Bir yüzeyinden ısıtılan düzlemsel malzemenin kızılötesi termografi ve görüntü işleme teknikleri ile tahribatsız muayenesi için yeni bir sistem

Abstract

Kızılötesi termografi ile tahribatsız muayene, malzemenin kızılötesi bantta oluşturduğu sıcaklık profilinin değerlendirilerek düzensizlik ve kusurların algılanmaya çalışıldığı bir muayene yöntemidir. Bu muayene yönteminde, malzemede oluşan sıcaklık dağılımı incelenerek yüzeydeki ve yüzeyin altındaki anormallikler, hasarlar, üretim hataları, çatlaklar tespit edilir. Kızılötesi termografi ile tahribatsız muayene, malzemenin iç yapısı ve iç yapısındaki hasarlar hakkında bilgi verirken bu esnada malzeme iç yapısında herhangi bir değişikliğe sebebiyet vermemektedir. Ayrıca kızılötesi ışınlar iyonlaştırıcı özelliğe sahip olmadığından hem malzeme hem de canlı açısından radyasyon güvenlik sorunu da oluşturmamaktadır. Bu bakımdan kızılötesi termografi ile tahribatsız muayene teknikleri kullanışlı teknikler olup, gün geçtikçe yaygınlaşmaktadırlar.Bu çalışmada, bir yüzeyinden ısıtılan düzlemsel malzemenin kızılötesi termografi ile belirlenen yüzey sıcaklık dağılımı görüntü işleme teknikleri ile analiz edilerek tahribatsız muayenesi için yeni bir sistem geliştirilmiştir. Kızılötesi termografi ile tahribatsız muayene için laboratuarda; kızılötesi kamera, ısı kaynağı, bilgisayar ve geliştirilen yazılım gibi temel bileşenleri içeren bir test düzeneği oluşturulmuştur. Bu test düzeneği ile elde edilen termal görüntülerin ve termal görüntülerden elde edilen sıcaklık dağılımının görüntü analizleri yapılarak malzemenin iç yapısında herhangi bir hasarın olup olmadığını, hasar var ise kaç tane hasar olduğunu, hasarın boyutunu ve yerini (malzemedeki konumunu ve ölçüm yapılan yüzeye olan uzaklığını/derinliğini) tespit eden bir bilgisayar yazılımı geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında sunulan yeni yaklaşım doğrultusunda ve görüntü işleme teknikleri kullanılarak geliştirilen yazılım, hasar özellikleri/değerleri bilinen malzemelerle test edilmiş ve kabul edilebilir yanılma payı ile başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür.

Infrared thermography in non-destructive testing (IRNDT) is used for non-contact inspection of materials and components by visualizing thermal surface contrasts after a thermal excitation. The imaging modality combined with the possibility of detecting and characterizing defects as well as determining material properties makes infrared thermography a fast and robust testing method even in industrial/production environments. This technique provides a fast, safe, non-contact and non-destructive tool for evaluation of sub-surface defects, cracks, damages and delaminations in composites, metals, ceramics, polymers, thin films, sandwich panels and coated materials. For these reasons infrared thermography has become a popular technique in the field of non-destructive testing in recent years.In this study, a new system for non-destructive testing of one-sided heated flat material using infrared thermography and image processing techniques has been developed. To perform this operation; infrared camera, heat source and computer containing a test rig was setup in our laboratory and a computer software has been developed to estimating the parameters of defects. This method does not require knowledge of material thermal properties or the value of the incident heat flux for estimation of defect parameters. The computer software developed using image processing techniques has been validated by estimating the parameters of defects of various sizes and at different depths from experimental and simulated surface temperature evolutions. Software developed using image processing techniques and new approach presented in this thesis has been tested and successful results were given.