1 Теоретические основы оптико-визуального метода.
Зрение человека позволяет применить визуальный контроль только для обнаружения больших видимых дефектов, трещин с большой шириной раскрытия и т.д.
Оптические приборы позволяют намного расширить предел естественных возможностей глаза. Вследствие преломления лучей в оптической системе, увеличивается угловой размер рассматриваемого объекта. Острота зрения и разрешающая способность глаза увеличиваются во столько раз, во сколько увеличивает изображение оптическое устройство. Это позволяет видеть мелкие объекты, размеры которых находятся за пределами видимости невооруженного глаза. Визуальный контроль с применением оптических приборов называют визуально-оптическим. Он используется для обнаружения различных поверхностных дефектов, осмотра закрытых конструкций, труднодоступных мест самолетов и вертолетов. Контроль проводится путем наблюдения деталей в видимом свете. Оптические средства контроля используют на различных стадиях ремонта и эксплуатации авиационной техники. Основные преимущества этого метода простота контроля, несложное оборудование, сравнительно малая трудоемкость. Однако визуально-оптический контроль имеет недостаточно высокую достоверность и чувствительность. Поэтому такой контроль применяют для поиска поверхностных дефектов, доступных для непосредственного осмотра, для анализа характера повреждений, обнаруженных другими методами дефектоскопии, для осмотра закрытых конструкций с целью обнаружения загрязнений, наличия посторонних предметов. Следует учитывать, что даже дефекты относительно больших размеров могут быть не обнаружены с помощью оптических приборов из-за малого контраста с фоном.
По виду регистрации изображения три группы оптических приборов: визуальные, детекторные и комбинированные. У визуальных приборов приемником является глаз (лупы, микроскопы, эндоскопы, приборы измерительная линейных и угловых размеров и др.). Приемниками у детекторных приборов могут служить фотоэмульсии, люминесцентные вещества, электронные приборы и т.п. Комбинированные приборы пригодны для обзора визуального и с помощью детектора.
Для осмотра участков конструкции, не доступных прямому наблюдению (например, внутренней полости камер сгорания, участков, закрытых близлежащими элементом - нервюрой, балкой и т.п.), применяют технические эндоскопы, бароскопы, перископические дефектоскопы. В этих устройствах лучи света изменяют свое первоначальное направление. Для осмотра внутренней поверхности относительно коротких полых деталей и закрытых конструкций применяют жесткие эндоскопы специального назначения: цитоскопы (для осмотра полостей глубиной 8 мм, глубиной до 200 мм), техноэндоскопы (осмотр полостей глубиной более 500 мм), перископические дефектоскопы, прямые и коленчатые.
К окуляру оптических приборов может быть присоединен фотоаппарат для регистрации изображения, что дает возможность последующего сравнительного анализа. Некоторые приборы снабжаются дополнительным устройством для проецирования изображения детектируемой поверхности на фотокатод телевизионной трубки, что позволяет наблюдать изображение на экране телевизионной установки.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Возможности технических эндоскопов значительно расширены благодаря применению волоконно-оптических элементов. Волоконные световоды – набор тонких стеклянных светопроводящих нитей диаметром 10-20 мм, собранных в жгут. Каждый элементарный светопровод покрыт снаружи тонким слоем (1-2 мкм) стекла с более низким показателем преломления. На границе световод – оболочка происходит полное внутреннее отражение света, входящего в основную нить, что обеспечивает его прохождение по световоду с минимальным ослаблением (рисунок 1). Для работы в ультрафиолетовой области применяются кварцевые световоды. Для уменьшения потерь света из-за его выхода через боковую поверхность некоторые типы волокон покрывают металлической оболочкой из свинца, алюминия или индия. Из оптических волокон составляют жгуты, на торцах которых волокна скрепляют методом горячего прессования или склеивания. Торцы жгутов полируют. Жгуты для передачи изображения светопроводящих сил. Каждое волокно несет один элемент изображения, так что общее изображение на выходном торце получается мозаичным. В осветительных жгутах, предназначенных для передачи света, оптические волокна расположены беспорядочно. Волоконные световоды позволяют передавать изображение без искажения при изгибе по любому криволинейному профилю.
В гибком эндоскопе (рисунок 2) монтируют жгут волокон для передачи изображения и жгут волокон световоду 3 проходят лучи света от источника 7 к осматриваемому объекту 6. изображение передается через линзу 5 к световоду 4 и окуляру 2, а затем наблюдателю 1. В эндоскопе может быть смонтировано устройство для дистанционного управления изгибом жгута, что очень удобно для осмотра внутренних полостей различных конструкций, баллонов, камер сгорания реактивных двигателей и других закрытых полостей, имеющих смотровое отверстие.
Существуют особо тонкие гибкие световоды диаметром 3 мм с полезной длиной от 830 мм до 1300мм. С их помощью можно осматривать внутренние полости каналов и трубороводов.
Возможность дефектоскопии с помощью эндоскопов расширяется при использовании голографического метода регистрации оптических сигналов. Луч, посылаемый лазером 1, разделяется светоделительным зеркалом 2. Одна часть попадает через зеркало 3 на фотопластинку 4, а вторая часть луча через световод 7 направляется на диагностируемую поверхность 6 и, отражаясь от нее, через световод 5 также попадает на фотопластинку, на которой получается голограмма.
Для осмотра поверхностей, расположенных на расстоянии не более 250 мм от глаза наблюдателя, используют лупы и различного типа микроскопы. Они позволяют обнаружить трещины, эрозионные, коррозионные поверхностные повреждения, забоины, поры, выкрашивание материала, а также дефекты лакокрасочных и гальванических покрытий.
Лупы и микроскопы позволяют обнаружить более мелкие трещины, непровары, волосовины и другие дефекты, чем обнаруживаемые при капиллярном и магнитопорошковым контроле. Широкое применение находят обзорные складные лупы.
Оптико-визуальный метод по сравнению с другими характеризуется низкой
чувствительностью и достоверностью при определении дефекта типа несплошно -
сти. Он позволяет обнаруживать большие раскрытые трещины (шириной 0,1-0,02 мм), коррозию и эрозионные повреждения, пробоины, обрывы, остаточную деформацию, наличие отложений, течи в системах и т.д.
Новейший инструмент визуального контроля авиационных двигателей - второе поколение видеоскопов Olympus IPLEX II. Оно разработано японской фирмой Olympus на базе аналогичного прибора I поколения, с учетом последних достижений оптики, точной механики и электроники, пожеланий эксплуатирующих организаций. Как и IРLЕХ I поколения, IPLEX II предназначен для визуально-измерительного контроля деталей проточной части авиационных двигателей, но может быть использован для контроля скрытых полостей конструкции планера, топливных баков, осмотра других систем самолета.
Видеоскопы IPLЕХ позволяют проводить визуальный контроль всей проточной части практически любого авиационного двигателя, измерять найденные повреждения и записывать цифровые снимки и результаты замеров на флэш-картах (до 9600 снимков на каждой карте). Можно также передавать "живое" изображение и цифровые снимки в реальном времени на персональные компьютеры по сети Ethenet. Прилагаемое программное обеспечение позволяет создавать на ПК базы данных по парку эксплуатируемых двигателей, подготавливать, просматривать и распечатывать иллюстрированные отчеты, производить многократные обмеры поврежденных деталей как "в живую", так и по снимкам на ПК. Программное обеспечение IPLEX II может работать как на русском языке, так и на других наиболее распространенных языках мира. В настоящее время приборы Olympus IPLEX допущены к эксплуатации практически всеми зарубежными и российскими производителями авиационных двигателей.
Конфигурация промышленных видеоскопических систем серии IPLEX и IPLEX SA.
Приборы IPLEX II R позволяют легко проводить самые сложные осмотры.
Olympus располагаем большим опытом и набором специальных знаний, необходимым для разработки концепции видеоскопа "всё-в-одном", обеспечив простоту эксплуатации оборудования и его высокие технические характеристики.
Оборудование IPLEX включает оборудование серии IPLEX Base, разработанное для выполнения основных задач эндоскопического визуального контроля (осмотра), так и для записи цифровых изображений (документирования результатов контроля) и оценки размеров наблюдаемых объектов.
Технические характеристики видеоскопов серии IPLEX IV7650:
– рабочая температура воздух: -25 ... +80° С Осторожно: при низких температурах отклонение секции изгиба может быть несколько затруднено и угол изгиба уменьшен. Вода:+10...+30° С. Для других частей воздух: 0 ... +40° С;
– стойкость к воздействию рабочая часть. Стойка к воздействию машинного масла, керосина, 5% соляного раствора;
– рабочая часть герметична, может быть использована и под водой;
– оптическая, угол поля зрения 40°, 80° и 120°(Сменные оптические адаптеры);
– направление обзора сменные оптические адаптеры фронтального обзора, бокового обзора;
– подсветка волоконно-оптическая;
- дистальный конец. Внешний диаметр 6.0 мм;
– секция изгиба: Вверх 150°, вниз 150°, вправо 150°, влево 150°;
– длина рабочей части 5м. Приборы серии IPLEX II R созданы для удобства при контроле, измерениях при записи и передаче результатов, они позволяют сделать ранее сложные и трудоёмкие операции более простыми.
Простота "общения" с прибором начинается с момента подготовки к работе.
Вам нужно лишь открыть кейс, подключить шнур электропитания и взять в руку небольшой пульт дистанционного управления - и прибор готов к работе. Упаковка также чрезвычайно проста - вращая ручку барабана, втяните рабочую часть, уложите кабели и закройте крышку кейса. Конструкторы Olympus постарались тщательно довести каждую деталь IPLEX II R для удобства в ежедневной эксплуатации, для того, чтобы сделать работу с видеоскопом простой и понятной.
Эргономичный пульт дистанционного управления позволяет вводить все команды и включать все функции прибора одной рукой.
Пульт максимально облегчен для обеспечения комфорта при длительной работе.
На пульте имеются функциональные кнопки для часто используемых команд – это уменьшает количество выходов в командное меню.
В результате - работа с пультом удобна, а скорость работы - возрастает.
Надежная конструкция. Прочный корпус
Надежное шасси и крепкий кейс предохраняют прибор от повреждений при транспортировке. Корпус кейса изготовлен из ABS пластика и наполнение полиамидного композита, имеющего высокую прочность и хорошо противостоящего ударам и вибрациям. Высокая прочность конструкции приборов IPLEX ІІ R позволяет продлить межремонтный ресурс и снизить общую стоимость эксплуатации прибора.
Рабочие части эндоскопов Olympus, благодаря технологии Tough Tapered Flex ("упрочненная, с переменной жесткостью"), имеют хорошую гибкость, но не теряют устойчивости при введении даже на максимальную глубину. Кроме того, они в 3 раза более прочны па срез и смятие, чем ранее производившиеся эндоскопы, а соответственно - меньше повреждаются при работе. Наружная защитная оплётка рабочей части IPLEX II R изготовлена из вольфрама, имеющего высокую твердость и износостойкость.
Отличительная особенность упрочненной рабочей части с переменной жесткостью: жесткость рабочей части на изгиб минимальна на периферии и нарастает по ее длине, достигая максимума в районе входа в кейс. Данная технология разработана Olympus и обеспечивает идее компромисс между гибкостью рабочей части и ее устойчивости при введении на максимальную глубину.
Большая гибкость в работе.
Специальная металло-галогенная лампа 50Вт
50-ваттная металлогалогенная лампа внутреннего источника света создает мощный световой поток. Система подсветки IPLEX обеспечивает прекрасную яркость, и оптимальное распределение света в осматриваемо зоне, что позволяет получать на мониторе яркие цветные изображения наивысшего качества.
Прецизионное управление изгибом, моторизованный привод
Отклонения дистального конца рабочей части производятся системой внутренних тяг, приводимой в движение мотором-редуктором и системой контроля натяжения, а управление изгибом задается с джойстика пульта д/у. Высокоточный привод позволяет точно и быстро, без инерционного выбега, наводить объектив прибора в требуемом направлении.
Возможность сравнения изображений
Два изображения можно отобразить на ЖК-мониторе одновременно. Имеется возможность сравнить ранее сохранённое изображение (например, изображение эталонного дефекта) с наблюдаемым изображением. Имеются два режима сравнения - записанного изображения с "живым" изображением, а также двух записанных изображений.
Увеличение времени экспозиции
Увеличение времени экспозиции кадра (до 0,5 сек) позволяет дополнительно увеличить яркость и получается в результате более длительного открытия электронного затвора ПЗС ТВ камеры. Увеличение экспозиции может быть полезно при осмотре полостей большого объема (несколько куб.м.) - например, полостей сосудов и труб большого диаметра.
Широкий динамический диапазон ПЗС ТВ камеры также улучшает качество изображении в полостях большого объема.
Плавная регулировка увеличения (Zoom)
Функция цифрового бесступенчатого увеличения (Zoom) позволяет плавно регулировать коэффициент увеличения изображения от 1х до 3x, не теряя из
поля зрения сам объект контроля. Данная функция помогает проводить осмотр удаленных зон объекта, а также увеличивать отдельные участки изображения.
Функция панорамирования позволяет передвигаться в пределах поля зрения
объектива (вверх, вниз, вправо, влево) на увеличенном изображении.
Точная установка измерительных точек
Окно масштабирования позволяет увеличивать фрагменты изображения до 4х, что позволяет более точно обозначать точки измерений и уменьшает вероятность ошибки оператора. В результате- увеличивается достоверность проводимых измерений.
Измерение текущего расстояния до объекта
Оригинальная технология Olympus- измерение текущего расстояния до объекта - определяет в реальном времени и выводит на монитор расстояние от объектива эндоскопа до осматриваемой поверхности. Расстояние отображается на мониторе как и цифровые величинах (мм, дюймы), так и виде столбчатого трехцветного индикатора, что позволяет оператору выбирать оптимальное расстояние для съемки объект в процессе измерений.
Подтвержденная Точность
Проверочный блок, входящий в комплект измерительных стерео-объективов, позволяет оператору удостовериться в точности измерений, что подтверждено метрологическим аттестатом NIST*. Кроме того, возможен индивидуальный подбор измерительных стерео-объективов к конкретным образцам видеоскопов IPLEX SA/SX II R для обеспечения минимальных суммарных искажений и максимально возможной точности измерений.
Передняя панель оборудования серии IPLEX SA
Наблюдайте ТВ сигнал в реальном времени из любой точки мира IPLEX II R может быть оснащен встроенной сетевой картой LAN, дающей прямую связь с проводными и беспроводными локальными компьютерными сетями и Интернет. Подключив один или несколько видеоскопов к локальной компьютерной сети. Вы сможете на расстоянии просматривать "живое" ТВ изображение и контролировать работу любого из приборов, дистанционно управлять эндоскопами или передавать цифровые снимки по электронной почте с места контроля. Вы можете разрешить доступ к прибору по Интернет также и другим пользователям, например, специалистам фирм-изготовителей эксплуатируемого Вами оборудования, независимым экспертам, ведущим специалистам отраслевых центров и др. IPLEX II R, включенный в компьютерную сеть, значительно упростит обмен результатами контроля между специалистами Вашего Предприятия и за его пределами, ускорит процесс принятия решений.
Примечание. Сетевой картой по вашему запросу могут оснащаться приборы IPLEX.
Пространственные измерения с любого ракурса наблюдения объекта
Измерительные стерео объективы для IPLEX (прямого и бокового направлений обзора) дают возможность достоверно оценивать размеры найденных дефектов (длина, ширина, глубина/высота, площадь, периметр, длина ломаной линии, профиль поперечного сечения дефекта), на записанных снимках также можно проводить многократные измерения. Метод измерений через стерео объектив - пространственная триангуляция- принципиально сходен с бинокулярным человеческим зрением. Универсальность данного метода позволяет проводить измерения практически под любым углом наблюдения контролируемой детали.
Прямая связь с компьютером
Цифровые снимки со звуковыми комментариями могут быть записаны непосредственно на жесткий диск компьютера через порт USB, на месте осмотра. С помощью программного обеспечения IPLEX Manager (поставляемого в комплектации IPLEX II SA) можно производить многократные измерения yа записанных снимках, дистанционно управлять работой видеосистемы IPLEX, создавать и распечатывать акты и отчеты с фото иллюстрациями, передавать цифровые снимки по электронной почте. В модификации IPLEX II со встроенной сетевой картой (LAN) прибор способен подключаться к локальной сети, что позволит проводить удаленный осмотр объектов специалистами, не находящимися в зоне осмотра. Также появилась возможность отправки изображений по электронной почте непосредственно с видеоскопа.
Просмотр объемных изображений через очки-монитор Olympus 3D Eye-Trek
Очки-монитор Olympus 3D Eye-Trek (наголовный монитор) обеспечивают просмотр двухмерных и трехмерных изображений в режиме «стерео» через видеоскоп IPLEX.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДЕОСКОПОВ СЕРИИ IPLEX
Основные особенности и технические характеристики приборов Olympus IPLEX:
■ Выпускаются приборы двух диаметром -4.4 мм. (IV74) и 6,0 мм (IV76), с длинами рабочих частей от 3500 мм (ІV7435,ІV7635) до 9600 мм (IV7696).
■ Высокая яркость источника с источника света, а кроме того - автоматическая и ручная регулировка электронного усиления сигнала и времени экспозиции.
■ Высокая разрешающая способность, прекрасная контрастность, цветопередача и большая глубина резкости изображения.
■ Превосходная видимость - благодаря переменной жесткости рабочей части.
■ Широкий выбор сменных объективов с различными углами поля зрения и
направлением обзора (40 - 220 град, прямой и боковой обзор).
■ Герметичная, термостойкая (-25С...+80° С) и механически в 3 раза более прочная, чем у предыдущих серий гибких приборов, рабочая часть.
■ Удобство в обращении (отменная эргономика)
■ Высокая эксплуатационная надежность (до 10 000 циклов изгиба)
■ Легкость документирования изображений (цифровое фото, цифровая видеозапись и запись речевых комментариев)*
■ Проведение достоверных измерений дефектов (погрешность в пределах 5%)*
■ «Всевольтовый» источник питания с автоматическим определением входного напряжения (постоянный ток 12 – 30В или сеть переменного тока 100 - 230В; 50, 60, 400Гц).
■ Возможность работы в качестве жесткого эндоскопа через специальные жесткие направляющие трубки.
■ Легкость передачи данных на персональный компьютер (через кабель USB или разъем PCMCIA), специализированное программное обеспечение Olympus IPLEX Manager дли ПК(для прибора IPLEX SA).
Основные технические характеристики видеоскопов OLYMPUS IPLEX SA
Параметр |
Описание характеристик |
Видеоканал |
Цветная ПЗС ТВ камера стандарта PAL с разрешением 550 000 пиксель, штатный цветной ЖК монитор с диагональю 142 мм. |
Источник света |
Источник света Olympus с короткодуговой металло-галоид ной лампой 50 Вт Регулировка баланса белого цвета возможна под любые условия освещения места осмотра. |
Диаметры и длины рабочих частей |
d 4 ,4 мм; d 6 .0 мм 3,5 м; 5.0 м; 7.5 м; 9.6 м |
Измерительная система |
Технология пространственных измерений 3 D - Stereo . Основана на триангуляции (одновременное наблюдение через два объектива). Возможны измерения дефектов, расположенных под любым углом к объективу. Погрешность измерений не зависит от угла наблюдения и. в среднем, составляет 5 % (при работе со штатным монитором) и около 2% (при повторном обмере на экране персонального компьютера). К системе прилагается программное обеспечение Olympus IPLEX MANAGER для обработки изображений на РС, повторных многократных обмеров по фотографиям (может быть измерена любая из координат дефекта), создания баз данных и написания отчетов. Минимально измеряемая глубина-примерно от 0,15 мм.Диапазон рабочих расстоянии от объектива до дефекта при измерениях - 1... 35 |
Программное обеспечение |
Аппаратное ПО для обработки и автоматической регулировки изображения. |
Обработка изображений в процессе наблюдения (аппаратное ПО) |
Контрастирование (проявка тонкой текстуры поверхности), автоматическая и ручная регулировка усиления ТВ сигнала, бесступенчатое увеличение формата кадра до 3 х. регулировка баланса белого цвета, регулировка времени экспозиции, звуковое сопровождение записи, запись, обработка и копирование изображений на ПК и т.д |
Конструкция системы управления |
Пульт дистанционного управления с рабочим и командным джойстиками, встроенным микрофоном. Вес-0.15 кт. Легкость и компактность блока позволяют работать с ним одной рукой даже в неудобных условиях. |
Конструкция гибкой рабочей части |
Переменная жесткость рабочей части, облегчающая ее введение и извлечение в сложных случаях, при большом количестве изгибов (обеспечивает хорошую продольную устойчивость и одновременно хорошую гибкость). Привод тяг управления- моторизованный, двухрежимный (быстрый и прецизионный), изгиб в любом направлении до 150 ° к оси прибора. Зонд имеет высокую жесткость на кручение, т.к. данная операция часто необходима при работе с эндоскопом. Рабочая часть имеет гораздо более высокую, чем у любого другого эндоскопа прочность на срез и смятие - выдерживает наступать на нее ногой. Наружная оплетка рабочей части - из нержавеющего вольфрамового сплава, пропитана антифрикционным пластиком. |
Минимальный радиус изгиба рабочей части |
35 мм |
Герметичность |
Рабочая часть и полость сменных объективов - полностью герметичны. Монитор, пульт ДУ и система - защищены от проникновения брызг. |
Конструкция сменных объективов |
Объективы имеют резьбовое соединение с рабочей частью, состоящее двух ниток резьбы (одна - страховочная от утери объектива). Объективы легко взаимозаменяемы на месте осмотра, без какого-либо специального инструмента. |
Запись и обработка цифровых снимков |
Запись изображений на карточку Compact Flash ёмкостью до 512 Мо (до 3500 снимков форматов JPG и TIFF или до 10 мин цифровой видеосъемки), одновременно могут быть записаны результаты проведенных измерений и звуковых комментариев к снимкам. Обработка снимков позволяет создавать файлы папок для систематизации и хранения снимков, текстовые и звуковые комментарии, проводить многократные обмеры, производить копирование/перенос/удаление снимков. Возможна прямая работа прибора совместно с персональным компьютером при этом наблюдение «живого» изображения ведется на экране монитора ПК (запись также возможна на диск ПК) |
Увеличение |
Бесступенчатое цифровое увеличение до 3 крат позволяет увеличивать кадр на экране - без замены объектива. |
Входы и выходы для обмена информацией |
Входы и выходы S - Video ; видеовыход PAL (BNC); аудиовыход RCA . Разъем USB для передачи данных на персональный компьютер. |
Вес |
22 кг (в штатном комплекте) |
Электропитание |
100-250 В (переменный 50/60/400 Гц) или 10-30 В (постоянный) |
Монитор |
6" TFT LCD (штатный), 9"CRT (дополнительный) |
Температура хранения |
от -40°С до 1- 60°С. |
Рабочая температура |
Видеоскоп: от -20°С до + 80°С (на воздухе) система: от -20℃ до + 60℃ |
Порядок выполнения контроля.
Осторожно вынуть прибор из ящика. С трубы и окуляров снять защитные колпачки при необходимости протереть наружные поверхности оптических линз.
К трубе присоединить наружный окуляр.
Подключить прибор к источнику питания - 27 В.
Осторожно введите прибор в канал осматриваемой детали. Осмотреть внутреннюю поверхность детали. Максимальная продолжительность - не более 4 мин.
Окончив работу, протереть прибор хлопчатобумажной тканью, на трубу прибора и окуляр надеть защитные колпачки, уложить прибор в ящик и закрепить.
Процесс работы с видеоскопом
Осмотр внутренних поверхностей узлов машин с помощью видеоскопа OLYMPUS IPLEX SA
Вывод на ЖК-монитор исследуемых внутренних поверхностей узлов.
