.2.13. Khuyết tật mối hàn chưa hoàn thiện và sai lệch về hình dạng, kích thước
• 1.2.13.1. Kiểm tra phá hủy (Destructive Testing – DT)
• 1.2.13.2. Kiểm tra không phá hủy (Non-Destructive Testing – NDT)
• 1.2.13.3. Kiểm tra chụp ảnh bức xạ (Radiographic Testing – RT)
• 1.3. Cách thức giải đoán ảnh chụp bức xạ
• 1.4. Hạn chế của phương pháp chụp ảnh bức xạ
• 1.5. Thực trạng kiểm tra phát hiện khuyết tật hàn qua ảnh bức xạ
• 1.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.6.1. Các nghiên cứu trong nước
• 1.6.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.7. Ý kiến thảo luận và đề xuất nhiệm vụ của đề tài
• 1.7.1. Ý kiến thảo luận
• 1.7.2. Đề xuất nhiệm vụ của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp kế thừa
• 2.2.2. Phương pháp thu thập thông tin
• 2.2.3. Phương pháp thiết kế
• 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu phục vụ thực nghiệm
• 2.2.4.1. Vật liệu và trang thiết bị thực nghiệm
• 2.2.4.1.a. Vật liệu thực nghiệm
• 2.2.4.1.b. Trang thiết bị phục vụ thực nghiệm
• 2.2.5. Phương pháp kiểm tra đánh giá
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Giới thiệu giải thuật Neural Network
• 3.1.1. Cấu tạo của mạng nơ-ron nhân tạo
• 3.1.2. Hàm kích hoạt trong mạng neural nhân tạo
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Giải pháp tự động đánh giá khuyết tật hàn qua phim chụp ảnh bức xạ
• 4.2. Chế tạo thiết bị số hoá các phim chụp ảnh bức xạ
• 4.2.1. Yêu cầu của thiết bị
• 4.3. Thực hiện công việc xử lý sơ bộ ảnh
• 4.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu
• 4.5. Đề xuất giải thuật, xây dựng phần mềm thực hiện giải đoán
• 4.5.1. Giải thuật thực hiện giải đoán ảnh
• 4.5.2. Giải thuật Neural Network cho CSDL
• 4.5.3. Xây dựng phần mềm
• 4.5.4. Code Matlab sử dụng cho phần mềm nhận diện khuyết tật hàn
• 4.6. Đánh giá độ chính xác, độ tin cậy của kết quả đo
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về khuyết tật hàn

Khuyết tật hàn là những sai lệch về hình dạng, kích thước và tổ chức kim loại của kết cấu hàn so với tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật. Những khuyết tật này có thể làm giảm độ bền và khả năng làm việc của mối hàn. Các loại khuyết tật hàn phổ biến bao gồm ngậm xỉ, thiếu ngấu, rỗ khí, và nứt. Việc phát hiện và đánh giá chính xác các khuyết tật này là rất quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo hàn, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu chất lượng cao như trong ngành dầu khí. Để phát hiện khuyết tật hàn, phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) như chụp ảnh bức xạ (RT) thường được sử dụng. Tuy nhiên, việc giải đoán hình ảnh bằng con người gặp nhiều khó khăn do yêu cầu về trình độ và kinh nghiệm của các phân tích viên.

1.1. Các loại khuyết tật hàn

Khuyết tật hàn được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau. Ngậm xỉ là hiện tượng các chất rắn bên ngoài bị kẹt trong kim loại mối hàn, trong khi thiếu ngấu xảy ra khi mối hàn không đủ độ thấu. Rỗ khí là hiện tượng xuất hiện các lỗ khí trong mối hàn, có thể gây giảm độ bền. Nứt là một loại khuyết tật nghiêm trọng, có thể dẫn đến hỏng hóc trong quá trình sử dụng. Việc phát hiện sớm các khuyết tật này giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.

II. Giải pháp phát hiện tự động khuyết tật hàn

Giải pháp phát hiện tự động khuyết tật hàn qua phim chụp ảnh bức xạ sử dụng công nghệ xử lý ảnh hiện đại. Hệ thống này cho phép tự động hóa quá trình đánh giá khuyết tật, giảm thiểu sự phụ thuộc vào trình độ của các phân tích viên. Việc số hóa các phim chụp ảnh bức xạ và xây dựng cơ sở dữ liệu hình ảnh khuyết tật là những bước quan trọng trong quy trình này. Hệ thống sử dụng các thuật toán xử lý ảnh để phân tích và nhận diện các khuyết tật như rỗ khí, ngậm xỉ, và thiếu ngấu. Kết quả cho thấy, hệ thống có khả năng phát hiện khuyết tật với độ chính xác cao và thời gian xử lý nhanh chóng.

2.1. Công nghệ xử lý ảnh

Công nghệ xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện tự động khuyết tật hàn. Các thuật toán như K-means và Neural Networks được áp dụng để phân tích hình ảnh và nhận diện các khuyết tật. Hệ thống này không chỉ giúp tăng tốc độ xử lý mà còn đảm bảo tính khách quan trong đánh giá chất lượng. Việc áp dụng công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí và thời gian, đồng thời nâng cao hiệu quả công việc trong ngành chế tạo hàn.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy giải pháp phát hiện tự động khuyết tật hàn qua phim chụp ảnh bức xạ có giá trị thực tiễn cao. Hệ thống này không chỉ giúp phát hiện nhanh chóng các khuyết tật mà còn giảm thiểu chi phí đào tạo cho các phân tích viên. Việc áp dụng công nghệ này trong ngành công nghiệp chế tạo hàn sẽ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Hệ thống cũng có thể được mở rộng để áp dụng cho các lĩnh vực khác trong công nghiệp, nơi yêu cầu kiểm tra chất lượng cao.

3.1. Lợi ích kinh tế

Việc áp dụng giải pháp phát hiện tự động khuyết tật hàn không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất. Doanh nghiệp có thể giảm thiểu thời gian kiểm tra và tăng cường độ tin cậy của sản phẩm. Điều này không chỉ giúp tăng cường sức cạnh tranh mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp chế tạo hàn.