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工业内窥镜的种类与工作原理

        目视检测是无损检测的重要方法之一。它仅指用人的眼睛或借助于光学仪器对工业产品表面作观察或测量的一种检测方法,典型的是将目视检测限制在电磁谱的可见光范围之内。目视检测可分为直接目视检测和间接目视检测两种检测技术。直接目视检测:直接用人眼或使用放大倍数为6倍以下的放大镜对试件进行检测。间接目视检测:对无法直接进行观察的区域,借助各种光学仪器或设备进行直接观察,如使用反光镜、望远镜、工业内窥镜、光导纤维或其他合适的仪器进行检测。

因为我们基地有很多工况需要使用到内窥镜进行目视检测,所以今天和大家一起分享下关于内窥镜的一些知识,欢迎在评论区补充和纠正……
内窥视觉检测是一种利用工业内窥镜对容器、管道、不可拆卸设备的内部、狭小缝隙的内表面、水油等液面以下部位和特殊环境下人视力无法直接观察到的区域进行质量控制的可视检测方法。内窥视觉检测设备,亦称内窥镜,是一种多学科通用的工具,其功能是能对弯曲管道深处探查、能观察不能直视到的部位、能在密封空腔内观察内部空间结构与状态、能实现远距离观察与操作。

一、内窥镜常见种类

1.1硬性内窥视觉检测仪 (直杆式)

利用安装在一个直的不锈钢管套内的一系列透镜,或是由一束套在细钢管中的石英纤维来传送检查中拍摄的图像。在这个钢管中还安装有用来将光线从光源引导至检查点的光纤。为了便于从各个角度开展检查,刚性内视镜的检测镜头通常是活动的或可更换的。有些刚性内视镜还具有扫描控制(Scanning Control)能力,可以通过持续变化扫描方向,或是利用可调整的棱镜,在不须移动眼睛位置或转移光缆的情况下,迅速以较大的视角来进行检测工作。

工作原理:利用转像透镜光学技术来传送影像, 并由光导纤维提供传光照明。为了传送清晰图像, 该窥镜的有效不锈钢插入部分内设计若干光学元件的转像透镜系统。内置光纤把需照相光线从独立的冷光源直接传送至工作位置上。产品规格: 直径1~ 20mm、长度50~ 1000mm。

1.2纤维内窥视觉检测仪(光纤式)

软式光纤内视镜使用两组光纤光束(Fiberoptic Optical Bundle),分别是图像光纤光束和照明光纤光束,共同设置在一个可弯曲的伸入软管中。对于一般的软式光纤内视镜,主要的组成部分包括插入部分(含前端部分、弯曲部分和柔软部分)、控制部分和目镜。此外,图像传导纤维、光导纤维和检测角度控制绞线也都安装在伸入软管内。

工作原理:由高品质的传像纤维来传送图像, 通过目镜直接观察。纤维窥镜由插入部(前端部、弯曲部与柔软部)、操作部与目镜部组成。传像纤维束, 光纤及调校前端摆头角度的钢丝均全部内置。并且另配有专用的冷光源。产品规格: 直径2. 4~ 12mm、长度5~6000mm。

1.3电子视频内窥视觉检测仪(视频镜)

这类内视镜系统主要是利用超小型的电荷耦合器件(Charge CoupledDevices, CCD)来实现图像的传输,它是将物镜所获取的图像先转换成电子信号,再将其传导到图像控制器,并使图像呈现在监视器的银幕上,使检查者可通过彩色监视器观看到高分辨率的检测图像。电子图像内视镜可使用电池提供能源,其

操作使用效果要超过前述两种内视镜,并有轻巧、携带方便的优点,此外,这种内视镜的图像清晰度和工作距离均优于光纤内视镜。

工作原理:通过物镜成像传至CMOS耙面上, 然后CMOS再把光像转变成电子信号, 把数据转送至视频内窥镜控制组, 再由该控制组把影像输出至监视器或计算机上的原理。产品规格: 直径6~ 20mm、长度2~ 100m。

二、内窥镜选用依据

在使用内视镜进行检测时,首先应考虑以下几个因素,做为选用内视镜设备的依据:

  1. 检查伸入孔的大小。检查伸入孔的尺寸大小,将会限制内视镜镜管直径(或工作直径)的大小。

  2. 检测点的接近路径。如果通往检测点的接近路径是直线型的,则比较适合采用刚性内视镜来进行检测工作;如果是弯曲(或曲折)的接近通路,就必须选用软式光纤内视镜或电子图像内视镜。

  3. 检查伸入孔的位置。在检测时,必须将内视镜的物镜伸入到足够接近检测点(或受检物)的位置,才能开展检测工作。检查伸入孔的位置将决定内视镜的观测方向、接近路线和工作长度的选取。如果在检查入口没有足够的伸展空间,则检验者可能需要一个与目镜连接的调整器,以获得最合适的观测角度。

  4. 物镜到受检物的距离。无论是使用标准的还是高强度的光源,物镜到受检物之间的距离远近,都将会直接影响照明的需求量,而且,物镜也需利用最佳的视角,来获得最好的图像分辨率和最大的放大率。

  5. 缺陷的大小。受检物的缺陷大小差异很大,既有细如发丝的裂纹,也有较大的损坏裂痕。这些缺陷的尺寸大小,是选择内视镜的放大率、视角、聚焦能力和镜片分辨率的重要参考因素,以便能获得合适而清晰的缺陷图像。在通常情况下,较大的视角可以较快地扫描大的范围,并且可避免在检测时丢失部分受检物图像的情况。

  6. 检物的轮廓大小。受检物的轮廓包括整个受检物体、裂痕或裂纹,以及变形等部分的大小,这是确定视角和光源亮度的最重要因素之一。如果受检物处于检测区域的长度过长或太深,则受检物的某些部位可能会在不同的平面上,故所采用的内视镜系统必须具备足够的调焦功能,以便可以在一个固定位置上,能够很清楚地捕捉到不同距离或深度的受检物图像,并完整地传送给检验者。

  7. 光线的反射率(Reflectivity)。对于那些涂抹了碳涂料的漆黑物体表面而言,由于其光线反射率较差,因此需要较强的照明效果,才能获得较佳的受检物图像。

三、评判工业视频内窥镜

四、影响工业内窥镜设备检测的主要因素

  1. 照明条件是工业内窥镜的检测需要达到基本的条件,帮助设备更好的进行检测。一般条件下,要求内窥镜检测照明光源色温不低于5600K,照明强度不低于2600lux。在管道中进行检测时,光照条件无法达到要求。

  2. 设备的分辨率、放大倍数以及可检测最小缺陷,这些都是内窥镜自身的技术指标,可直接影响到探测的结果。

  3. 探头位置与角度通常在距离检测区域5~25mm范围内观察图像的效果最好,因此往往需要内窥镜探头尽量靠近观测点,探头与观察物平面在45゜~90゜范围内都可以达到较好的观察效果,在实际工作中是通过反复改变探头与观察点的位置与角度找到合适的观察位置,并获得最佳的检测效果。

  4. 物体表面的反射率不同的物体表面有不同的反射率,和物体的材料和表面的粗糙程度都有关系。因此,实际检测时应该根据具体的情况选择内窥镜照明的强度以便得到清晰有用的结果。

  5. 通道选择通道时应尽量靠近需要检测位置,选择进入长度最短的通道;尽量减少探头需要弯曲的次数及程度;首先考虑由上到下,由高到低的通道;优先选择宽阔的通道;推荐使用工装,保证探头在产品通道中的正确方向;应采用边观察边通过的方法在通道中行进。通道的最小直径决定了进入产品内部内窥镜探头的直径。

  6. 图像的畸变。通过透镜观察物体产生的变形现象,随着从透镜中心到边缘距离的增大,图像发生畸变。图像的畸变会对缺陷的判断及测量产生影响。直杆镜、光纤镜观察时图像的畸变较大,视频内窥镜可通过计算机进行较正。

五、内窥镜检测判定缺陷的一般规则

  1. 裂纹。当光束照射被检测物表面,观察到黑色或者亮色线条,且在一定的放大倍数下,线条有不规则边缘时,判定为裂纹。当裂纹较宽时,可测量探头的测量影响线会发生弯折。

  1. 起皮。当光束平行照射时,观察到在凸起部分背后有阴影;改变光束照射角度,则观察到表面凸起部分与周围被检测物有明显分界线,判定为起皮。

  1. 拉线和划痕。在光束照射下,观察到表面存在较规则的连续长线,判定为拉线。

  1. 凹坑凸起。光束以一定角度照射时,与周围被检物边界连接,无分界线。离光源近的部分有阴影,离光源远的地方有亮影,为凹坑。光束以一定角度照射时,与周围被检物边界连接,无分界线。凸起部分有亮影,且背后阴影为凹坑。当凹坑较深或凸起较高时,可测量探头的测量线会发生弯折。

  1. 斑点。在光束照射时,观察到与周围被检物色泽不同的光滑无凹凸表面为斑点。

  1. 腐蚀。光束照射下,观察到块状、点状不光滑表面,在一定放大倍数下轻微凹凸不平为腐蚀。

  1. 未焊透。观察到熔化金属与母材、焊缝层间有明显的分界线。

  1. 焊漏。光束以一定角度照射时,观察到与熔化金属相连,无分界线的凸起时为焊漏。

  1. 多余物。光束以任意角度照射时,存在与周围基本被检物颜色、亮度有差异的结构以外的物体为多余物。

  1. 装配缺陷。检测时观测到不符合图样技术条件的结构现象。

内容来源:论坛、设备维修服务号

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