工業(yè)內窺鏡在工業(yè)領域中應用的初步調研
目視檢測是無損檢測的重要方法之一。它僅指用人的眼睛或借助于光學儀器對工業(yè)產品表面作觀察或測量的一種檢測方法,典型的是將目視檢測限制在電磁譜的可見光范圍之內。
目視檢測可分為直接目視檢測和間接目視檢測兩種檢測技術。直接目視檢測是指直接用人眼或使用放大倍數為6倍以下的放大鏡對試件進行檢測。間接目視檢測是指對無法直接進行觀察的區(qū)域,借助各種光學儀器或設備進行直接觀察,如使用反光鏡、望遠鏡、工業(yè)內窺鏡、光導纖維或其他合適的儀器進行檢測。
二、內窺鏡檢測
目視檢測的儀器種類繁多,工業(yè)內窺鏡是其中之一。內窺鏡的檢測最早是用于人體的醫(yī)學檢查,20世紀50年代開始逐漸進入工業(yè)檢測領域,并出現專門的工業(yè)內窺鏡。國內在20世紀70~80年代開始從國外引進工業(yè)內窺鏡產品,主要用于航空航天產品內部多余物控制及一些零部件的質量檢查。近年來,國內內窺鏡檢測己進入了實用階段,越來越多地運用于產品生產質量的控制,并發(fā)展成為一項專用的檢測手段。
內窺鏡檢測是近年來隨著內窺鏡生產制造技術的發(fā)展而逐漸得到廣泛應用的一項檢測技術。內窺鏡檢測需要使用工業(yè)內窺鏡(簡稱內窺鏡)作為檢測工具,工業(yè)內窺鏡是為了滿足工業(yè)復雜使用環(huán)境要求而專業(yè)設計生產的。根據制造工世特點,我們一般把內窺鏡分為直桿鏡、光纖鏡、視頻鏡三種類型。三種類型的性能比較見表一:
表一:三種類型內窺鏡性能比較
直桿鏡 | 光纖維 | 視頻鏡 | |
結構特點 | 簡單 | 簡單 | 復雜 |
功能 | 少 | 少 | 多 |
彎曲度 | 不可彎曲 | 可彎曲 | 可彎曲 |
成像效果 | 好 | 受光纖數量的影響,有蜂窩現象 | 好 |
成像原理 | 光學成像 | 光學成像 | CCD數字成像 |
圖像信號 | 光學信號 | 光學信號 | 電子信號 |
圖像傳遞介質 | 玻璃透鏡 | 柔性光導纖維 | 電線 |
耐用性 | 好 | 差 | 較好 |
可換鏡頭 | 不可換 | 可換 | 多種鏡頭互換 |
可視角度 | 一般在0°~90° | 0° | 在0°~90° |
探頭最小直徑 | 在1mm以下 | 在1mm以下 | 一般在4mm以上 |
探頭長度 | 一般較短,小于500mm。有些可以采用多桿組接,長度可達10m | 較長,一般在 1~2m | 很長,可達20m |
耐用性 | 較好 | 差 | 很好 |
測量功能 | 無法進行 | 無法進行 | 可使用測量探頭對長度深度進行直接測量 |
圖像存儲處理 | 后裝圖像采集系統 | 可后裝圖像采集系統 | 可直接進行圖像存儲處理 |
產品價格 | 低 | 較高 | 很高 |
內窺鏡的種類較多,不同種類內窺鏡適用范圍不同。除了要考慮內窺鏡的類型外,在具體選用時還需要考慮探頭直徑、長度、可視方向、焦距等技術指標,同時由于內窺鏡的使用環(huán)境復雜,需要考慮其防水、防油、耐腐蝕、耐磨等性能。通常要根據具體的檢測對象位置及要求來確定使用內窺鏡的種類,至少要考慮檢測的位置、方向、最小分辨率要求、通路、測量記錄等,復雜產品往往要求使用多種型號配合使用。通常我們認為:直桿鏡使用方便、耐用、成像效果好,多用于不需要彎曲,檢測范圍在500mm以內的產品,適用于直孔的檢測。視頻鏡功能多,使用靈活,可靠性高,適用性廣,適用于各種內部結構復雜的產品或需要進行定量檢測、對比分析的場合,但由于制造技術的原因,探頭上的CCD芯片不可能造得很小,使探頭直徑難以小于4mm。視頻鏡可取代直桿鏡、光纖鏡使用。光纖鏡易損壞,使用壽命短,且清晰度較差,成像效果及彎曲性能遠遜于視頻鏡,但其直徑可以制造的很細,多用于內徑4mm以下,視頻內窺鏡無法檢測的產品。
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