Огляд технічних ендоскопів - їх види і застосування

Візуальний НК основних матеріалів, зварних з'єднань і виробів проводиться неозброєним оком або з застосуванням оптичних приладів: луп, мікроскопів і візуально-оптичних приладів для контролю віддалених або прихованих об'єктів - ендоскопів, перископічних дефектоскопів. дзеркал, зорових труб і ін.

Мета даної статті - ознайомити Новомосковсктелей з ендоскопії. Згідно ГОСТ 24521-80 "Контроль неруйнівний оптичний. Терміни та визначення ", ендоскоп - це оптичний прилад, який має освітлювальну систему і призначений для огляду внутрішніх поверхонь об'єкта контролю.

Для початку необхідно внести ясність в термінологію. З усього розмаїття ендоскопів, бороскопів, фіброскопов, цистоскопії, гастроскопії і т. Д. Виділимо термін ендоскоп як визначальний. У перекладі з грецької endon - всередині і skopeo - розглядати. Ендоскопи поділяються на гнучкі та жорсткі. Бороскоп (borescope) в іноземній літературі - це або загальна назва ендоскопів, яких жорстких ендоскопів. Фіброскоп, флексоскоп - англомовні назви гнучких ендоскопів від fiber - волокно, flexible - гнучкий. Все решта - це назви медичних приладів, що мають в своєму складі ендоскоп і призначених для конкретних цілей: гастроскоп - огляд шлунка, бронхоскоп - огляд бронхів і т. Д. Тому застосовувати в техніці подібні назви дещо некоректно, при тому, що часто різні назви увазі один і той же ендоскоп, але з різним додатковим устаткуванням.

жорсткі ендоскопи

Жорсткий ендоскоп (оптична трубка) складається з візуальної та освітлювальної системи. Візуальна система складається з линзовой, стрижневий або градієнтної оптики, яка укладена у внутрішню металеву трубку. Освітлювальна система складається з оптичного волокна, яке розташоване між двома металевими трубками: зовнішньої і внутрішньої.

Жорсткі ендоскопи характеризуються чотирма основними параметрами: діаметром робочої частини, довжиною робочої частини, кутом напряму спостереження і кутом поля зору.

Найбільш поширені діаметри робочої частини 1,7; 2; 2,7; 4; 6; 8 і 10 мм. Довжина жорстких ендоскопів зазвичай знаходиться в межах від 100 до 1000 мм і змінюється з кроком 200 - 300 мм. Основні кути напряму спостереження 0, 30, 4S, 7S, 90 і 110 °. Кут напряму спостереження може бути і плавно змінним в ендоскопах з хитною призмою - від 30 до 110 °. Кут поля зору, як правило, варіюється від S0 до 90 °. При цьому необхідно враховувати, що збільшення поля зору призводить до зменшення деталізації, т. Е. Можна бачити багато і дрібно або мало і крупно.

Основна перевага жорстких ендоскопів - висока роздільна здатність - до 2S ліній на міліметр.

гнучкі ендоскопи

Не завжди можна безпосередньо отримати доступ до об'єкта або сам об'єкт має складну геометрію, наприклад, газотурбінні, електричні двигуни, турбогенератори, котли, теплообмінники, труби водопостачання, каналізації, промислові комунікації. В цьому випадку для візуального контролю застосовують гнучкі ендоскопи.

У гнучких ендоскопах візуальна система і система передачі світла складаються з волоконної оптики, змонтованої всередині гнучкої трубки з керованим дистальним кінцем.

Канал для передачі зображення являє собою лінзовий об'єктив, який будує зображення досліджуваного об'єкта на торці кабелю для передачі зображення. Далі зображення передається по кабелю, що складається з великого числа волокон товщиною 10-12 мкм. Розташування торців волокон на вході кабелю точно має відповідати їх розташуванню на виході, т. Е. Має бути регулярна укладка. Зображення, отримане на кінці кабелю, розглядається через окуляр, що має діоптрійну зрушення для підстроювання під очі.

Канал для передачі світла являє собою, як правило, светорассеивающую лінзу, вклеєну в головку приладу, світловолоконних джгут з нерегулярно укладеними волокнами товщиною 2S мкм. Кінець світловолоконних джгута вмонтований в спеціальний наконечник, що підключається до освітлювачів.

Гнучкі ендоскопи мають керований дистальний кінець, згинається в одній або двох площинах. Як правило, це визначається діаметром робочої частини. Зазвичай в ендоскопах малого діаметра (6 мм і менше) вигин здійснюється в одній площині, а в більших - в двох. У ендоскопах різних виробників кут вигину буває від 90 до 180 °. До того ж ендоскопи можуть комплектуватися насадками або об'єктивами бокового спостереження. Це важливо, якщо є необхідність оглядати, наприклад, стінки труб малого діаметра, де вигин дистального кінця неможливий.

Ендоскопи можуть мати канал для гнучкого інструменту при необхідності здійснення маніпуляцій, наприклад, захоплення предметів, взяття проби і т. Д.

Основним недоліком гнучких ендоскопів в порівнянні з жорсткими є більш низька роздільна здатність.

При виборі гнучкого ендоскопа керуються двома основними параметрами: діаметром та довжиною робочої частини. Найбільш поширені діаметри 4, 6, 8 і 10 мм. Останнім часом провідні виробники пропонують гнучкі ендоскопи діаметром робочої частини від 0,5 до 2 мм. Довжини робочої частини змінюються від 500 до 3000 мм з кроком, як правило, 500 мм. Кут поля зору становить 50-60 °. При необхідності він може бути збільшений до 90 100 °.

Зазвичай гнучкі ендоскопи мають герметичну маслобензостойких робочу частину з покриттям з нержавіючої сталі.

освітлювачі

Для якісного візуального контролю об'єктів необхідно їх хороше освітлення. У ендоскопах для цієї мети служить система передачі світла, що працює спільно з потужним джерелом, званим освітлювачем.

Освітлювачі в залежності від типу лампи, бувають галогенні, металлогаллоідние і ксенонові.

У галогенних освітлювачах. як правило, використовують 100 або 150 Вт галогенні лампи. Основна перевага - дешевизна.

Недоліки - високе енергоспоживання при відносно невисокому світловому потоці, малий термін служби лампи (близько 50 год) і зміщений в жовту область спектр.

Металлогаллоідние освітлювачі мають 24 Вт лампу. Вони значно дорожче галогенних, проте мають ряд переваг: низьке енергоспоживання при світловому потоці, порівнянному з 200 Вт галогенною лампою; тривалий термін служби лампи - 600-800 ч; спектр, наближений до природного білому світу. Дані освітлювачі є найбільш переважними для застосування з технічними ендоскопами.

Ксенонові освітлювачі - найбільш потужні освітлювальні системи, але і найдорожчі. Вони знаходять невелике застосування.

Області застосування ендоскопів

Основне призначення ендоскопів - швидке і високоякісне візуальне дослідження важкодоступних порожнин машин і механізмів без їх розбирання. Нижче наведені найбільш наочні приклади по галузям.

Електроенергетика - для контролю стану теплотехнічного, електричного та інших видів обладнання електростанцій. Наприклад, для контролю стану внутрішньовальних охолоджуючих каналів, обмоток електрогенераторів і трансформаторів, внутрішніх стінок труб.

Водопостачання і каналізація - для виявлення розривів, корозії, засмічень, тріщин і сторонніх предметів в трубах і баках, контролю стану проточної частини насосних систем.

Металургійна промисловість - для технічного обслуговування засобів виробництва, наприклад, огляду вузлів печей, а також для контролю якості виливків.

Авіаційна та космічна промисловість - для контролю стану силових елементів корпусних конструкцій, стін баків, лопаток газових турбін і компресорів, обичайок, розпилювачів, форсунок камер згоряння, а також при розробці, доведенні та виробництві ракетних двигунів і пневмогідросистем.

Машинобудування - для контролю якості виготовлення і перевірки технічного стану різних вузлів і деталей машин, наприклад, порожнин прес-форм, деталей механічних передач, підшипників, трубопроводів, порожнин паяних і зварних конструкцій.

Служби забезпечення безпеки, митниця - для швидкого пошуку вибухових пристроїв, наркотиків, зброї, контрабанди, для огляду вмісту непрозорою тари без її розтину і для ряду інших спеціальних цілей.

Архітектура і будівництво - для перевірки стану силових елементів перекриттів, внутрішніх порожнин, арматури і гідроізоляції стін, стану трубопроводів, а також при архітектурному моделюванні.

Газоперекачувальні станції - для контролю стану лопаток, камер згоряння, паливної системи та інших вузлів газоперекачувальних агрегатів, перевірки на наявність ерозії, корозії, відкладень і втомних тріщин в кранах, засувках, трубопроводах, сепараторах і інших вузлах.

Хімічна та нафтохімічна промисловість - для проведення систематичних і аварійних оглядів трубопроводів, посудин високого тиску, теплообмінників, вузлів пневмогідроавтоматікі та інших апаратів.

Автомобільна промисловість - для контролю якості виготовлення і складання двигунів, наприклад, якості очищення виливків від стрижнів, для контролю гідропневмосистем, якості зварювання і фарбування. В експлуатації - контроль стану клапанів, гільз циліндрів, зубів шестерень, корозії деталей кузова.

Залізничний і морський транспорт - для огляду дизельних і електричних двигунів, генераторів, трансформаторів і інших агрегатів і вузлів.

Електронна промисловість - для контролю і забезпечення якості виробництва і збірки електронних пристроїв.

Наука і освіта - для спостереження за тваринами і комахами, досліджень кореневої системи рослин і т. Д. Для проведення археологічних та пошукових робіт, обстеження внутрішніх порожнин статуй і пам'ятників.

висновок

Серед вітчизняних виробників можна відзначити компанію Оптимед (Санкт-Петербург), що має великий досвід в розробці та виробництві гнучких і жорстких ендоскопів.