.J-"-"batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21-23 November 2017

.w"SENPATEN

KARAKTERISASI KUALIT AS CITRA KOTAK RADIOGRAFIDIGIT AL SEBELUM UJILAPANGAN PADA PABRIK VELG (PT. MESHINDO)

Demon Handoyo, Kristedjo K., Fitri Suryaningsih, Andeka T.

PRFN-BATAN

dehandoyo@yahoo.com

ABSTRAK

Telah dilakukan pengujian kotak radiografi sebelum inspeksi tidak merusak pada pabrik velg PTMeshindo yang berlokasi di Surabaya. Pengujian dilaksanakan untuk mengetahui karakteristik kotakradiografi baik itu yang berkaitan dengan kualitas citra maupun temperatur kamera. Pengujian kualitascitra, dilakukan dengan cara menghitung/mengllkur resolusi spasia/, pengaruh derau dan nilai nominalyang bisa dilihat dari citra yang dihasilkan dengan menggunakan perangkat lunak ISee!Pengujian lainyang dilakukan ada/ah mengukur temperatur kamera digital yang ada di da/am kotakradiografiPengujian ini dilakukan untuk mengetahui berapa temperatur kamera pada saat beroperasi dilingkungan pabrik velg tersebut. Data karakterisasi ini, akandigunakan sebagai acuan da/ammenentukan apakah perlu atau tidak dilakukan perubahan baik itu terhadap proses pengoperasian/desain kotak radiografi, sebelum dilakukan uji lapangan. Hasil karakterisasi menunjukan bahwa citrayang dihasilkan kotak radiografi memiliki nilai W10, OS, SRb ada/ah 0.32 dan SNRternormalisasi ada/ah32.Sedangkan pengujian untuk mengetahui temperatur kamera, didapat bahwa temperatur kameradigital berkisar antara 57 - 58°C, melebihi batasan temperatur operasi kamera, yakni 0 - 45°C. Olehkarena itu perlu dilakukan modifikasi terhadap kotak radiografi.

Kata kunci: Kotak Radiografi, kamera digital, inspeksi tidak merusak.

ABSTRACT

QUALITY CHARACTERIZATION OF DIGITAL RADIOGRAPHY BOX BEFORE THE FIELD TEST IN

WHEELS FACTORY (PT MESHINDO). Test on radiographic box have been performed prior to use fornon destructive inspection at PT Meshindo wheel factory located in Surabaya. The test was conductedto find out the characteristics of the radiographic box both related to image quality and cameratemperature. Image quality testing is done by calculating / measuring spatial resolution, noise effect andnominal value which can be seen from the image generated by using ISee software. Another test is tomeasure the temperature of digital cameras in the radiographic box. This test is done to find out how thetemperature of the camera when operating in the wheel factory environment. This characterization datawill be used as a reference in determining whether changes need to be made or not to the operationprocess or radiographic box design prior to field testing. The result of characterization shows that theimage produced by the radiographic box has a value of W10, OS, SRb is 0.32 and the normalized SNRis 32. While testing to see the temperature of the camera found that the temperature of the digitalcamera-ranges/rom 57:'58°6: it is exceeding the limfts-olcameraoperating-temperature, fe-6-;"'-·f50C.It is therefore necessary to modify the radiographic box.

Keywords: radiography box, digital camera, non-destructive inspection.

Demon Handoyo, dkk. 243

batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21- 23 November 2017~

SINPATEN

PENDAHULUAN

M etode Non Destructive Testing (NOT)merupakan kegiatan pengujianterhadap suatu benda untuk

mengetahui kemungkinan adanya retak, cacatataupun diskontinyuitas tanpa merusak bendayang diuji. Proses pengujian itu sendiri berupapemanfaatan kemampuan radiasi (baik itudengan menggunakan sinar-x maupun dengansinar gamma) menembus suatu materi.

Pada metode NOT konvensional, hasilpencitraan ditangkap dengan menggunakanfilm, kemudian film tersebut dicuci untukmendapatkan citra sampel sehingga bisadiamati. Proses pencucian film, umumnyamenggunakan bahan kimia dan membutuhkanwaktu serta biaya tambahan. Beranjak dari haltersebut, sejak awal tahun 2015 di PRFNdilakukan kegiatan kerekayasaan prototyperadiografi digital untuk industri manufaktur.Kegiatan kerekayaasan dimulai dengankegiatan berupa pembuatan persyaratandesain, desain dasar, dan desain rinci. Setelahproses desain selesai, kegiatan dilanjutkan ketahap berikutnya, yakni konstruksi. Pad a tahapkonstruksi, desain yang telah dibuat diwujudkandalam bentuk fisik dengan dimensi dan materialyang digunakan sesuai dengan desain.Prototipe radiografidigital terdiri bagian utamaprototipe, yakni: kotak radiografi yang berfungsisebagai penampil citra digital (seperti filmnegative yang digunakan pada metode ujilinspeksi tidak merusak konvensional) danbagian pendukung berupa sistem konveyoryang berfungsi membawa benda uji menujuarea pengujian yang menggunakan sinar-X.

Setelah proses desain dan konstruksiselesai, pada tahun 2016 dilakukan pengujianskala laboratorium terhadap prototipe(ataulebih dikenal dengan pengujian alpha (a».Pengujian dilakukan untuk mengetahui unjukkerja kotak radiografi dan unjuk kerja sistemkonveyor. Setelah melalui tahap

244

pengujianalpha, pada tahun 2017 dilakukanpengujian lapangan terhadap prototiperadiografidigital (atau yang lebih dikenaldengan pengujian beta (13»). Pengujianlapangan difokuskan untuk kotakradiografikarena industri yang akan menjaditempat pengujian sudah memiliki sistemkonveyor sendiri. Pengujian lapangan dilakukanagar dapat diketahui apakah kotak radiografimampu bekerjal beroperasi pada kondisi danproses yang ada di lapangan (industrimanufaktur) atau tidak. Oengan demikianapabila mampu bekerja pada kondisi lapangan,maka dianggap kotak radiografi layak untukdiproduksi dan dipasarkan.Pengujian lapangandilakukan di PT Meshindo yang merupakanprodusen velg mobil yang berlokasi diSurabaya.

Untuk memastikan apakah kotak radiografilayak uji lapangan, maka sebelum uji lapangandilakukan karakterisasi kotak radiografi. Apabiladari hasil karakterisasi ini terdapat data anomaliunjuk kerja kotak radiografi,akan dilakukanmodifikasi kotak radiografi.

Radiografi Digital

Radiografi digital merupakan suatu teknikpembentukan citra dari suatu benda uji denganmemanfaatkan sinar-x sebagai sumber cahayalradiasinya dan sebuah screen yang terbuat dariflour sehingga sering disebut denganfluorescent screen yang akan berpendarmuncul citra dari benda uji. Berpendarnyafluorescent screen terjadi karena ditumbuk olehfoton sinar-x. Tingkat kecerahan berpendarnyafluorescent screen karena ditumbuk oleh fotonsinar-x bergantung pada banyaknya foton yangmenumbuknya [1], [2], [3]. Hasil citra yangterbentuk saat berpendarnya fluorescent

screen~kan di tangkap oleh kamera digital yangkemudlan akan disimpan dalam bentuk filedigital atau ditampilkan di layar monitor.Sistemradiografi digital yang dikembangkan ini dapatdilihat pada Gambar 1.

Demon Handoyo, dkk.

batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21-23 November 2017I~SENPATEN

Objek Uji

Kotak

\

I Sistem Konveyor

Komputer Akuisisi

Gambar 1. Bentuk Prototipe Penangkap Citra Radiografi [1].

penampil citra. Dengan menggunakan IQIakan dapat diketahui posisi W (wire) dan D(duplex) keberapa yang terdapat padacitra. Posisi W dan D tersebut merupakannilai nominal terkecil citra yang bisa dilihat.Semakin kecil nilai nominal yang bisadilihat maka makin tinggi resolusi citratersebut.

Kualitas CitraObservasi terhadap citra yang dihasilkan,

dilakukan tidak secara individual tiap frame.Karena apabila observasi dilakukan tiap frame,akan menyebabkan munculnya derau yangcukup mengganggu citra yang dihasilkan.Dimana akibat adanya derauakanmenyebabkan kualitas citra menjadi tidakbag us. Untuk mendapat kualitas citra yangbag us, dilakukan pengurangan derau, dengancara mencari rata-rata dari beberapa citra yangdiakuisisi [1], [2], [3]. Pad a makalah ini,penentuan kualitas citra radiografi digitaldilakukan dengan menggunakan perangkatlunak ISeeL Pengukuran kualitas citramenggunakan perangkat lunak ini dapatdilakukan dengan:

a. IQI Wire dan Duplex--- -----.- 101 (Image Quality Indicator) -- adalah - ...

indikator standard yang digunakan untukmembaca kualitas suatu alat penampilcitra atau detektor sinar-X. Proses

penggunaan 101 (baik itu yang wireataupun duplex) mengacu pada standardEN 462. IQI dipasang pada benda yangakan diuji atau pelat yang jenis danketebalannya sama dengan benda yangnantinya akan diuji dan dapat pulalangsung ditempelkan pada detektorl

Demon Handoyo, dkk.

b. Resolusi Spasial, adalah kemampuansistem radiografi dalam memperlihatkansetiap detail obyek (benda uji) yang diujiatau diinspeksi. Semakin kecil nilairesolusi spasial, maka dapat dikatakanbahwa citra memiliki resolusi yangsemakin tingi. Resolusi spasial berkaitandengan besaran-besaran fisis seperti:FuJ/Width at Half Maximum (FWHM), danNoise Power Spectrum (NPS). [2] [4]

. _._c.. Pengaruh . Derau, __. menjelaskan. sinyal_yang tidak dikehendaki yang muncul padacitra. Untuk mengetahui derau yangmuncul dalam citra dapat dilakukandengan menghitungl mengukur besaranfisis seperti Signal to Noise Ratio (SNR).SNR merupakan satu diantara banyakparameter yang menentukan kualitas citra.SNR merupakan perbandingan sinyal yangdiukur dengan derau yang muncul pad acitra yang dihasilkan. Jika harga SNR

245

batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21-23 November 2017

besar menunjukan kualitas citra baguskarena sinyal yang diukur dapat dibedakandengan derau yang muncul. Secaramatematis SNR dapat dirumuskan sebagaiberikut [2], [3], [5]:

IsSNR =-

(J

Dimana, Is = Intensitas sinyal(J = Simpangan bakupadadaerah sekitar sinyal

d. Perangkat lunak ISee!Perangkat lunak ISee! dikembangkan olehGerman Federal Institute for MaterialsResearch and Testing (BAM) Berlin. ISee!merupakan perangkat lunak yangdikembangkan untuk keperluan analisiscitra radiografi. Perangkat lunak ISee!tidak hanya digunakan untuk menampilkancitra radiografi, namun dapat digunakanuntuk tujuan analisis. Analisis digital

radiografi yang dapat dilakukan antara lainpengukuran profil citra, pengukuranperbedaan wall thickness, pengukurankorosi lokal dan evaluasi statistik area citraseperti nilai rata-rata, standar deviasi,basic spatial resolution (SRb), signal tonoise ratio (SNR) dll. Fasilitas profil citraantara lain profil paralel hingga 999 dapatdirata-rata untuk menekan noise,beberapa kelompok profil dapat dibuatuntuk menganalisis dan membandingkanarea citra yang berbeda, pengukuranberbasis profil, dan data profil dapatdiekspor ke file teks eksternal untukdiproses lebih lanjut atau dokumentasi.Perangkat lunak juga dapat digunakanuntuk dokumentasil penyimpanan hasilanalisis citra dengan resolusi tinggi.Bentuk tampilan dapat dilihat padaGambar 2.

Gambar 2. Perangkat Lunak ISee!

METODE KARAKTERISASI

Proses karakterisasi dilakukan dalam beberapatahap, yakni:1. Menghitung/ mengukur kualitas citra.

Untuk menghitung kualitas citra, akandilakukan perhitungan perhitungan:

• -Menghifung -nilai Vir b-'-SRb-dan'S'NR' ---- -

Proses perhitungan/ pengukurandilakukan dalam beberapa tahap:a. Pemasangan 101 pada benda ujil

pelat (dengan ketebalan dan jenismaterial sama dengan bendauji)/detektor sebelum dilakukanpenyinaran dengan sinar-X.

b. Menentukan tegangan dan arussinar-X.

246

c. Penyimpanan Citra yang diperolehdalam bentuk file digital.

d. Perhitungan nilai W, D, SRb danSNR dengan perangkat lunak Isee!.

2. Mengukur temperatur kamera digital,dilakukan untuk mengetahui apakah

.- ----temperatur-- .. kamera masih - di dalam .. _rentang temperatur operasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

a. Kualitas Citra

Pada karakterisasi kotak radiografi ini,dilakukan pengujian pada objek dantegangan serta arus sebagai berikut:Objek : Plat Aluminium

Demon Handoyo, dkk.

batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21-23 November 2017Wp

SENPATEN

X-Ray: Balteu dengan 1OOkV2,5mA101 : DIN 62 AL (6 ISO 12)Citra digital yang dihasilkan pada prosesini dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 4. Citra setelah difilter

Gambar 3. Citra digital dari penampil citra(detektor)

b. Pengukuran Temperatur KameraSebelum dioperasikan penuh dalam ujilapangan, terlebih dahulu dilakukanpengukuran temperatur kamera. Hasilpengukuran temperatur kamera adalahsebagai berikut:

Tabel1. Temperatur kamera digital

No Temperatur (ac)1

57.102

57.323

58.004

57.605

57.73

Pembahasan

a. Kualitas Citra

Pada pengujian kualitas citra yangdilakukan ini, digunakan 101 denganwire aluminium. Penggunaanaluminium ini dilakukan karena pelatpenutup detektor (screen) dari bahanaluminium dan benda uji yang akandiinspeksi berupa velg yang terbuat darialuminium alloy. Setelah citra difilterenhance, dibagian wire yang akandilihat diblok untuk melihat hasilfilterisasi tersebut Citra setelah diolahdengan filter dapat dilihat pada gambarberikut.

Demon Handoyo, dkk.

Pad a Gambar 5, dapat terlihat bahwacitra yang dihasilkan oleh kotakradiografisampai wire ke 5 masih terlihat,dengan demikian memiliki nilaiW10(untuk kelas A).Untuk 101 duplex,dua (pasangan) wire yang berdekatanyang masih bisa terlihat berada padapasangan ke 5. Selanjutnya digunakanfilure profiler untuk memastikan apakahnilai pasangan tersebut <20%. Jika lebihkecil dari 20%, dianggap pasangan wire(duplex) sudah tidak bisa dilihat terpisah.Bentuk pengukuran dengan fiture inidapat dilihat sebagai berikut:

... , .... J ...

- C> --- "-.-iiiiiII·----..;·-~ •• 1i

Gambar 5. Profil citra duplex

Oari Gambar 6, terlihat bahwapasangan wire duplex ke 5 mempunyanilai 6.3%. Dari data tersebut, makaapabila menggunakan tabel imagequality class A ISO 19232-5 didapatharga unsharpness adalah 0.64 mm.Karena harga SRb adalah setengah kaliharga unsharpness, maka nilai SRbadalah 0.32 mm. Selanjutnya untukmenghitung nilai SNR digunakan fiture. -- ....local image statistic. Gambar citradengan fiture local image statistic dapatdilihat dapat dilihat pada Gambar 6.

247

batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang Selatan 21-23 November 2017 SENPAUN

Gambar 6. Citra dengan fiture local imagestatistic

Setelah fiture tersebut muncul,dilakukan meng-crop pad a gambardengan ukuran 25 x 55 mm untukmenghitung nilai SNR di area tersebut.Oari gambar dapat dikeuathui bahwanilai SNR ternormalisasi adalah 32. Halitu masih berada dibawah standar untukclass A pada sinar x dengan S;150kV nilaiSNRnya harus lebih besar dari 70.Rendahnya nilai SNR ini memiliki artibahwa pengaruh derau masih relatiftinggi. Tingginya pengaruh derau inikemungkinan disebabkan oleh beberapafaktor yang salah satunya adalah voltasepesawat sinar-X rendah.

b. Temperatur KameraHasil pengukuran diperoleh data

bahwa temperature kamera berkisarantara 57 - 58 ac. Tentunya hal inisangat mengkawatirkan, sebab dengantemperatur setinggi ini kemungkinanakan menyebabkan kerusakan padakamera. Oleh karena itu, untukmenurunkan temperatur kameradipasang sistem pendingin (udara) yangberupa selang yang dimasukan ke ruangkamera. Bentuk modifikasi sistempendingin kamera dapat dilihat padagambar 7.

248

Gambar 7. Pemasangan sistem pendinginpada kotak radiografi

Setelah dipasang sistem pending in,temperatur kamera selama pengoperasianuntuk kurun waktu tertentu adalah sebagaiTabel2.

Tabel2. Temperatur kamera digital

No Temperatur (aC)1

53.232

53.354

54.365

53.756

55.857

53.158

51.659

50.25

Oengan menggunakan persamaan

It ttrata-rata= -

n=ln

Maka didapat: trata-rata= 53.32 ac

Temperatur rata rata masih lebih tinggidibandingkan batasan temperatur yang telahditetapkan produsen kamera tersebut.Tingginya temperatur dimungkinkan karenatemperatur ruangan/ lingkungan memang

.tinggi. Hal itu· - disebabkan . disekitar.-- ruanginspeksi velg merupakan tempat pengecoranaluminium alloy untuk dijadikan velg.Sedangkan ruangan inspeksi velg yangseharusnya merupakan ruangan berpendinginAC, memiliki temperatur yang tinggi pulakarena pendingin tersebut tidak berfungsi.

Demon Handoyo, dkk.

®batan

Seminar Pendayagunaan Teknologi Nuklir 2017Badan Tenaga Nuklir Nasional

Tangerang SeJatan 21-23 November 2017

~

SENPIITEN

KESIMPULAN

Dari hasil karakteristik ini dapatdisimpulkan bahwa kualitas citra kotakradiografi memiliki nilai W10, D5, SRb sebesar0.32 dan SNR ternormalisasi sebesar 32.Dengan demikian dapat dikatakan bahwa kotakradiografi memiliki resolusi yang cukup bagusnamun pengaruh derau masih relatif tinggi.Hasil karakterisasi yang lain adalah temperaturkamera yang masih lebih tinggi dibandingkanbatasan yang telah ditentukan oleh pabrik, olehkarena itu perlu dilakukan perubahan terhadapruangan tempat inspeksi ataupun perubahanterhadap desain kotak radiografi

UCAPAN TERIMA KASIH .

Penulis ingin menyampaikan terima kasihbanyak kepada Ir. Sigit Budi Santoso dan Drs.Kushartono dari Pusat Isotop dan AplikasiRadiasi - BATAN atas dukungannya terhadapkegiatan ini.

DAFT AR PUSTAKA

1. IAEA, (2013), "Design, Development, andOptimization of a Low Cost System for

Demon Handoyo, dkk.

Digital Industrial radiology", IAEARadiation Technology Report NO.2. IAEA.Vienna, July 2013.

2. ANDREAS CHRISTIAN LOUK, GEDEBAYU SUPARTA (2014), "PengukuranKualitas Sistem Pencitraan RadiografiDigital Sinar-X", Berkala MIPA, 24(2), Mei2014.

3. SIMONA BABETI (PRETORIAN), V.CHIRITOIU,R. MARIA, R. POPESCU, V.DORo'BANTU (2011 ), "Testing a low costdigital fluoroscopic system. National R&DInstitute for Welding and Material Testing(ISIM)", Timi!?oara, Romania, Sept. 2011.

4. PATEL, RAMESH J. DIGITALAPPLICATIONS OF RADIOGRAPHY,(2005). "Middle East Non-DestructiveTesting Conference and Exhibition",Bahrain, 2005 ..

5. SKERIK, MICHAL, (2008). "Application ofRadioscopy System into an AutomaticProduction Line in Automotive Industry",www.mtf.stuba.sk/docsllinternetovy _casopis/2008/4mimorc/skerik.pdf, Accessed/downloaded on May 3, 2017

249