技术文章
工业视频内窥镜检测设备技术的发展历程

 

 

一、工业视频内窥镜发展历程

在采取了视情维修并尽可能延长在翼时间后,大量的飞机和发动机的部件已不再是定期,而只有在必要时才被拆卸下来修理。此时,无损检测(NDT)或远距离可视检测(RVI)设备,为维修人员提供了巨大的帮助。

远距离可视检测工具统称为工业内窥镜,其在飞机维修领域的应用已有几十年的历史,一般可以分为硬管内窥镜(孔探仪)、光纤内窥镜和视频内窥镜 3种。

硬管内窥镜是一个钢制的光学仪器,用于可直线进入的目标区域内的检测,硬管内窥镜观测到的图像通过反射镜传输至目镜或照相机。

与硬管内窥镜不同,光纤内窥镜可以弯曲地通过管路和通道,进入硬管内窥镜无法到达的区域进行检测。一部分光导纤维将照明光传输至光纤镜的末端,照亮检测区域,其他的光导纤维将观测到的图像传回,检测者可以通过目镜或是照相机的显示器看到这些图像。有些光纤内窥镜配有控制装置和铰接结构,用户可以控制它们以任意角度进入待检测区。

20世纪 80年代开始,视频技术引入到工业内窥镜中,使视频内窥镜成为工业内窥镜领域最先进的设备。在检测端(物镜端)安装一个非常小的照相机,就可以将该区域的视频通过 CCD成像并实时显示在一台综合视频监视器上。除了图像质量优于光纤镜,其最大的优点是可对检测区图像进行采集、存储和加工处理,并与多个用户分享检测结果。

 

一、在维修领域的应用

工业内窥镜设备在航空维修领域的应用可分为 3类:发动机检查、机体检查和外来物损伤检查。

1、机体检查中,工业内窥镜主要针对前缘襟翼直角杠杆、电缆附件、软管和电线的连接部件、翼梁内部、复合材料机身内板的脱层情况等进行检测。工业内窥镜也可帮助读取零部件的 ID板和件号,检查松动的螺母或螺栓,检查大型飞机上的罗盘隔间,确认燃油或其他流体渗漏的位置等。

2、对于活塞发动机,工业内窥镜可用于检查汽缸内的积炭,燃烧室壁的横截面以及阀的情况。对于涡轮发动机,工业内窥镜一般用于检查涡轮叶片、喷嘴导流叶片,以及外来物损伤等。

3、工业内窥镜设备的两个最基本的应用是涡轮叶片与压气机叶片的检测以及燃烧室的检测。叶片检测时寻找的是由磨损或外物损伤产生的裂纹,燃烧室检测时寻找的是裂纹、燃油喷射不当及其他非正常情况。

 

二、需求增长

1、今天工业内窥镜技术比以往更多地用于飞机和发动机维修领域,其需求不断增长。瑞航技术公司不仅将工业内窥镜设备用于常规的发动机燃气通道检查,以发现诸如侵蚀、腐蚀、裂缝、表面裂纹、外来物损伤或者发动机残留物的过度沉积,也将其用于检查可调进气导流叶片的齿轮和控制装置、 APU、油箱和阀,还通过排水孔检测飞机襟翼 /副翼的机械和结构完整性。也可用工业内窥镜设备检查起落架的内部结构。

2、在发动机维修中,光纤内窥镜基本上都被视频内窥镜所取代。视频内窥镜主要用于压气机和风扇部件的检测。虽然硬管内窥镜通过转换不同的位置仍可用于旋转部件的检查,但航空维修公司认为未来的趋势是只采用视频内窥镜完成全部的检查。对发动机的旋转部件进行检查的视频内窥镜的直径多为 6.9毫米或 3.9毫米,一般超出这个尺寸范围的视频内窥镜不适于检测发动机的旋转部件。

3、视频内窥镜的真正优点是可以即时测量出损伤部位的尺寸。例如,在压气机叶片上检测出由外来物损伤导致的凹陷,通过视频内窥镜可测出损伤尺寸,由此决定发动机是立即停场维修还是保留故障继续飞行。将视频内窥镜普通观察用的物镜转接镜头更换为具有测量功能的物镜转接镜头,就可以精确地测量出微小损伤的尺寸,也可以利用比较法的原理用普通观察用的物镜转接镜头对较大尺寸的缺陷进行直接测量。

4、视频内窥镜的另一项创新技术是,用发光二极管( LED)光源取代了部分传统的氙灯光源或高照度的金属弧光灯光源,将照度接近金属弧光灯的大功率发光二极管的明亮白光通过视频内窥镜内的照明光纤传导至窥镜的前端。 LED光源的使用为瑞航技术公司节约了成本, LED的寿命为 3年,而之前航空维修公司每台视频窥镜每年要消耗 1 2个灯泡,每个灯泡至少需要几百美元。

 

三、更为数字化

1、除了继续提高光学和机械性能外,目前专业的工业内窥镜制造商已对其新一代视频内窥镜的操作系统和数据管理做了进一步的开发。通过设备的内置处理器和与 PC机相同的具备文件存储功能的操作系统,就可实现全数字操作,包括数据的采集、传输和管理等。

2、而菜单指引检查系统( MDI)是使检测数据系统化以及检测程序标准化的关键因素。 MDI可以保证检查过程和检查结果的一致性。技术人员在一系列窗口和下拉菜单的指导下操作。例如,在发动机检测中,可依照顺序选择制造商、发动机型号、检测者姓名、检测地点和检测日期等,甚至可选择实际要检测的发动机部件。

3、图像和视频的顺序以及声音或文字注释都将被标记出来并且自动导入最终的检测报告,该报告可通过 U盘等移动存储介质输出,或直接发送到因特网、局域网上。此外,专业的工业内窥镜制造商还为其客户提供了一个长期的数据存储方案,对所有的检测数据进行存储和管理。用户可通过局域网访问该数据库,可以上传新的数据信息并对这些数据进行编辑处理,如放大图像等。使用不同的压缩技术在无损图像质量的前提下使信息得到了有效的存储。

4、另外,由其他NDT设备获取的检测信息,如 X光检测信息和超声波检测信息等,也可存入该数据库,并与相应的工业内窥镜检测信息产生关联。通过用户的 IP地址和内置的防病毒系统可保证数据的安全。建立数据库的目的是使用户及时地提取史数据,并及时存入相关的检测记录供以后使用,从而进一步提高工作效率。

 

四、硬管内窥镜依然有用武之地

1、在实际检测中,视频内窥镜和硬管内窥镜使用的概率差不多。如检测压气机叶片时,在台架上固定一个硬管内窥镜要比使用视频内窥镜进行检测方便快捷得多。视频内窥镜在使用时需要插入一个金属套管中,而一大堆电缆不得不吊在发动机外。配装了照相机和记录器后,硬管内窥镜也可以获得明亮和清晰的图像。这是因为一个纯粹的光学系统无需对所观测到的图像进行栅格化处理,而且在同等的照明条件下,一个传统的基于透镜的内窥镜可以提供比视频内窥镜更高分辨率的图像。

2、当然,视频内窥镜的图像质量正在不断提高。虽然自 1980年以来视频内窥镜的价格在不断下降,但总的来说其价格依旧很高,一台基本功能的视频内窥镜的价格一般也要在 2000035000美元之间,而一根简单的硬管内窥镜的价格只在 20003000美元之间。

3、光纤内窥镜和硬管内窥镜的直径一般比视频内窥镜的要小,最小直径大约为 0.5毫米,具有360度全方位电动导向弯曲功能的视频内窥镜的最小直径却为 3.9毫米。如果需要一个直径小于 3.9毫米的柔性内窥镜,那么光纤内窥镜就是唯一的选择。

4、由于工业内窥镜制造商受制于 CCD供应商,再加上工业内窥镜领域对小尺寸 CCD的需求量少,使目前视频内窥镜前端的 CCD摄像头在缩小尺寸上进展不快。因此,专业的工业内窥镜制造商在非视频窥镜产品方面仍保留了光学内窥镜(即硬管镜和光纤镜)视频成像转接器产品,用户可以通过该产品的后置CCD摄像系统将视频内窥镜主机的处理器连接到光纤镜和硬管镜上,从而使光学内窥镜也可以具有视频内窥镜的功能。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【上一篇:工业内窥镜在空压机故障监测中的应用

【下一篇:工业内窥镜检测过程中的使用注意事项