工業(yè)內(nèi)窺鏡在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

工業(yè)內(nèi)窺鏡在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　一、目視檢測(cè)
　　
　　目視檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)的重要方法之一。它僅指用人的眼睛或借助于光學(xué)儀器對(duì)工業(yè)產(chǎn)品表面作觀察或測(cè)量的一種檢測(cè)方法，典型的是將目視檢測(cè)限制在電磁譜的可見(jiàn)光范圍之內(nèi)。
　　
　　目視檢測(cè)可分為直接目視檢測(cè)和間接目視檢測(cè)兩種檢測(cè)技術(shù)。直接目視檢測(cè)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(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)。間接目視檢測(cè)是指對(duì)無(wú)法直接進(jìn)行觀察的區(qū)域，借助各種光學(xué)儀器或設(shè)備進(jìn)行直接觀察，如使用反光鏡、望遠(yuǎn)鏡、工業(yè)內(nèi)窺鏡、光導(dǎo)纖維或其他合適的儀器進(jìn)行檢測(cè)。
　　
　　二、內(nèi)窺鏡檢測(cè)
　　
　　目視檢測(cè)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(cè)zui早是用于人體的醫(yī)學(xué)檢查，20世紀(jì)50年代開(kāi)始逐漸進(jìn)入工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，并出現(xiàn)專門的工業(yè)內(nèi)窺鏡。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)70~80年代開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)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(lái)，國(guó)內(nèi)內(nèi)窺鏡檢測(cè)己進(jìn)入了實(shí)用階段，越來(lái)越多地運(yùn)用于產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的控制，并發(fā)展成為一項(xiàng)的檢測(cè)手段。
　　
　　內(nèi)窺鏡檢測(cè)是近年來(lái)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(yīng)用的一項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)。內(nèi)窺鏡檢測(cè)需要使用工業(yè)內(nèi)窺鏡（簡(jiǎn)稱內(nèi)窺鏡）作為檢測(cè)工具，工業(yè)內(nèi)窺鏡是為了滿足工業(yè)復(fù)雜使用環(huán)境要求而專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。根據(jù)制造工世特點(diǎn)，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(jiàn)表一：

　　表一：三種類型內(nèi)窺鏡性能比較

　　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(shí)還需要考慮探頭直徑、長(zhǎng)度、可視方向、焦距等技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)由于內(nèi)窺鏡的使用環(huán)境復(fù)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(cè)對(duì)象位置及要求來(lái)確定使用內(nèi)窺鏡的種類，至少要考慮檢測(cè)的位置、方向、zui小分辨率要求、通路、測(cè)量記錄等，復(fù)雜產(chǎn)品往往要求使用多種型號(hào)配合使用。通常我們認(rèn)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(cè)范圍在500mm以內(nèi)的產(chǎn)品，適用于直孔的檢測(cè)。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(fù)雜的產(chǎn)品或需要進(jìn)行定量檢測(cè)、對(duì)比分析的場(chǎng)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(yuǎn)遜于視頻鏡，但其直徑可以制造的很細(xì)，多用于內(nèi)徑4mm以下，視頻內(nèi)窺鏡無(wú)法檢測(cè)的產(chǎn)品。
　　
　　四、影響內(nèi)窺鏡檢測(cè)的主要因素
　　
　　影響內(nèi)窺鏡檢測(cè)的主要因素有：
　　
　　1.照明條件。內(nèi)窺鏡檢測(cè)大多使用內(nèi)窺鏡自帶光源進(jìn)行照明。一般條件下，要求內(nèi)窺鏡檢測(cè)照明光源色溫不低于5600K，照明強(qiáng)度不低于2600lm。
　　
　　2.探頭位置與角度。通常在距離檢測(cè)區(qū)域5~25mm范圍內(nèi)觀察圖像的效果zui好，因此往往需要內(nèi)窺鏡探頭盡量靠近觀測(cè)點(diǎn)。探頭與觀察物平面在45゜~90゜范圍內(nèi)都可以達(dá)到較好的觀察效果，在實(shí)際工作中是通過(guò)反復(fù)改變探頭與觀察點(diǎn)的位置與角度找到合適的觀察位置，并獲得zui佳的檢測(cè)效果。
　　
　　3.通道。選擇通道時(shí)應(yīng)盡量靠近需要檢測(cè)位置，選擇進(jìn)入長(zhǎng)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(yīng)采用邊觀察邊通過(guò)的方法在通道中行進(jìn)。
　　
　　4.圖像的畸變。通過(guò)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(huì)對(duì)缺陷的判斷及測(cè)量產(chǎn)生影響。直桿鏡、光纖鏡觀察時(shí)圖像的畸變較大，視頻內(nèi)窺鏡可通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行較正。
　　
　　5.分辨率、放大倍數(shù)、可檢測(cè)zui小缺陷。這些都是內(nèi)窺鏡自身的技術(shù)指標(biāo)，可直接影響到探測(cè)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(shí)際檢測(cè)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體的情況選擇內(nèi)窺鏡照明的強(qiáng)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(yīng)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(cè)范圍：
　　
　?。?/span>1）內(nèi)腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點(diǎn)、腐蝕等缺陷。
　　
　?。?/span>2）焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等。
　　
　?。?/span>3）裝配檢查。當(dāng)有要求和需要時(shí)，使用內(nèi)窺鏡對(duì)裝配質(zhì)量進(jìn)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。
　　
　?。?/span>4）狀態(tài)檢查。當(dāng)某些產(chǎn)品（如蝸輪泵、發(fā)動(dòng)機(jī)等）工作后，按技術(shù)要求規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行內(nèi)窺檢測(cè)。
　　
　　（5）多余物檢查。檢查產(chǎn)品內(nèi)腔殘余內(nèi)屑，外來(lái)物等多余物。
　　
　　（6）尺寸測(cè)量。對(duì)需要進(jìn)行測(cè)量的尺寸，可用測(cè)量探頭進(jìn)行測(cè)量。
　　
　　六、內(nèi)窺鏡檢查與判定規(guī)則
　　
　?。?/span>1）裂紋。當(dāng)光束照射被檢測(cè)物表面，觀察到黑色或者亮色線條，且在一定的放大倍數(shù)下，線條有不規(guī)則邊緣時(shí)，判定為裂紋。當(dāng)裂紋較寬時(shí)，可測(cè)量探頭的測(cè)量影響線會(huì)發(fā)生彎折。
　　
　?。?/span>2）起皮。當(dāng)光束平行照射時(shí)，觀察到在凸起部分背后有陰影；改變光束照射角度，則觀察到表面凸起部分與周圍被檢測(cè)物有明顯分界線，判定為起皮。
　　
　?。?/span>3）拉線和劃痕。在光束照射下，觀察到表面存在較規(guī)則的連續(xù)長(zhǎng)線，判定為拉線。
　　
　?。?/span>4）凹坑凸起。光束以一定角度照射時(shí)，與周圍被檢物邊界連接，無(wú)分界線。離光源近的部分有陰影，離光源遠(yuǎn)的地方有亮影，為凹坑。光束以一定角度照射時(shí)，與周圍被檢物邊界連接，無(wú)分界線。凸起部分有亮影，且背后陰影為凹坑。當(dāng)凹坑較深或凸起較高時(shí)，可測(cè)量探頭的測(cè)量線會(huì)發(fā)生彎折。
　　
　?。?/span>5）斑點(diǎn)。在光束照射時(shí)，觀察到與周圍被檢物色澤不同的光滑無(wú)凹凸表面為斑點(diǎn)。
　　
　　（6）腐蝕。光束照射下，觀察到塊狀、點(diǎn)狀不光滑表面，在一定放大倍數(shù)下輕微凹凸不平為腐蝕。
　　
　?。?/span>7）未焊透。觀察到熔化金屬與母材、焊縫層間有明顯的分界線。
　　
　?。?/span>8）焊漏。光束以一定角度照射時(shí)，觀察到與熔化金屬相連，無(wú)分界線的凸起時(shí)為焊漏。
　　
　?。?/span>9）多余物。光束以任意角度照射時(shí)，存在與周圍基本被檢物顏色、亮度有差異的結(jié)構(gòu)以外的物體為多余物。
　　
　?。?/span>10）裝配缺陷。檢測(cè)時(shí)觀測(cè)到不符合圖樣技術(shù)條件的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。
　　
　?。?/span>11）尺寸測(cè)量。在有要求時(shí)可用測(cè)量探頭測(cè)量形位尺寸。
　　
　　七、國(guó)外目視檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)情況
　　
　　國(guó)外對(duì)目視檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂工作進(jìn)行得比較全面，應(yīng)用也比較廣泛。尤其在歐美等科技發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)目視檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究與制訂已達(dá)到較高的水平。目前美國(guó)的ASME標(biāo)準(zhǔn)、法國(guó)的RCC—M標(biāo)準(zhǔn)、英國(guó)的BSEN標(biāo)準(zhǔn)等都有目視檢測(cè)方法的具體內(nèi)容，并形成不同的標(biāo)準(zhǔn)化體系。