工業(yè)內(nèi)窺鏡在工業(yè)領(lǐng)域中應用的初步調(diào)研
一、目視檢測
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(chǎn)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(nèi)。
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(shù)。直接目視檢測是指直接用人眼或使用放大倍數(shù)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(shè)備進行直接觀察,如使用反光鏡、望遠鏡、工業(yè)內(nèi)窺鏡、光導纖維或其他合適的儀器進行檢測。
二、內(nèi)窺鏡檢測
目視檢測的儀器種類繁多,工業(yè)內(nèi)窺鏡是其中之一。內(nèi)窺鏡的檢測zui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(lǐng)域,并出現(xiàn)專門的工業(yè)內(nèi)窺鏡。國內(nèi)在20世紀70~80年代開始從國外引進工業(yè)內(nèi)窺鏡產(chǎn)品,主要用于航空航天產(chǎn)品內(nèi)部多余物控制及一些零部件的質(zhì)量檢查。近年來,國內(nèi)內(nèi)窺鏡檢測己進入了實用階段,越來越多地運用于產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的控制,并發(fā)展成為一項的檢測手段。
內(nèi)窺鏡檢測是近年來隨著內(nèi)窺鏡生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展而逐漸得到廣泛應用的一項檢測技術(shù)。內(nèi)窺鏡檢測需要使用工業(yè)內(nèi)窺鏡(簡稱內(nèi)窺鏡)作為檢測工具,工業(yè)內(nèi)窺鏡是為了滿足工業(yè)復雜使用環(huán)境要求而專業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的。根據(jù)制造工世特點,我們一般把內(nèi)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(nèi)窺鏡性能比較
直桿鏡
光纖維
視頻鏡
結(jié)構(gòu)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(shù)量的影響,有蜂窩現(xiàn)象
好
成像原理
光學成像
光學成像
CCD數(shù)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(zhì)
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zui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(tǒng)
可后裝圖像采集系統(tǒng)
可直接進行圖像存儲處理
產(chǎn)品價格
低
較高
很高
三、內(nèi)窺鏡選用
內(nèi)窺鏡的種類較多,不同種類內(nèi)窺鏡適用范圍不同。除了要考慮內(nèi)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(shù)指標,同時由于內(nèi)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(jù)具體的檢測對象位置及要求來確定使用內(nèi)窺鏡的種類,至少要考慮檢測的位置、方向、zui小分辨率要求、通路、測量記錄等,復雜產(chǎn)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(nèi)的產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品或需要進行定量檢測、對比分析的場合,但由于制造技術(shù)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(nèi)徑4mm以下,視頻內(nèi)窺鏡無法檢測的產(chǎn)品。
四、影響內(nèi)窺鏡檢測的主要因素
影響內(nèi)窺鏡檢測的主要因素有:
1. 照明條件。內(nèi)窺鏡檢測大多使用內(nèi)窺鏡自帶光源進行照明。一般條件下,要求內(nèi)窺鏡檢測照明光源色溫不低于5600K,照明強度不低于2600lm。
2. 探頭位置與角度。通常在距離檢測區(qū)域5~25mm范圍內(nèi)觀察圖像的效果 ,因此往往需要內(nèi)窺鏡探頭盡量靠近觀測點。探頭與觀察物平面在45゜~90゜范圍內(nèi)都可以達到較好的觀察效果,在實際工作中是通過反復改變探頭與觀察點的位置與角度找到合適的觀察位置,并獲得*的檢測效果。
3. 通道。選擇通道時應盡量靠近需要檢測位置,選擇進入長度zui短的通道,盡量減少探頭需要彎曲的次數(shù)及程度;首先考慮由上到下,由高到低的通道;優(yōu)先選擇寬闊的通道;推薦使用工裝,保證探頭在產(chǎn)品通道中的正確方向;應采用邊觀察邊通過的方法在通道中行進。
4. 圖像的畸變。通過透鏡觀察物體產(chǎn)生的變形現(xiàn)象,隨著從透鏡中心到邊緣距離的增大,圖像發(fā)生畸變。圖像的畸變會對缺陷的判斷及測量產(chǎn)生影響。直桿鏡、光纖鏡觀察時圖像的畸變較大,視頻內(nèi)窺鏡可通過計算機進行較正。
5. 分辨率、放大倍數(shù)、可檢測zui小缺陷。這些都是內(nèi)窺鏡自身的技術(shù)指標,可直接影響到探測的結(jié)果。
6. 物體表面的反射率。不同的物體表面有不同的反射率,和物體的材料和表面的粗糙程度都有關(guān)系。因此,實際檢測時應該根據(jù)具體的情況選擇內(nèi)窺鏡照明的強度以便得到清晰有用的結(jié)果。
五、內(nèi)窺鏡工業(yè)領(lǐng)域中的應用
在QJ2859—1996《工業(yè)內(nèi)窺鏡操作使用方法與判定規(guī)則》中給出了工業(yè)內(nèi)窺鏡的檢測范圍:
(1)內(nèi)腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。
(2)焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等。
(3)裝配檢查。當有要求和需要時,使用內(nèi)窺鏡對裝配質(zhì)量進行檢查;裝配或某一工序完成后,檢查各零、部組件裝配位置是否符合圖樣或技術(shù)條件的要求;是否存在裝配缺陷。
(4)狀態(tài)檢查。當某些產(chǎn)品(如蝸輪泵、發(fā)動機等)工作后,按技術(shù)要求規(guī)定的項目進行內(nèi)窺檢測。
(5)多余物檢查。檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余內(nèi)屑,外來物等多余物。
(6)尺寸測量。對需要進行測量的尺寸,可用測量探頭進行測量。