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日本奧林巴斯 工業(yè)內(nèi)窺鏡無損檢測(cè)診斷特點(diǎn)
使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)距離目視檢查（Remote Visual Inspection RVI),做為有效保證產(chǎn)品質(zhì)量的無損檢測(cè)手段之一， 目前已廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、電力、兵器工業(yè)、汽車制造、建筑等領(lǐng)域。工業(yè)內(nèi)窺鏡是對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部遠(yuǎn)距離檢查和人眼延伸的工具。在產(chǎn)品質(zhì)量檢查過程中，當(dāng)人眼無法觀察到的缺陷，可通過內(nèi)窺鏡的插入，來實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的觀察和判斷（例如：用內(nèi)窺鏡來檢查飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，或檢查飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)油路管道中的多余物、焊縫、裂紋、銹蝕等），工業(yè)內(nèi)窺鏡一般和光源組合起來使用，才組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。
內(nèi)窺鏡早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，早在十九世紀(jì)，就有人制造出用鏡子通過細(xì)管反射燭光的原始內(nèi)窺鏡，它允許醫(yī)生直觀的觀察病人身體內(nèi)部。早應(yīng)用于工業(yè)的內(nèi)窺鏡是用于檢查槍膛和炮筒，因此稱為管道鏡。原理很簡單，由一個(gè)空心管子和鏡子組成，第二代內(nèi)窺鏡由目鏡、傳送圖象的一組透鏡、物鏡組成，即早的硬桿鏡，同第1代的鏡子比較，圖象質(zhì)量得到大大的提高，但由于不能彎曲，只能直線觀察。
隨著纖維光學(xué)的發(fā)展，纖維鏡很快發(fā)展起來，很多醫(yī)學(xué)研究者開始用纖維纜（束）傳送光學(xué)圖象。臺(tái)柔性、可拐彎的光纖內(nèi)窺鏡是由日本奧林巴斯光學(xué)儀器廠在一九五零年*發(fā)明的，它是應(yīng)用在醫(yī)院的腸胃檢查上，因此奧林巴斯已成為內(nèi)窺鏡的始組。后來，無損工作者開始把光纖內(nèi)窺鏡應(yīng)用于機(jī)器內(nèi)部檢查。
因?yàn)楣饫w鏡直徑和光纖根數(shù)的限制，光纖鏡不如硬性鏡的圖象清晰，但它開辟了對(duì)不可見領(lǐng)域的遙視視覺檢查的新領(lǐng)域。雖然直桿硬性鏡仍在使用，但纖維鏡可解決更多的工業(yè)難題，它檢測(cè)機(jī)器內(nèi)部可免除拆卸，大大的提高了工作效率，降低了檢測(cè)成本，并可應(yīng)用于機(jī)器的例行保養(yǎng)中。
不管直桿內(nèi)窺鏡、光纖內(nèi)窺鏡都在目鏡端用眼睛觀察，由于長時(shí)間的觀察容易造成眼睛疲勞，一些開發(fā)商就在光纖鏡的目鏡位置增加攝像機(jī)的方法來把圖象顯示在監(jiān)視器上。現(xiàn)在直桿硬性鏡和光纖鏡仍采用此方法把圖象顯示在監(jiān)視器上。但由于它的笨重、體積大、連接繁瑣，逐漸被更小的圖象傳感器--即CCD所取代，它是在1970年由貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出來的，此器件可完成圖象的傳感、模擬信號(hào)的處理及信號(hào)存儲(chǔ)。CCD技術(shù)開拓了一個(gè)視頻內(nèi)窺鏡的新領(lǐng)域。使得工業(yè)檢測(cè)中的小直徑、高清晰度圖象成為可能。CCD依賴電纜線來傳送圖象，CCD成像器可生成比纖維鏡更明亮、清晰度更高的圖象，由于CCD芯片尺寸很小，因此CCD芯片可放置在小直徑鏡頭的后端，從而可以穿越很小的孔徑，它的先進(jìn)的微電子技術(shù)，可以使它象一臺(tái)*電視攝像機(jī)一樣，將圖象顯示在監(jiān)視器上，并且可以把圖象記錄下來。由于可用很小的尺寸來處理相當(dāng)數(shù)量的信息，這些微小的芯片的普及從根本上改變了視覺領(lǐng)域。CCD可以將高放大倍數(shù)的圖象顯示在監(jiān)視器上，因此，可供多人同時(shí)觀察檢測(cè)結(jié)果，視頻圖象可使檢測(cè)者看到清晰的缺陷圖象，并作出快速而準(zhǔn)確的判斷，CCD技術(shù)簡化了長距離檢測(cè)，也使圖象的計(jì)算機(jī)處理成為可能。
工業(yè)內(nèi)窺鏡（Industrial Endoscoopes）一般分為三大類：直桿硬性鏡（Borescopes）,光纖內(nèi)窺鏡（Fiberscopes）,視頻內(nèi)窺鏡(Videoscopes).
直桿硬性鏡是由一組透鏡來傳送圖象，因此成象質(zhì)量好，價(jià)格較便宜，但長度有限，不能彎曲；而光纖內(nèi)窺鏡可以在一定彎曲角度的情況下使用，相對(duì)直桿內(nèi)窺鏡長度要長得多（長可做到6M）但由于受到物鏡與目鏡間連接的光導(dǎo)纖維束數(shù)量和光纖傳速率的限制,從目鏡處接CCD攝像頭后，監(jiān)視器上的圖象清晰度一般，因此光纖鏡更適合目視觀察，并且光導(dǎo)纖維在彎曲角度過大時(shí)易折斷，使在目鏡上形成黑點(diǎn)。而視頻內(nèi)窺鏡，它是將微小CCD攝像頭直接置于探頭后端，將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用電纜線傳送圖象，通過視頻控制器在屏幕上顯示或?qū)D象存在計(jì)算機(jī)里,因此,成像質(zhì)量較高，但受到CCD攝像頭尺寸的限制，目前,內(nèi)窺鏡直徑小為5MM，是由日本奧林巴斯光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的，長可作到30M--40M。
一九九七年,日本奧林巴斯光學(xué)儀器廠在視頻內(nèi)窺鏡的基礎(chǔ)上，推出了可測(cè)量視頻內(nèi)窺鏡，采用新的立體測(cè)量（雙鏡頭模擬人眼投影）技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行視頻信號(hào)的采集和圖象處理，能夠?qū)λ^察的目標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)—點(diǎn) 長度測(cè)量（LENGTH），點(diǎn)—線 寬度測(cè)量(LINE TO POINT)，點(diǎn)—面 深度測(cè)量（DEPTH），三種測(cè)量模式，即三維測(cè)量。準(zhǔn)確度可達(dá)95%以上，因此大大擴(kuò)展了內(nèi)窺鏡檢查在無損檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。
在進(jìn)口內(nèi)窺鏡中，規(guī)格型號(hào)較全的應(yīng)屬于日本奧林巴斯光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的內(nèi)窺鏡（直桿硬性鏡、光纖內(nèi)窺鏡、電子視頻內(nèi)窺鏡、帶有三維測(cè)量功能的電子視頻內(nèi)窺鏡、帶有機(jī)械手的內(nèi)窺鏡—可把管道中的多余物取出來），直徑從0.64MM——36MM，長度從0.2M——30M，有上百個(gè)規(guī)格、型號(hào)。其品種的多樣性、產(chǎn)品的先進(jìn)性、可任意組合性、質(zhì)量的穩(wěn)定性，受到國內(nèi)外無損檢測(cè)專家的*。奧林巴斯已獲得ISO9001質(zhì)量體系任證及CE歐共體產(chǎn)品質(zhì)量任證，并獲得GE、普惠、羅·羅、CFMI、波音、美國空軍和民航系統(tǒng)的任證。
工業(yè)內(nèi)窺鏡無損檢測(cè)原理和組成（以奧林巴斯內(nèi)窺鏡為例）
一、直桿內(nèi)窺鏡
直桿內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)及原理:利用一組自聚焦棒型透鏡來傳送圖象，利用光導(dǎo)纖維來實(shí)現(xiàn)光源的傳送，在自聚焦棒型透鏡的兩端增加一個(gè)物鏡和一個(gè)目鏡，從而形成了一個(gè)直桿內(nèi)窺鏡，可通過目鏡直接觀察，外層為不銹鋼管。
主要檢查:直接對(duì)正（不需要拐彎），而插入深度較淺的位置.例如：狹窄直徑的孔洞及筆直的管道內(nèi)部，不需要拐彎的鑄模件小孔，液壓裝置及噴嘴內(nèi)部，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，槍管、炮管等。在目鏡上接上攝像頭，就可在監(jiān)視器上顯示圖象。
特點(diǎn)：圖像清晰，在目鏡上可獲得高質(zhì)量的圖象，人性化操作手柄，側(cè)視鏡頭可370°旋轉(zhuǎn)。
基本配置：直桿內(nèi)窺鏡+光源， 可實(shí)現(xiàn)基本的目視（眼睛）觀察。
選配件：直桿內(nèi)窺鏡接口，CCD攝像頭，工業(yè)級(jí)監(jiān)視器
直桿內(nèi)窺鏡分類：
1.超細(xì)直桿硬性鏡（直徑1.2MM---2.7MM） (長度96MM---188MM)
2.一般直桿內(nèi)窺鏡（直徑4.1MM---16.1MM）
== (長度330MM---1440MM)
3.視野角可變直桿內(nèi)窺鏡（45°---115°）
(直徑6MM，8MM）
(長度21MM---1440MM)
二、光纖內(nèi)窺鏡
光纖內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)和原理:通過高品質(zhì)的光導(dǎo)纖維束來傳送圖象，使用另外一組光導(dǎo)纖維束來實(shí)現(xiàn)光源的傳送，在光導(dǎo)纖維束的兩端增加一個(gè)物鏡和一個(gè)目鏡及控制部分,從而形成了一個(gè)光纖內(nèi)窺鏡，可通過目鏡直接觀察，內(nèi)窺鏡外層采用金屬編織鎢套管。每一部光纖內(nèi)窺鏡包括插入部（含有先端部、彎曲部、柔軟部），操作部（調(diào)校探頭角度的控制裝置），目鏡部。
主要檢查：供/排水管道內(nèi)部、汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部、發(fā)動(dòng)機(jī)油路管道、燃燒室、電廠熱交換管、冷凝管、管壁內(nèi)部的焊縫/點(diǎn)檢查，國防安檢及人眼不易抵達(dá)的地方。
特點(diǎn)：采用高密度光導(dǎo)纖維束，提供既清晰明亮，又是世界上高析像力的纖維圖象，采用逐漸變軟的TF管（由目鏡到物鏡逐漸變軟，）以便于插入管道中打彎，增強(qiáng)了內(nèi)窺鏡的可插入性，前端部分可四方向彎曲120°組合起來可實(shí)現(xiàn)360°觀察，探頭可換不同視野/向的探頭，探頭防水、防油。
基本配置：光纖內(nèi)窺鏡+光源，可實(shí)現(xiàn)基本的眼睛觀察功能。
選配件：內(nèi)窺鏡同CCD攝像頭的接口，CCD攝像頭，工業(yè)監(jiān)視器，抓取工具等。
光纖內(nèi)窺鏡分類：
1．超細(xì)光纖鏡（直徑0.64MM）
（長490MM—990MM）
2．普通光纖鏡 （直徑2.4MM—13MM）
（長600MM—6000MM）
二、電子視頻鏡
電子視頻鏡結(jié)構(gòu)及成像原理：把微小的CCD攝像頭直接置于物鏡后端，通過CCD把光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用電纜來把信號(hào)傳送給控制器，把圖象顯示在屏幕上，利用光導(dǎo)纖維來實(shí)現(xiàn)光源的傳送。
內(nèi)窺鏡外層采用金屬鎢編織網(wǎng)，且采用TF管（逐漸變軟管）方便插入并可把圖象存入計(jì)算機(jī)，也可對(duì)圖象進(jìn)行三維測(cè)量，含有便攜箱和充電系統(tǒng)，可不用交流電源在野外工作，可配抓取工具（五種：腭魚夾，三爪夾，磁鐵，二線抓取物，四線抓取物），對(duì)管道中的多余物進(jìn)行抓取。因此，電子視頻鏡目前已是配置全，功能多，使用方便，圖象清晰度高的電子視頻鏡。缺點(diǎn)：內(nèi)窺鏡直徑無法小于5MM，對(duì)于孔徑小于5MM的小孔無法觀察。
主要檢查：管道內(nèi)表面、汽車缸體內(nèi)表面、噴油嘴、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢查、發(fā)動(dòng)機(jī)油路管檢查、燃燒室、電廠熱交換管、冷凝管、管壁內(nèi)部的焊縫/點(diǎn)檢查，國防安檢及人眼不易抵達(dá)的地方。
特點(diǎn)：便攜性好，清晰度高，色彩真實(shí)，可對(duì)缺陷進(jìn)行三維測(cè)量，內(nèi)含計(jì)算機(jī)，可對(duì)圖象進(jìn)行存儲(chǔ)，可同計(jì)算機(jī)相聯(lián)接，是目前流行的一款內(nèi)窺鏡。內(nèi)窺鏡防水/油，可存儲(chǔ)JPG格式的數(shù)字圖象及聲音注釋，探頭可自動(dòng)對(duì)焦，光源可自動(dòng)調(diào)節(jié)光源亮度。
電子視頻鏡基本配置：內(nèi)窺鏡+光源+控制器+工業(yè)監(jiān)視器
選配件：DSM—2測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量探頭，計(jì)算機(jī)，抓取工具等。
電子視頻鏡分類：
1．不可測(cè)量的電子視頻鏡 （內(nèi)窺鏡,光源,控制器，
監(jiān)視器，抓取工具）
2．可測(cè)量的電子視頻鏡(內(nèi)窺鏡,光源,控制器，監(jiān)視器，DSM— 2三維測(cè)量及數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)，測(cè)量探頭，抓取工具等)
三、第七代便攜式、可測(cè)量立體、數(shù)碼內(nèi)窺鏡：
- 第七代便攜式可測(cè)量三維立體數(shù)碼內(nèi)窺鏡，通過連接立體測(cè)量探頭和頭戴立體監(jiān)視器來實(shí)現(xiàn)真正的三維立體觀察和三維立體測(cè)量，通過USB接口連接，可實(shí)時(shí)的把內(nèi)窺鏡的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，也可在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)控制內(nèi)窺鏡的操作。
- 輕巧的操作手柄僅有手機(jī)大小（僅重160克），但卻擁有了所有操作功能，可以記錄圖像、聲音,，可定格圖象，圖像可3倍連續(xù)放大，圖象連續(xù)數(shù)碼放大后*的旋轉(zhuǎn)盤功能，放大后看不到的的部分可以找到，可中心復(fù)位，而不需要左/右/上/下 擺動(dòng)，探頭彎曲可鎖定，對(duì)圖象進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，包括：長、寬、高、面積、曲線、曲面。 手柄上還可以單手指電動(dòng)360°環(huán)繞導(dǎo)向，探頭端部彎曲150°以上，探頭轉(zhuǎn)動(dòng)控制采用阻尼電動(dòng)操作，沒有滯后。這種手柄設(shè)計(jì)（手柄，顯示器分離）與以往的產(chǎn)品相比，輕巧，多功能，易操作，手柄可隨時(shí)拿在手上，實(shí)現(xiàn)手柄的輕巧操作，不用顧慮因手柄太重而帶來的工作疲勞。
- 內(nèi)窺鏡采用TFT設(shè)計(jì)(由鏡子的端部到根部逐漸變硬設(shè)計(jì)，可提高插入性，避免在管道中打彎),
外層采用金屬物編織，提高了耐磨性，探頭采用鈦合金，探頭端部采用1/6英寸彩色CCD攝像頭，可自動(dòng)對(duì)焦，輸出的圖像為數(shù)字化真彩圖像，內(nèi)窺鏡的工作溫度為 -25°--80°，內(nèi)窺鏡防水、防油，內(nèi)窺鏡上帶有標(biāo)尺，可知道內(nèi)窺鏡深入腔體多少米。
- 顯示器是5.6英寸高清晰度液晶便攜顯示器,亮度可調(diào)，視頻信號(hào)分辨率為500線以上，配有遮光罩,即使您在陽光下，也可實(shí)現(xiàn)輕松觀察,顯示器可以支在主機(jī)上,通過2級(jí)拉桿，高度可達(dá)1m,也可以固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上,方便工作。另外，廠家還可供用戶選配頭戴式背投顯示器，觀察效果相當(dāng)于42英寸背投效果，若與立體測(cè)量探頭一起使用可實(shí)現(xiàn)真正的三維立體觀察。
- 光源為金屬鹵素?zé)簦敵稣斩葹?000流明以上，色溫為7000K,連續(xù)使用壽命為300小時(shí)以上，亮度可自動(dòng)調(diào)節(jié),在亮度不足的地方，也可通過CCD自動(dòng)/手動(dòng)延時(shí)曝光來提高被測(cè)物的亮度。
- 缺陷的測(cè)量和存儲(chǔ)，OLYMPUS測(cè)量采用仿生學(xué)的原理，模仿人的兩只眼睛在缺陷上直接選點(diǎn)測(cè)量，而不需對(duì)陰影線，避免因陰影線太粗而帶來的誤差，可以測(cè)量長度，深度，面積，距離（點(diǎn)到線距離），曲線長度等,可自動(dòng)找出凹面中低點(diǎn)的位置。測(cè)量平均精度高達(dá)96%以上；機(jī)器內(nèi)置32M存儲(chǔ)卡，可存標(biāo)準(zhǔn)JPEG靜止圖像300幅，也可記錄移動(dòng)圖像1分鐘，通過USB接口可把內(nèi)窺鏡上的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上或發(fā)送E-MAIL到計(jì)算機(jī)上。
7. 為了配合某些用戶實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，OLYMPUS廠家還推出了強(qiáng)大的專業(yè)檢查管理軟件，可以在電腦上實(shí)現(xiàn)重復(fù)測(cè)量，制作檢測(cè)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理。發(fā)送電子郵件等功能。
8. 主機(jī)可接110V和220V交流電壓，可接飛機(jī)交流電源/直流電源,也可接電池。
9. 系統(tǒng)為一體機(jī)，不需復(fù)雜接線，連線接電源即可使用。系統(tǒng)箱為旅行箱式，帶萬向輪，機(jī)箱為抗撞擊,防震(4腳有減震器)設(shè)計(jì)，內(nèi)窺鏡為內(nèi)盤轉(zhuǎn)式分置存放,不會(huì)損壞鏡體本身。便攜箱外形尺寸508MM（長）*290MM（寬）*528MM（高）,重22公斤。
10. 內(nèi)窺鏡輸出有：BNC端子、S端子、USB接口、RCA聲音輸出接口，USB接口可直接與電腦連接實(shí)現(xiàn)電腦觀察，在電腦上也可以對(duì)操作手柄進(jìn)行操作，以上內(nèi)窺鏡的各種功能可以在現(xiàn)場(chǎng)檢查中實(shí)現(xiàn)，也可以回到辦公室后做后期處理。