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工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途

2022-05-09 14:21:43

上個世紀20年代，基于光學成像的巧妙之處，金屬桿形狀的直桿內(nèi)窺鏡引起了檢測者的關注，人們發(fā)現(xiàn)了這種來自希臘詞語“往里看”（Endoscopy）的工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途：不僅可以檢查汽輪機內(nèi)的缺陷（如下圖所示），而且可以擴展到其他領域查看人眼本來看不到的區(qū)域。

網(wǎng)絡圖片：早期使用內(nèi)窺鏡檢查汽輪機

作為內(nèi)窺探查的源頭，檢查者希望探查的設備問題，有相當一部分都體現(xiàn)為材質(zhì)的不連續(xù)性，例如：裂紋、腐蝕、凹坑等，而這些可能是加工產(chǎn)生的，也可能是在役使用過程中受環(huán)境或負載影響而產(chǎn)生的。磁粉檢測和液體滲透檢測擅長發(fā)現(xiàn)表面開口的不連續(xù)缺陷，而超聲波測試和射線照相檢測則是對體積缺陷敏感的檢測技術，對材料內(nèi)部的不連續(xù)檢測更有效。但是這些檢測技術往往都無法兼顧：直觀性和對設備內(nèi)部探查的能力，而這恰恰是內(nèi)窺檢測的優(yōu)勢，也是工業(yè)內(nèi)窺鏡多種多樣用途的基礎。

在過去的百年間，工業(yè)內(nèi)窺鏡有了長足的發(fā)展，從光學內(nèi)窺鏡跨入了電子內(nèi)窺鏡（工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡）的時代，籠統(tǒng)地說，工業(yè)內(nèi)窺鏡可以做的事情似乎并沒有什么改變，依然是輔助人類將“不可見”變?yōu)椤翱梢姟保侨绻M一步地細化分析，工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途已經(jīng)得到了更大的擴展，遠遠超出了最初使用直桿鏡觀察汽輪發(fā)動機軸類鍛件的應用。

工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途

下面一起了解工業(yè)內(nèi)窺鏡能夠幫助我們做些什么？工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途有哪些？

1. 檢查設備內(nèi)表面的狀況。隨著零部件、設備的復雜度以及精密度的提升，沒有瑕疵的外觀并不能保證質(zhì)量，內(nèi)部的精益求精才是質(zhì)量控制的核心；另一方面，在零部件或者設備投入使用后，其內(nèi)表面逐漸出現(xiàn)的缺陷是安全隱患的直觀表現(xiàn)，更值得關注。因此，觀察設備內(nèi)表面的狀況，是工業(yè)內(nèi)窺鏡在質(zhì)量控制和缺陷檢測方面的重要用途，例如：精密鑄造件內(nèi)部毛刺、加砂情況，燃機內(nèi)部燒蝕、裂紋等，風電齒輪箱內(nèi)部的磨損等，都可以通過內(nèi)窺鏡直觀地發(fā)現(xiàn)。

2. 裝配檢查。模塊化的設計理念，使得裝配環(huán)節(jié)無可避免，然而對于大型設備來說，部件之間的對接區(qū)域往往不是暴露在外部的，也難以從其他角度觀察到，裝配人員大多時候只能采用“盲裝”的方式，憑借個人的經(jīng)驗，或者是利用一些機械定位的技術。裝配過程的不可視，不僅影響裝配效率，而且錯誤的對位可能造成接口元器件的損傷。而利用工業(yè)內(nèi)窺鏡纖細的插入管可以將攝像頭設置在對接區(qū)域，輔助裝配人員實時看到裝配進展，從而進行裝配位置、角度、速度的調(diào)整，使得裝配做到快捷、無損傷。

3. 測量物理量。直觀內(nèi)窺觀察的核心是發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部的問題，測量則可以輔助檢測者分析這些問題的具體情況。例如：查找到缺陷后，可以測量對應的長度、面積、深度等物理量，以量化的方式描述缺陷的現(xiàn)狀；對于航空發(fā)動機葉片與機匣之間的距離，同樣可以通過測量獲得精準的數(shù)值，為優(yōu)化發(fā)動機性能提供數(shù)據(jù)支撐；再如為了檢驗套筒灌漿后預制構件間的連接強度，可以在灌漿前后用內(nèi)窺鏡測量鋼筋插入深度以及灌漿高度。而這些測量都發(fā)生在設備或工件內(nèi)部，是傳統(tǒng)測量工具所不勝任的。

4. 原位處理。設備或工件內(nèi)部雖然在外殼的保護之下，但是并不代表風平浪靜，除了前面提及的滋生缺陷外，還可能有其他需要發(fā)現(xiàn)并處理的現(xiàn)象，例如：被動吸入發(fā)動機內(nèi)部的異物，不夠理想的葉片形狀等，使用工業(yè)內(nèi)窺鏡可以在不拆卸的前提下，在一些附加工具的配合下，實現(xiàn)對這些問題的原位處理，例如：利用機械手抓取異物、利用打磨工具進行葉片打磨等。

工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途

人們希望不解體即可直觀了解設備工件內(nèi)部狀況的需求，促成了工業(yè)內(nèi)窺鏡的誕生，也決定工業(yè)內(nèi)窺鏡的工作原理：利用微型成像裝置“潛入”人眼看不到的區(qū)域捕獲影像、并反饋給檢測者從而實現(xiàn)可視化。在可視化的基礎上，工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途應運而生：發(fā)現(xiàn)缺陷、裝配檢查、測量物理量、以及一些力所能及的原位處理。

“人眼看不到”是很多檢測工作的難點，內(nèi)窺檢測技術早已突破了這一難關，隨著技術的進步，我們有理由相信：工業(yè)內(nèi)窺鏡的用途還有很大的挖掘空間，能夠幫助人類完成的事情也遠遠不止本文介紹的這些。