Görsel kontrol nedir? Nasıl Yapılır? | Görsel kontrol gözle yapılan bir ndt yöntemidir. Bir ışık kaynağından bir yüzeye açıyla çarpan ışık ışınları, yansıtılır veya soğrulur. Yüzeydeki aydınlanma şiddeti (E), ışık kaynağının şiddetine, ışığın yüzeye çarpma açısına ve ışık kaynağı ile yüzey arasındaki mesafeye bağlıdır. Işıma şiddetinin birimi Candela (Cd), aydınlanma şiddetinin birimi Lüks’tür (lx). Aydınlanma şiddeti, aydınlanan yüzeyle ilgili bir niceliktir ve birim alan üzerine dik olarak düşen ışık akışı anlamına gelir.
1 Lüks, 1 m uzaklıktaki bir noktasal ışık kaynağının yaydığı 1 Cd ışıma şiddetindeki ışığın dik çarptığı yüzeyde meydana getirdiği aydınlanma şiddetidir.
Görsel kontrol nedir? Nasıl Yapılır?
İnsan gözünün algılama hassasiyeti, bir spektral dağılım eğrisiyle gösterilir. İnsan gözü 380-740 nm arasındaki dalga boylarına duyarlıdır. Bu bandın uç noktalarında duyarlılık düşüktür. Aydınlık ortamda azami duyarlılık 555 nm dalga boyundaki yeşil renge karşıdır. Belirli bir aydınlatma şiddetinde yüzeyden yansıyan veya yayılan ışık göze ulaşır.
Yüzey, göz için aydınlanma yoğunluğu metre karedeki Candela (Cd/m2) olan düzlemsel bir ışık kaynağıdır. Yüzeydeki detayların göz tarafından algılanabilmesi için yüzeydeki aydınlanma yoğunluğu (L) önemlidir. Bilinen bir yansıma faktörü (fıO ve aydınlatma şiddeti (L) için aydınlanma yoğunluğu {E) aşağıdaki formülle hesaplanır. 100 Cd/m2, gözün kolayca algılamasını sağlar.
L = 0,3.fR.E
Not: Optik ışıma gücü birimi W (Watt), ışıma enerjisi birimi W-saniye veya Joule-saniye ‘dir. Işıma şiddeti ve ışıma gücü farklı kavramlardır. Işıma gücü birimi Lümen (Im)’dir ve ışığın renginde (dalga boyuna) bağlı olarak değişir. 1 Cd belirli bir doğrultuda, 1/683 W/steradian ışıma şiddetinde ve 540-1012 Hertz frekansta tek renk ışınım yayan bir kaynağın ışık şiddetidir. Örneğin, 555 nm dalga boyundaki sarı-yeşil ışık için 1 Cd 1,464 mW/sr ışıma şiddetine; 1 Watt ise 683 İm ışıma gücüne karşılık gelir.
Görsel kontrol nasıl yapılır? Işığın İletilmesi:
Kendi iç ışıklarını yansıma vasıtasıyla kendi sınır alanlarına ileten cisimler “ışık iletici1′ olarak tanımlanır. İçerisindeki ışığı ara yüzeylerinden ileten cisimlere “ışık iletenleri” denir. Borularda mercek sistemleriyle, çam veya şeffaf plastik çubuklarda, akışkan dolu hortumlarda ışığı iletmek mümkündür.
a) Mercek ve Prizma Sistemleri
Bir görüntü, çok sayıda tersine döndürme sistemi ardışık olarak bağlanarak, uygun mercek sistemlerini içeren bir boru içerisinden iletilebilir. Tersine döndürme sistemleri olarak birbirlerini takip eden çubuk mercekler kullanılabilir. Aynı sonuca uzun çubuklar kullanılarak da ulaşılabilir.
b) Cam Elyaflar
Cam elyaf demetiyle yüksek şiddetli ışık bir bölgeden diğerine taşınabilir. Mikrometre mertebesinde çapa sahip olan elyaf ışık ileticiler, düz veya esnek olabilir ve ulaşılamayan noktalara ışığı doğrusal olarak iletebilirler. Işık iletimi, elyafın iç ve dış bölgesindeki kırılma indeksi farklılıkları nedeniyle olur.
Cidar camı, çekirdekten daha düşük kırılma indeksi olan bir malzemeden imal edilir. Işık, cam elyafın alın yüzeyinde, geliş açısı belirli değerler içinde kalmak kaydıyla, çoklu yansıma ile iletilir. Gradyan elyaflarında ise kırılma indeksi çekirdekten cidarlara doğru yavaş yavaş değişir. Işık iletken boyunca daha çok dalga şeklinde hareket eder . Sıvı ışık ileticilerin çekirdek kısmında cam yerine bir sıvı vardır.
İletim esnasında ışığın elyaf tarafından sönümlenmesi nedeniyle kayıplar oluşur. Işığın renk bileşimi de dalga boyları farklı derecede sönümlendiğinden değişir (spektral iletim derecesi). Kayıplar elyafların giriş ye çıkış yüzeylerinde ve cidar camında yansıması esnasında da olur. Her bir elyaftaki kaybın yanı sıra aşağıdaki nedenlerle ek kayıplar meydana gelebilir:
Işık ileteni:
Tek bir ışık ileteni, aydınlanma yoğunluğu farklılıklarının ışık iletimi esnasında azalması nedeniyle, bir görüntüyü uzun mesafelere iletemez. Bu sorun, görüntünün noktalar halinde iletici demetin başında ve sonunda aynı düzene sahip küçük elyaflar ile taşınmasıyla çözülebilir. Her bir elyaf, çok küçük çaplı (bir kaç mikrometre) ve optik olarak birbirlerinden izole edilmiş olmalıdır. Görüntü iletiminde kullanılan elyaf demetleri giriş ve çıkış yüzeylerinde aynı şekilde düzenlenmiş elyaf uçlarına sahiptir (koherent demet).
Düzgün gölgeli bir cismin yüzeyi tam olarak elyaf demetinin giriş yüzeyi önüne tutulursa, çıkış yüzeyinde tek tek noktalardan (piksel) oluşan bir görüntü elde edilir. Giriş tarafında kapsanmamış elyaflar çıkış tarafında açık, cisim tarafından tamamıyla kapsanan elyaflar koyu ve kısmen kapsanan elyaflar gri görünürler.
Her elyaf bir resim veya resmin bir parçasını değil, sadece belirli bir miktar ışık taşır. Cismin sınırlarıyla elyafların sınırları tam örtüşmediğinden elde edilen görüntünün sınırları keskin değildir. Elyaf içinden geçen ışığın şiddeti tam aydınlık ile tam karanlık arasındadır. Elyaflar ne kadar ince (piksel ne kadar küçük) ise, kaçınılmaz yarıgölge o kadar küçük ve görüntü o kadar iyi olur. Elyaf kırılması ve yanlış dizilme, görüntü oluşmasını engeller veya yanıltıcı görüntü oluşturur.
Görüntünün kalitesi:
• Elyaf çapına,
• Paketleme-sıkıştırma düzenine ve yoğunluğuna bağlıdır.
Görsel kontrol, Kameralar:
Kameralar (optik elektriksel alıcılar), yarı iletkenler maddeleri içerir. Atomlar çeşitli sayıda elektronlar bulunan enerji seviyelerine sahiptir. Yarı iletken maddelerin ışık duyarlılığı bu elektronların ışıktan etkilenmesine dayanır. Işık enerjisi yarı iletken maddelerdeki elektronları bulundukları enerji seviyelerinden koparıp elektron iletim bandına yükseltir (foto-elektrik etki). Dolayısıyla, gelen ışığın miktarı, akım veya iletkenliğin artışı şeklinde ölçülebilir.
Yarı iletkenler tiplerine göre farklı bir davranış gösterir.
Renklerin ayırt edilebilmesi için yarı iletkenlerin spektral duyarlılığı önemlidir. Yarı iletken değişimine göre spektral duyarlılık dağılımı CdS: Kadmiyum Sülfit, CdSe: Kadmiyum Selenit, Cd(S.Se): Kadmiyum Sulfo Selenit
a) CCD Sensörleri
CCD sensörleri yapımında kullanılan foto-elemanları, aydınlatma şiddetine bağlı olarak bir elektrik akımı oluşturan yarı iletken ışık alıcılarıdır (Şekil 1.6). CCD çipleri, çok sayıda çizgisel ve matris formda düzenlenen ve çok sıkı paketlenmiş küçük foto- elemanlardan (10 |im) oluşur.
Görüntü, piksellere ayrıştırılıp elektronik sinyallere çevrilir. Görüntü aktarımı elektronik olarak gerçekleşir. Elektrik sinyalleri piksel piksel sırayla dışarı aktarılır. Bu elektrik sinyalleri daha sonra optik görüntü şeklinde birleşirler. Bu sensörlerin kullanılabilen spektral bölgesi 400 – 1000 nm arasındadır. CCD çipleri çok küçük kamera imalatına olanak sağlarlar (Videoskop).
b) RGB Sistemi:
Monitörlerde, renkli görüntü elde etmek için elektronik görüntü oluşturan RGB (Red-Green-Blue) sistemi kullanılır. Kırmızı, yeşil ve mavi renkteki 3 projektör, beyaz perde üzerinde tek bir noktaya yönlendirildiğinde beyaz renk oluşur. Bir ekranın renk noktalan üç rengi gösterir. Bu üç rengin toplamı gözün edindiği izlenimi oluşturur. Tüm renk noktaları aynı şiddetle parlıyorsa beyaz veya gri izlenimi oluşur.
Görüntü dönüştürücüleri, prensipte renk ile bir ilgileri olmayıp sadece belirli bir spektral bölgedeki aydınlatma şiddetine tepki gösterirler. Görüntü, tüm diğer renklerin oluştuğu üç temel renk kanalına ayrılır. Bu üç kanal her temel renk için aydınlık değerlerini içerir. Görünen renk ancak görüntünün verilmesi ile oluşur. Ekranda renkli bir resim incelenirse birçok kırmızı yeşil ve mavi ışıldayan nokta doğru renk algısını oluşturur. Bir görüntü noktasına ait üç renk elemanı kırmızı, yeşil ve mavi renk üçlüsü olarak da adlandırılır.
Görsel Kontrol: YÜZEYDEKİ DETAYLARIN TESPİT EDİLEBİLİRLİĞİ:
Yüzeydeki bir detayın göz tarafından algılanabilmesi veya görüntü olarak kayıt edilebilmesi için bir büyüklüğe, çevresine göre ayırdedici bir kontrasta sahip olmalı ve yeterli derecede aydınlatılan bir muayene yüzeyi üzerinde bulunmalıdır.
• Kontrast yüksekse küçük cisimler düşük aydınlatmada bile algılanabilir.
• Büyük detaylar düşük kontrast ve kötü aydınlatmada bi|e tespit edilebilirler.
• İyi aydınlatılmış bir muayene yüzeyinde düşük kontrastta en küçük ayrıntılar bile fark edilebilir.
Işık ve Kontrast:
Bir detayın gözle muayene ile algılanabilmesi için,
*• Göz, yakın ve uzağı yeterince net görme ve yeterli renk ayırt etme yeteneğine sahip olmalı,
• Muayene için mesafeye ve aydınlık farklılıklarına uyum sağlamış olmalı,
• Algının analiz edilmesi ve yanılmaları engellemek için cisme belirli bir süre bakılmalıdır.
Görsel kontrol, Detayın Büyüklüğünün Etkisi:
Yüzeydeki detayın boyutu ne kadar büyükse, fark edilmesi ve tespit edilebilirliği o kadar iyidir. Tespit edilmesi gereken bulguların sınır değerleri çoğunlukla milimetre büyüklüğündedir (1-4 mm; nadiren 0,3-0,5 mm). 1 mm’den daha küçük bulguların tespit edilebilmesi için muayene yüzeyinin çok iyi hazırlanması ve uygun aydınlatma gereklidir.
Normal görüş mesafesi (yaklaşık 300 mm) ve uygun kontrast için gözle muayenede tespit edilebilecek en küçük detay 0,1 mm çapında bir dairenin yüzeyi veya 0,05 mm genişliğinde bir çizgidir. Daha küçük süreksizliklerin tespiti için penetrant veya manyetik parçacık gibi yöntemler kullanılmalıdır.
Göz ve Kontrast:
Kontrast, yüzeyin farklı noktalarından göze ulaşan ışığın şiddet veya renk farkıdır. Bir detayın (çatlak, korozyon hasarı veya geometrik bir şekil) bir yüzey üzerinde fark edebilmesi için detayın çevresi ile (zemin) yeterli bir kontrast oluşturması gerekir. Çeşitli kontrast tiplerinin etkisiyle detay kontrastı oluşur:
• Yansıtma kontrastı (aydınlanma yoğunluğu farklılığı, gölgelenme),
• Renk kontrastı (renk farklılıkları).
a) Yansıtma kontrastı
Bir metal yüzey üzerindeki derinlik (çatlak, yüzey gözeneği, derin çizik) üzerine gelen ışığı çevresinden daha fazla sönümler, ışığı yönlendirir veya karışık yansıtır. Çukurluklar çevresine göre çok daha düşük bir yansıtma kabiliyetine sahiptir. Muayene yüzeyinin her noktasındaki aydınlanma şiddeti muayeneyi yapan kişinin gözüne ulaşır ve algıyı sağlar.
Muayene yüzeyinin her noktasındaki aydınlanma yoğunluğu aydınlatma şiddeti Eve yansıtma kabiliyeti ile doğru orantılıdır. Hömojen aydınlatma şartlarında, farklı yansıtma özellikleri nedeniyle çukur ve çevresi arasında oluşan aydınlanma yoğunluğu farkı göz tarafından kontrast olarak algılanır (yansıma kontrastı).
Cismin yansıma kontrastına katkısı kontrast oranı (C) yardımıyla tanımlanır. Kontrast oranı, yaklaşık olarak, ayrıntılı muayenede 0,3 ve genel muayenede 0,05 olmalıdır.
b) Renk kontrastı:
Yüzey kalıntıları, kırmızı-kahverengi renkli korozyon ürünleri vb. olabilirler. Yeterli aydınlanma şiddetinde renkler iyi görünür (yüksek renk kontrastı). Renkli olmayan detaylar da renkli ışık altında renk kontrastı gösterilebilirler. Bazı durumlarda düşük yansıma kontrastına sahip yüzey detayları bu şekilde daha iyi bulunabilirler.
Görsel kontrol, Aydınlanma Şiddeti:
Gözle muayenede muayene yüzeyi üzerindeki detayları ayırt edebilmek için yeterli aydınlanma şiddeti gereklidir. Açık ortamlarda gün ışığında gözün vazifesini yeterli derecede yapabileceği kabul edilir. Gece, kapalı ortamlarda ve içi boş cisimlerin içeriden incelenmesinde genellikle yeterli ışık şiddeti sağlayan yapay ışık gerekir. Ortamın durumuna ve yapılan
çalışmanın türüne göre belirli aydınlanma şiddetleri sağlanmalıdır
Küçük veya düşük kontrastlı detayların tespiti için yapılan doğrudan muayenede en yüksek aydınlanma şartları (1000-2000 lx) sağlanmalıdır. 500-1000 lx çoğunlukla daha yüksek kontrast şartlarında ve küçük detaylarda yeterlidir. Bir çok standart, en az 500 lx aydınlanma şiddeti talep etmektedir. Bazı genel görünüm incelemeleri veya büyük detayların tespiti için 160 lx de yeterli olabilir.
Muayene yüzeyindeki aydınlanma şiddeti, lamba-muayene yüzeyinin geometrisine göre hesaplanarak veya muayene yüzeyine ulaşılabiliyorsa fotometre-lüksmetre ile ölçüm yapılarak mutlaka kontrol edilmelidir.
Aydınlatma Teknikleri:
a) Dağınık Aydınlatma: Muayene yüzeyi yüksek şiddette ancak yönlenmemiş ışıkla aydınlatılır. Göz/sensör ve lamba paralel olarak muayene yüzeyine dik yönlendirilebilir. Yansıtan ve çok düzgün yüzeylerde (örneğin talaş kaldırılarak işlenmiş yüzey) uygulanır. Işık ne kadar fazla odaklanırsa muayene yüzeyinin yapısı o kadar iyi ortaya çıkar.
Çalışma türüne göre aydınlatma şiddetleri Muayene Çalışması Aydınlanma şiddeti (lx) Aydınlatma çeşidi Genel görsel muayene çalışmaları 100 – 200 Genel Yüksek kontrast veya büyük detay 200 – 500 Orta kontrast veya küçük detay 500 -1000 Bölgesel Düşük kontrast veya çok küçük detay 1000 – 2000
b) Yönlenmiş Açık Alan Aydınlatması:
Muayene yüzeyi ışığı doğrudan göze veya sensöre yansıtır; lamba ve göz/sensör muayene yüzeyine doğru yaklaşık 45° eğilmiştir (Şekil 2.3). Bu teknik, metalik parlaklıktaki yüzeylerde iyi yansıtan bir zeminde küçük, yansıtmayan noktaları tespit etmek amacıyla uygulanır.
Göz kamaşması riski büyüktür, muayene personeli hızlı yorulur ve uzun süreli muayenelerde belirtileri gözden kaçırma ihtimali belirir. Küçük, önemsiz süreksizlikler ve renkler yüksek kontrastla görünür ve yanlış yorumlara neden olur.
b) Yönlendirilmiş Gölgeli Alan Aydınlatması:
Muayene yüzeyi yönlendirilmiş ışıkla aydınlatılır. Lamba muayene yüzeyine eğik (45°) veya paraleldir; ancak göz/sensör genellikle muayene yüzeyine dik olarak yansıma açısından farklı bir açıda konumlanır. Sensör normal yansımadan sinyal almaz, tersine sadece yansıma açısı ışık sensöre yansıtılacak şekilde olan süreksizliklerden alır. Bu teknik, yüzey kabartılarını gölge oluşumuyla kuvvetlendirip daha iyi değerlendirmek için pürüzlü ve karmaşık şekilli yüzeylerde uygulanır.
Görme ve Renk Ayırt Etme Yeteneği:
Görme keskinliği, iki cismi birbirinden ayırarak algılama yeteneğidir ve ayrı algılamanın mümkün olduğu sınırda görüş açısı olarak verilebilir. Bu açının kesri visus olarak adlandırılır (1 visus = 1 yay-dakika görüş açısı). Muayene personelinin yakın/uzak görme ve renk ayırt edebilme yeteneklerinin kontrolü için yıllık göz muayenesi gerekir. EN ISO 8596 ‘e göre Landolt-halkaları yakın görme keskinliği için 0,33 m ve uzak görme keskinliği için 4 m mesafeden incelenir.
Amerikan standardında farklı harf büyüklüklerinde metinler içeren Jaeger tabloları kullanılmaktadır. Muayene personeli belirli bir harf grubunu 30,5 cm mesafeden okuyabilmelidir. Genel uygulama için J2 ve nükleer uygulama için 11 şart koşulmuştur. Renk ayırt etme yeteneği için kırmızı-yeşil körlüğünün test edildiği Ishihara Tabloları kullanılır. Özel uygulamalar için amaca uygun renk tablolarının kullanımı mümkündür.
EN 473 ‘e göre açık koyu gri tonları birbirinden ayırt etme kabiliyetini tespit etmek için başka renk tabloları da kullanılabilir.
Görsel kontrol, Gözün Odaklanması ve Adaptasyonu:
Göz merceğinin şekli göz kası ile değiştirilebilir. Kasın etkisiz kalma durumunda, göz uzaktaki bir cisme yönlendığindeki azami odak uzunluğu (komea-ağ tabakası mesafesi) yaklaşık 2,5 cm’dir.
Cisim gözün yakınında ise göz kası merceğin bükümünü arttırarak odak uzunluğu azaltır ve ışınlar ağ tabaka üzerinde odaklanır. Cisim gözün çok yakınında ise göz odaklanamaz ve cisim net olarak algılanamaz. Bir cismin sürekli olarak net olarak algılanabildiği minimum mesafe, yakınlaştırma noktası veya referans görüş uzaklığı olarak adlahdırılır.
Standart değeri 25 cm olmakla birlikte bu değer ilerleyen yaşla değişir.
Küçük bir cisim incelenmek istenirse mümkün olduğunca göze yaklaştırılmalıdır. Bu şekilde görme açısı büyütülür. /\ncak göz merceğinin böyle durumlara uyumu sınırlıdır ve aşırı yakın bakma gözün çabuk yorulmasına yol açar.
Cisme yaklaşmak istenirse göz merceğinin kırma kuvvetinin odak uzaklığı referans görüş uzaklığından hayli küçük bir akınsak mercekle yükseltilmesi gereklidir.
Adaptasyon, gözün görüş alanındaki aydınlatma şiddetine uyum bağlamasıdır. Adaptasyon süresi görüş alanındaki aydınlatma yoğunluğuna göre değişir. Gözün spektral duyarlılığı gündüz veya gece görüşü durumuna göre farklıdır.
Optik Yanılgı:
Gözle muayenede, optik yanılgı (aşırı kontrast, mesafe, şekil) nedeniyle yanlış değerlendirme riski vardır. Göze ulaşan optik uyarılar görme sinirleri tarafından elektriksel sinyallere dönüştürülerek beyine iletilir. Beyin sinyalleri alır ve bunları bir resim halinde birleştirir. Bu sırada, sol ve sağ gözün sinyalleri hacimsel ve perspektif görüş için eşleştirilir, hedeflenen detayı ayırt edebilmek için birçok sinyal bastırılır, beyinde kayıtlı önceki izlenimler ve tecrübe dikkate alınarak görüntü algılanır. Operatör, yüzeydeki detayların doğrudan gözle değerlendirilmesinde aşağıdaki hususları dikkate almalıdır:
• Açık renkli cisimler aynı büyüklükteki koyulardan daha büyük görünürler.
• Dairesel cisimler aynı ölçülerdeki uzun cisimlerden daha küçük görünürler.
• Düz çizgiler kıvrılmış çizgilerden daha uzun görünürler.
PARÇALARDA İÇ BÖLGELERİNDE GÖRSEL KONTROL:
Parçanın iç bölgelerinin gözle muayenesi için ışığın yayılmasını ve iletimini değiştiren yardımcı araç, gereç ve cihazlar (ayna, endoskop, TV kamerası, Videoskop vb.) kullanılır. Cetvel, mastar ve şablonlar yardımcı araç/gereç olarak kabul edilmez.
Ayna (Doğrudan Görsel Kontrol)
Aynalar, endoskop kullanmanın zor olduğu küçük ve/veya ulaşılamayan iç hacimlerin incelenmesini sağlar. En basit şekliyle bir çubuk ucundaki çoğunlukla yuvarlak bir aynadan oluşur, çubuk yardımıyla yanlara ve iç hacimlere ulaştırılabilir.
Düz aynalarla incelenen detayın mesafe ve büyüklükleri değiştirilmeden görüntü oluşur. Çukur aynalarda küçültülmüş (dışbükey veya konveks) veya büyütülmüş (iç bükey veya konkav) bir görüntüsü oluşturulur.
İçten inceleme aynaları, büyüteçle, açı ayarıyla ve/veya yerleştirilmiş ışık kaynağı kombinasyonları ile kullanılır. İncelenmekte olan yüzeydeki detayların konum ve ölçülerini doğru değerlendirebilmek için açı ve büyütme miktarı bilinmelidir.
Endoskop (Doğrudan Gözle Muayene)
Endoskop; ulaşılamayan muayene yüzeylerini (kazan, türbin, boru ve motor bloklarının içi) incelemek için kullanılır. Öncelikle parçanın iç kısmının aydınlatılması veya ışığın parçanın içine taşınması gerekir.
İki tip endoskop vardır:
Fiberskop: Düzgün sıralanmış bir cam elyaf demeti içeren sistem
Boroskop: Optik görüntüyü iç hacimlerden operatörün gözüne taşımak için mercekler, prizmalar ve aynalardan oluşan bir sistemdir. Boruların, makinelerin girilemeyen bölümlerinde görsel kontrol için kullanılır!