بکارگیری روش‎های افزایش کنتراست حرارتی جهت بهبود قابلیت تشخیص عیوب در آزمون غیرمخرب گرمانگاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران ایران

2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران_

3 _Associate Professor, University of Tehran

4 3. دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

بررسی یکپارچگی سازه‎ها و تجهیزات از جمله هواپیما، خطوط لوله، سکوهای نفتی، پل و مخازن تحت فشار امری ضروری در صنعت است. استفاده از روش‎هایی قابل اعتماد و دقیق برای ارزیابی سلامت این تجهیزات به منظور به حداقل رساندن خطرات جانی مالی بسیار حیاتی است. استفاده از تکنیک بازرسی ترموگرافی یا همان بازرسی با استفاده از امواج مادون قرمز به عنوان یک ابزار مفید و پیشرفته در میان روش‌های مختلف پایش وضعیت و عیب‌یابی در حال گسترش است. ترموگرافی مادون قرمز با کمک تجزیه و تحلیل اطلاعات حرارتی با استفاده از دستگاه‌های تصویربرداری حرارتی غیر تماسی انجام می‌پذیرد. ترموگرافی مادون قرمز برای تشخیص نقاط داغ، تلفات حرارتی، نشتی، عیوب عایق و غیره استفاده می‌شود تا پرسنل تعمیر و نگهداری بتوانند اقدامات مناسبی را برای رفع مشکلات انجام دهند. در این پژوهش، از صفحه‎ای فولادی دارای 20 عدد سوراخ کف تخت (Flat Bottom Hole) با قطرهای 2 تا 10 میلی‎متر و عمق 5/0 تا 2 میلی‎متر به عنوان نمونه آزمایش استفاده شد. از یک لامپ فلاش و دو پروژکتور برای ایجاد تحریک حرارتی استفاده شد و دنباله‎ای از تصاویر حرارتی ضبط شد. با بررسی تصویر خام حرارتی مشخص شد که تعداد 11 عدد عیب قبل از انجام عملیات پردازش قابل تشخیص هستند. برای بهبود عملکرد آزمون گرمانگاری، 6 روش‎ افزایش کنتراست حرارتی شامل کنتراست حرارتی مطلق، کنتراست حرارتی پویا، کنتراست حرارتی نرمال شده (مقدار نهایی)، کنتراست حرارتی نرمال شده (مقدار بیشینه)، کنتراست حرارتی استاندارد، و کنتراست حرارتی اختلافی (DAC) به دنباله تصاویر حرارتی اعمال شد. نتایج نشان داد که روش‎های افزایش کنتراست حرارتی بوسیله افزایش کنتراست بین تصویر عیب و نواحی سالم اطراف و کاهش اثرات گرمایش غیریکنواخت عملکرد مطلوبی در بهبود قابلیت تشخیص عیوب داشتند. روش کنتراست حرارتی نرمال شده (مقدار نهایی) بهترین عملکرد را از نظر افزایش تعداد عیوب قابل شناسایی داشت و توانست 16 عدد عیب را آشکار سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Employing Thermal Contrast Definitions to Improve Defect Detection Capability in Thermography Non-Destructive Testing

نویسندگان [English]

  • Keyhan Nategh 1
  • Mohammadreza Farahani 2 3
  • Majid Farhang 4
1 MSc Student, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3
4 2. School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Investigating the integrity of structures and equipment such as airplanes, the pipelines, the oil platforms, the bridges and the pressure vessels is an essential task in the industry. Employing a reliable and accurate methods for investigating the health of the industries equipment’s is vital to increase the health and reduce the financial hazards. Nowadays, the use of thermographic inspection technique or the inspection using infrared waves as a useful and advanced tool among the various methods of condition monitoring and nondestructive evaluations is expanding. Infrared thermography is performed with the help of thermal information analysis using non-contact thermal imaging devices. The infrared thermography is used to detect hot spots, heat losses, leaks, insulation defects, etc., so that the nondestructive men and maintenance personnel can take appropriate actions to fix the problems. In this research, a steel plate with 20 flat bottom holes (FBH) with diameters of 2 to 10 mm and distances from the test piece surface (Defect depth) ranging from 0.5 to 2 mm was used as a test sample. A flash lamp and two projectors were used as heating sources and then the thermal image sequences were recorded. It was observed that only 11 defects can be detected in the thermal raw image. In order to improve capability of thermography test, 6 techniques of Thermal contrast including absolute thermal contrast, running contrast, normalized contrast (final value), normalized contrast (maximum value), standard contrast and differentiated absolute contrast (DAC) have been applied to the of thermal raw images. Thermal contrast based techniques found to be useful in improving defect detection by increasing contrast between the image of the defect and sound area and reducing effects of non-uniform heating. Normalized contrast (final value) had the best performance in terms of increasing the number of detected defects and was able to reveal 16 defects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Non-destructive testing
  • Thermography
  • Thermal Contrast-Based Techniques
  • Thermal signal processing

مراجع

[1] Inspection of flight control surfaces made by honeycomb sandwich panels with use of Thermography method and Air Injection. NDT Technology, 2019; 2(4): 21-31.
[2] Khoshkbary, R., Farahani, M., Safarabadi, M., Asghari, S. Using of Modulated Thermography for Nondestructive Testing of Polymer Plates. NDT Technology, 2019; 2(4): 38-45.
[3] Ardebili, A., Farahani, M., Asghari, S. Thermography with Radiation Excitation for Non-Destructive Evaluation of Composite and Sheet Metal. NDT Technology, 2020; 2(5): 3-13.
[4] Kolagar, A. M., Cheraghzadeh, M., Akbari, D., Farahani, M. Nondestructive Evaluation of Gas Turbine Blade Cooling Holes Blockage by Thermography. NDT Technology, 2020; 2(6): 46-52.
[5] Meshkizadeh, P., Farahani, M., Rezaee Hajideh, M., Heidari-Rarani, M. Implementing Thermal Image Processing Techniques for Enhancing the Detectability of Defects in Thermography of Additive Manufacturing Components. NDT Technology, 2020; 2(6): 36-45.
[6] meshkizadeh, P., Rezaee Hajideh, M., Farahani, M., Heidari-Rarani, M. Thermal signal reconstruction and employment of K clustering method for inspection of additive manufactured polymer parts. NDT Technology, 2021; 2(7): 60-69.
[7] Nategh, K. Improving the nondestructive thermography inspection results for detection of circular defects in coated metals using principal component analysis. NDT Technology, 2022; 2(9): 33-40.
[8] Nategh, K., Farahani, M. Evaluating the Circular Defect Detection Capability in Thermography Testing by the Use of Analytical Method. NDT Technology, 2022; 3(1): 23-31.
[9] Maldague XP. Introduction to NDT by active infrared thermography. Materials evaluation. 2002 Sep 1;60(9):1060-73.
[10] Czichos H, editor. Handbook of technical diagnostics: fundamentals and application to structures and systems. Springer Science & Business Media; 2013 Jan 11.
[11] Milne JM, Reynolds WN. The non-destructive evaluation of composites and other materials by thermal pulse video thermography. InThermosense VII: Thermal Infrared Sensing for Diagnostics and Control 1985 Mar 20 (Vol. 520, pp. 119-122). SPIE.
[12] Badghaish AA, Fleming DC. Non-destructive inspection of composites using step heating thermography. Journal of composite materials. 2008 Jul;42(13):1337-57.
[13] Balageas DL, Roche JM. Common tools for quantitative time-resolved pulse and step-heating thermography–part I: theoretical basis. Quantitative InfraRed Thermography Journal. 2014 Jan 2;11(1):43-56.
[14] Roche JM, Balageas DL. Common tools for quantitative pulse and step-heating thermography–part II: experimental investigation. Quantitative InfraRed Thermography Journal. 2015 Jan 2;12(1):1-23.
[15] Maldague X, Marinetti S. Pulse phase infrared thermography. Journal of applied physics. 1996 Mar 1;79(5):2694-8.
[16] Maldague X. Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing.
[17] Shepard SM, inventor; Thermal Wave Imaging Inc, assignee. Temporal noise reduction, compression and analysis of thermographic image data sequences. United States patent US 6,516,084. 2003 Feb 4.
[18] Shepard SM, Lhota JR, Rubadeux BA, Wang D, Ahmed T. Reconstruction and enhancement of active thermographic image sequences. Optical Engineering. 2003 May 1;42(5):1337-42.
[19] Rajic N. Principal component thermography for flaw contrast enhancement and flaw depth characterisation in composite structures. Composite structures. 2002 Dec 1;58(4):521-8.
[20] Rajic N. Principal component thermography. Defence Science and Technology Organisation Victoria (Australia) Aeronautical and Maritime Research Lab; 2002 Apr 1.
[21] Maldague X. Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing.
[22] Pilla M, Klein M, Maldague X, Salerno A. New absolute contrast for pulsed thermography. InProc. QIRT 2002 Sep (Vol. 5, pp. 53-58).
[23] Gonzalez RC. Digital image processing. Pearson education india; 2009.
[24] Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics. 1979 Jan;9(1):62-6.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 16 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری: 26 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش: 26 اسفند 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار