REKONSTRUKSI TIGA DIMENSI TOMOGRAFI NEUTRON PADA REGULATOR TEKANAN UDARA

Transkripsi

1 REKONSTRUKSI TIGA DIMENSI TOMOGRAFI NEUTRON PADA REGULATOR TEKANAN UDARA Fahrurrozi Akbar, Sutiarso, Setiawan, Juliyani Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN)-Badan Tenaga Nuklir Nasional Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang Banten ABSTRAK Rekonstruksi Tiga Dimensi Tomografi Neutron Pada Regulator Tekanan Udara. Telah dilakukan rekonstruksi sampel regulator tekanan udara dengan menggunakan fasilitas tomografi neutron PTBIN- BATAN. Rekonstruksi gambar tiga dimensi diperoleh dengan mengolah gambar dua dimensi regulator tekanan udara yang didapat dengan memutar sampel uji tiap 1 o dimulai dari 0 o hingga 180 o dan mengolah gambar yang didapat menggunakan software perekonstruksi tomografi neutron berbasis filter backprojection. Hasil rekonsruksi menunjukan bahwa gambar tiga dimensi sampel uji sesuai dengan bentuk aslinya Katakunci : Tomografi neutron, regulator tekanan udara, rekonstruksi ABSTRACT 3D Neutron Tomography Reconstruction of Air Pressure Regulator. Neutron tomography measurement on air pressure regulator using neutron tomography facility at PTBIN-BATAN Serpong has been done. Two dimensional radiographic images obtained by rotating the sample from 0 to 180 o are used for reconstruction using reconstruction software base on filtered back projection. The result show that three dimensional reconstruction is in agreement with the original object. Keywords : Neutron tomography, air pressure regulator, reconstruction 1. PENDAHULUAN Tomografi neutron merupakan salah satu teknik uji takmerusak berbasis komputer yang berguna untuk mengamati struktur internal bahan. Pengujian tomografi dilakukan menggunakan fasilitas radiografi neutron RN1 yang berada di PTBIN- BATAN Serpong. Sampel yang diuji disinari oleh berkas neutron yang memancar dari tabung berkas tangensial S2 reaktor RSG-GAS Serpong. Berkas neutron yang ditransmisikan selanjutnya akan diubah menjadi cahaya tampak oleh skrin scintilator Li 6 ZnS, kemudian dipantulkan oleh cermin dengan reflektisitas tinggi TiO 2. Kamera CCD akan menangkap gambar hasil pantulan cermin dan mengirimkan data gambar dengan format digital ke komputer, kemudian data gambar diolah oleh software perekonstruksi tomografi. Hasil akhir berupa gambar tiga dimensi dengan informasi lengkap geometri struktur bahan. Proses perekonstruksian citra pada regulator tekanan udara yang dibahas pada paper ini dapat menjadi contoh penggunaan tomografi neutron pada sampel barang industri. 2. TEORI Radiografi neutron adalah teknik pencitraan yang menggunakan neutron sebagai sumber penyinaran bahan ujinya. Penyinaran yang digunakan pada eksperimen dapat diperoleh dari pelbagai sumber, seperti akselerator, radioisotop dan reaktor nuklir, sedangkan cara pengujiannya dapat menggunakan metoda film (metoda langsung) dan metoda kamera ( real time dan tomografi) [1]. Dalam makalah ini akan dibatasi pada pengujian radiografi neutron dengan metoda kamera untuk percobaan tomografi neutron. CT (Computer Tomography) merupakan salah satu alat yang biasa digunakan sebagai pengontrol kualitas bahan dalam industri. Perkembangan CT yang sangat pesat menghasilkan kualitas gambar yang semakin baik, sehingga Fahrurrozi Akbar dkk 303 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

2 memungkinkan peneliti untuk mengamati detail suatu sampel bahan / barang, terutama bagian dalam sampel tersebut. Tomografi neutron menggunakan CT untuk mengamati sampel-sampel industri, struktur batu alam dan sebagainya dengan hasil berupa gambar penampang irisan volume dan gambar tiga dimensi berbasis voxel data [2]. SEMINAR NASIONAL faktor koreksi gambar yang didapat dari kamera CCD [4]. Rekonstruksi tiga dimensi didapat dengan menggabungkan data gambar irisan-irisan volume dua dimensi menjadi gambar tiga dimensi berbasis voxel data yang dapat diamati dan diiris dari pelbagai arah [5]. 3. TATAKERJA 3.1 Bahan dan alat Gambar 1. Konsep Tomografi Neutron. 2.1 Regulator tekanan udara Udara yang bertekanan keluar dari tangki penampung akan melalui sebuah on/off valve. Sebelum mencapai jaringan distribusi, udara harus melewati unit regulator yaitu filter udara atau penyaring udara. Udara masuk melalui lubang udara ( Air In ) pada mangkok kaca (bowl), selanjutnya udara akan melewati elemen filter ( filter anyaman kawat ) dan liquid separator. Uap lembab akan terkondensasi dan mengendap di bagian bawah dan dikeluarkan melalui drain ( sumbat pembuangan ). Setelah melewati unit filter, akan dihasilkan udara yang bersih dari partikel asap dan kotoran lainnya dan keluar melalui lubang udara keluar [3]. Sampel standard pengkaliberasi yang terdiri atas enam buah lubang dengan diameter 1mm hingga diameter 6mm. Sampel standard digunakan untuk mengkaliberasi tomografi neutron. Sampel regulator tekanan udara yang digunakan dalam penelitian tomografi neutron terdiri atas alumunium dan plastik. Alumunium digunakan sebagai penutup regulator dan plastik digunakan sebagai pelindung liquid separator dan baffle. Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari, peralatan utama fasilitas RN1 (Radiografi Neutron) yang terpasang pada berkas tangensial S2 reaktor RSG-GAS di Serpong, meja putar yang berfungsi memutar sampel sepanjang 180 o, meja sampel yang mampu bergerak dalam arah X,Y dan Z, Dark box yang berguna untuk tempat meletakan skrin scintilator Li 6 ZnS, cermin yang telah dilapisi TiO 2 dan kamera CCD beresolusi 1024 x 1024 pixel, high end komputer dan Software perekonstruksi tomografi berbasis voxel data tiga dimensi. 3.2 Metoda perekonstruksian Proses perekonstruksian dimulai dengan mengambil data gambar sepanjang sumbu 180 o yang berputar diatas meja khusus. Data-data gambar kemudian akan direduksi tingkay grey levelnya dengan persamaan 1 dan 2, kemudian gambar dikonversi kedalam format.* tiff 32 bit. 3 ( 1 ) a ( 2 ) Gambar 2. Spesifikasi dan Cara Kerja Regulator Tekanan Udara. 2.2 Rekonstruksi tomografi neutron Proses rekonstruksi tomografi neutron menggunakan software berbasis filter backprojection dengan mempertimbangkan tingkat kemiringan dan Dimana G1 adalah nilai grey level minimum data gambar, G2 adalah grey level maksimum data gambar, G 30 adalah nilai grey level 30 persen dan Ga adalah grey level akhir. Grey level tidak memiliki nilai satuan (SI). Proses perekonstruksian akan melalui beberapa tahapan yang berguna menghilangkan noise dan mengkoreksi tingkat kemiringan gambar yang direkonstruksi. Hasil akhir berupa data voxel tiga dimensi yang dapat diamati bagian luar dan dalam sampel. Data voxel ini juga memungkinkan peneliti mengamati tampang melintang sampel Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 304 Fahrurrozi Akbar dkk

3 sampel secar virtual dan real time. Dengan tools yang tersedia memungkinkan pemeliti mengamati bagian sampel dari pelbagai sudut pandang. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 3. Sampel Standard Pengkalibrasi Tomografi Neutron. Gambar 3 merupakan sampel standard yang digunakan untuk mengkalibrasi tomografi neutron. Sampel mata bor yang digunakan berdiameter 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm dan 6mm. Mata bor yang digunakan terbuat dari bahan baja campuran. Wadah tempat berdirinya mata bor terbuat dari bahan alumunium (Al) dengan diameter 3cm. Gambar 5. Sampel Regulator Tekanan Udara. Gambar 5 (sampel regulator tekanan udara) merupakan sampel yang diuji dan direkonstruksi menggunakan tomografi neutron. Sampel diuji selama 27 menit dengan suhu CCD kamera -90 o C. Gambar sampel regulator diambil menggunakan sumber neutron dengan sampel yang berputar sepanjang 180 o (dengan pergerakan setiap 1 o ). Gambar 4. Hasil Kalibrasi Menggunakan Sampel Standard. Hasil kalibrasi (gambar 4) menunjukan mata bor terkecil dengan ukuran 1mm dapat terdeteksi dengan baik walaupun tidak tampak dengan jelas. Wadah tempat meletakan sampel mata bor terbuat dari bahan alumunium dengan diameter 3cm tidak tampak karena neutron akan menembus permukaan alumunium. Gambar 6. Data Gambar Regulator Tekanan Udara Sepanjang Sumbu 180 o. Gambar 6 (data gambar regulator tekanan udara sepanjang sumbu 180 o ) merupakan data gambar yang akan diproses sebagai data masukan oleh software perekonstruksi. Jumlah gambar yang dihasilkan sebanyak 181 gambar, dimulai dari gambar ke 0 o hingga gambar ke 180 o. Data yang dihasilkan berformat.*tiff 16 bit, sehingga data ini perlu dikonversi kedalam format.*tiff 32 bit. Resolusi gambar yang dihasilkan 1024 x 1024 pixel Fahrurrozi Akbar dkk 305 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

4 Gambar 7. Data Gambar yang Telah Dikonversi dan Direduksi. Gambar 7 (data gambar yang telah dikonversi dan direduksi) merupakan data gambar berformat.*tiff 32 bit dengan tingkat kehitaman 70%. Pereduksian tingkat kehitaman (grey level) dilakukan dengan menggunakan persamaan 1 dan 2. Dengan nilai G1bernilai 10, G2 bernilai 31907, sehingga didapatkan nilai Ga sebesar 22337,9. Gambar 9. Gambar Rekonstruksi Tiga Dimensi Regulator Tekanan Udara. Gambar 9 (gambar rekonstruksi tiga dimensi regulator tekanan udara) merupakan gambar secara keseluruhan bagian regulator. Pada gambar dapat diamati bahwa rekonstruksi tidak sempurna 100 persen. Bagian luar yang merupakan bagian kover regulator yang terbuat dari alumunium tidak terekonstruksi. Hal ini dikarenakan daya serap alumunium rendah terhadap neutron, sehingga alumunium tidak terekonstruksi dengan baik. Gambar 8. Hasil Rekonstruksi Irisan Volume Regulator Tekanan Udara. Gambar 8 (hasil rekonstruksi irisan volume regulator tekanan udara) merupakan gambar dua dimensi berformat.*tiff 32 bit yang akan digunakan pada tahap perekonstruksian akhir berjenis voxel data. Gambar 10. Penampang Irisan yang dipotong Vertikal. Gambar 10 (penampang irisan yang dipotong vertikal) menggambarkan struktur bagian dalam regulator. Bagian baffel, element filter, dan liquid separator terekonstruksi dengan baik. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 306 Fahrurrozi Akbar dkk

5 Analysis Software Tools For Industrial CT, (2004). Diambil dari : /pdf/ radiography / 566_reinhart.pdf. Tanggal 18 April [3] PRASETIAWAN, R., Pneumatik dan Hidroulik gambar dan prinsip kerja komponen pneumatik., Universitas Marcubuana, Jakarta (2009). Diambil dari : doc/ t-wkvc9i/preview.html. Tanggal 15 Mei [4] ANONYMOUS. Octopus 8.5 Manual. InCT, Belgium, (2011). [5] ANONYMOUS. VG Studio2.1 Reference Manual. Volume Graphics, Heidelberg, (2011). Gambar 11. Penampang Irisan yang Dipotong Vertikal dan Diputar Secara Real Time. Gambar 11 (penampang irisan yang dipotong vertikal dan diputar secara real time) merupakan bagian dari proses pemutaran gambar secara real time, sehingga gambar dapat diamati dari pelbagai arah. 5. KESIMPULAN Teknik tomografi neutron di PTBIN-BATAN berhasil merekonstruksi sebagian besar regulator tekanan udara. Bagian yang terbuat dari bahan Alumunium tidak dapat terekonstruksi dengan baik, termasuk bagian mur / baut pada bagian bawah regulator dan penggunaan sampel dengan ukuran minimal 1mm (kecuali sampel Al) masih dapat terekonstruksi dengan dengan baik. 6. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Drs.Alim Tarigan, Kepala PRSG (Pusat Reaktor Serba Guna) dan teman-teman operasi reaktor yang telah menyediakan neutron untuk penelitian tomografi ini. Terimakasih juga kepada kepala bidang spektrometri neutron dan teknisi serta seluruh staf yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini. 7. DAFTAR PUSTAKA [1] DOMANUS, J.C., Practical Neutron Radiography, ed., Bayon, G., Greim, L., et.all, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, (1992). [2] REINHART,C., POLIWIDA, C., ET.ALL. Modern Voxel Based Data And Geometry Fahrurrozi Akbar dkk 307 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN