工業(yè)內(nèi)窺鏡及機(jī)器人技術(shù)在無損檢測(cè)中的應(yīng)用

01技術(shù)原理無損檢測(cè)（Non-destructiveTesting，NDT），又稱無損探傷，是指在不損傷被檢測(cè)對(duì)象的條件下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；蛉毕荽嬖谒鸬膶?duì)熱、聲、光、電、磁等物理量的變化，來探測(cè)各種工程材料、零部件、結(jié)構(gòu)件等內(nèi)部和表面缺陷。無損檢測(cè)具有非破壞性、全面性和全程性，被廣泛用于金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料及其制品以及一些電子元器件的檢測(cè)。無損檢測(cè)需要使用工業(yè)內(nèi)窺鏡作為檢測(cè)工具，設(shè)計(jì)初衷是為了滿足專業(yè)而復(fù)雜的使用環(huán)境。工業(yè)內(nèi)窺鏡由于它的特殊尺寸設(shè)計(jì)，可以讓我們?cè)诓黄茐谋粰z測(cè)物體表面的前提下，簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地觀察物體內(nèi)部表面結(jié)構(gòu)或工作狀態(tài)。工作原理：通過物鏡成像傳至CCD耙面上，然后CCD再把光像轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至視頻內(nèi)窺鏡控制組，再由該控制組把影像輸出至監(jiān)視器。工業(yè)內(nèi)窺鏡具有堅(jiān)固耐用、操作簡(jiǎn)單、抗液性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可用于高溫、有毒、核輻射及人眼無法直接觀察到的場(chǎng)所的檢查和觀察，主要用于汽車、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、管道、機(jī)械零件等，可在不需拆卸或破壞組裝及設(shè)備停止運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)，另外一方面工業(yè)內(nèi)窺鏡還可與照相機(jī)、攝像機(jī)或電子計(jì)算機(jī)連接，組成照相、攝像和圖象處理系統(tǒng)，從而進(jìn)行視場(chǎng)目標(biāo)的監(jiān)視、記錄、貯存和圖象分析，為診斷和處理提供很好的保證。02應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)窺鏡的起源可以追溯到古希臘和古羅馬時(shí)代。在工業(yè)應(yīng)用上，我國(guó)于20世紀(jì)70-80年代開始引進(jìn)內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，主要用于航空航天產(chǎn)品內(nèi)部多余物控制及一些零部件的質(zhì)量檢查。發(fā)展到現(xiàn)在，內(nèi)窺鏡已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車維修，管道檢修、發(fā)電廠、飛機(jī)維修、石油化工等各種領(lǐng)域。1電廠及電力建設(shè)工業(yè)內(nèi)窺鏡被用于風(fēng)力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠以及電力建設(shè)單位的設(shè)備檢測(cè)，如對(duì)渦輪機(jī)、管道、冷凝器管、泵、鍋爐、熱交換器、閥門、壓力容器等重要設(shè)備進(jìn)行缺陷探測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的檢查和維護(hù)。2船舶輪機(jī)檢修船舶發(fā)動(dòng)機(jī)不但構(gòu)造復(fù)雜，而且必須承受極高的應(yīng)力，在長(zhǎng)時(shí)間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，頻繁地變負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)承受著高溫燃?xì)馑a(chǎn)生的高溫應(yīng)力。因此很可能發(fā)生外物損傷、腐蝕、硫化、熱退化、裂痕（紋）和變形等情況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全造成隱患。工業(yè)內(nèi)窺鏡作為重要的無損檢測(cè)工具，在船舶檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。3公安和海關(guān)內(nèi)窺鏡技術(shù)在武器制造、安全維護(hù)、海關(guān)檢查、搜救、生命探測(cè)中也得到了應(yīng)用。武器制造用于檢查機(jī)械齒輪零件磨損、松動(dòng)、漏油、炮管內(nèi)部情況。安全檢查用于公安、海關(guān)部門檢查藏匿的毒品、及走私物品。搜救探測(cè)用于地震搜救、突發(fā)性事件搜索、防爆檢查。警用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)

內(nèi)窺鏡應(yīng)用于海關(guān)檢查4航空航天在航空航天業(yè)中，無損檢測(cè)發(fā)揮了不可代替的作用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)是核心機(jī)部件的物理完好性，其內(nèi)部的損傷對(duì)飛行安全的影響很大，如葉片斷裂、掉塊、燒蝕等還會(huì)直接導(dǎo)致空中停車。而內(nèi)窺鏡檢測(cè)可以詳細(xì)了解核心機(jī)部件是否存在缺陷損傷并判定其嚴(yán)重程度，技術(shù)部門則可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)措施，及時(shí)消除安全隱患。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂/丟失

葉片裂紋航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片燒蝕

涂層材料損傷5核工業(yè)核電站內(nèi)部的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要分為核島和常規(guī)島，核島包括反應(yīng)堆等一次回路系統(tǒng)和蒸發(fā)器等第二次回路系統(tǒng)，常規(guī)島主要是蒸汽傳輸系統(tǒng)和汽輪機(jī)系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)間都需要通過大量管道進(jìn)行連接。核電管道內(nèi)部質(zhì)量有著非常嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，普通的檢測(cè)儀器不能滿足其檢測(cè)要求，工業(yè)內(nèi)窺鏡是進(jìn)行無損檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。6石油化工工業(yè)內(nèi)窺鏡能用于石油精煉廠的儲(chǔ)存罐、熱交換器、球罐車，化工行業(yè)的管道設(shè)施，特檢所及壓力容器生產(chǎn)單位的容器、鋼瓶、管路等內(nèi)部缺陷探測(cè)檢查。同時(shí)在檢測(cè)過程中無需拆卸被檢設(shè)備，因而是非常具有成本效益的檢測(cè)解決方案。7軌道交通隨著軌道交通行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于鐵路車輛等軌道交通設(shè)備的維修檢修質(zhì)量及效率提出了更高要求，工業(yè)內(nèi)窺鏡因?yàn)闊o損檢測(cè)特性，成為這一領(lǐng)域的重要檢測(cè)工具。工業(yè)內(nèi)窺鏡可以對(duì)軌道交通相關(guān)的容器、管道、難以拆卸設(shè)備內(nèi)部、狹小縫隙的內(nèi)表面等特殊環(huán)境、或者人的視力無法直接觀察到的區(qū)域進(jìn)行目視檢測(cè)，在軌道交通車輛的開發(fā)制造、維護(hù)檢測(cè)、質(zhì)量控制等方面都有應(yīng)用?？蓱?yīng)用于避震彈簧、齒輪箱、空心軸、內(nèi)燃機(jī)積碳檢測(cè)等。齒輪箱檢查

內(nèi)燃機(jī)積炭檢測(cè)8汽車工業(yè)內(nèi)窺鏡在汽車生產(chǎn)、維修行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于檢測(cè)診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、汽缸、油壓部件、燃料管、引擎、消聲器、輸送與空調(diào)系統(tǒng)、差速器、水箱、油箱、齒輪箱的磨損、積炭、堵塞等情況，提高了工作效率，降低了修理費(fèi)用，同時(shí)避免了對(duì)機(jī)件多次拆裝而造成的損害。03項(xiàng)目介紹北京國(guó)電電科院檢測(cè)科技有限公司開發(fā)了適用于火力發(fā)電廠從小孔到大管道檢查的全系列工業(yè)內(nèi)窺鏡，一臺(tái)主機(jī)可配多種規(guī)格探頭互換。高分辨率的CCD或CMOS傳感器成像，LED照明，高清液晶屏顯示圖像，探頭和主機(jī)可模塊化組合，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定制各種輔助工裝，工作長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)100m。操作簡(jiǎn)便，克服了測(cè)量工具之不足，在滿足精度的前提下，大大提高了檢測(cè)速度。1A/N系列工業(yè)內(nèi)窺鏡●內(nèi)窺鏡通用控制器內(nèi)窺鏡控制器通用主機(jī)采用分辨率高達(dá)1920×1200的高清觸摸屏，支持模擬和高清探頭，可對(duì)探頭輸入的圖像進(jìn)行截圖、錄像、回放，并可對(duì)探頭進(jìn)行聚焦、旋轉(zhuǎn)、燈光調(diào)節(jié)，對(duì)機(jī)器人可進(jìn)行前、后、左、右行走操作?！?/p>

A系列工業(yè)內(nèi)窺鏡公司研發(fā)的A系列工業(yè)內(nèi)窺鏡產(chǎn)品適用于狹小空間、小徑管、發(fā)動(dòng)機(jī)等。搭配7英寸控制器，使用CCD或CMOS成像，LED照明，探頭直徑3~11mm，電動(dòng)或手動(dòng)四方向擺頭，每方向擺頭角度大于90°，探測(cè)線長(zhǎng)度為1~10m可選?！?/p>

N系列工業(yè)內(nèi)窺鏡N系列工業(yè)內(nèi)窺鏡適用于容器、大管道、聯(lián)箱等。一個(gè)主機(jī)可配多種規(guī)格探頭互換，電機(jī)嵌在探頭內(nèi)，控制其擺頭和旋轉(zhuǎn)，360°無死角，檢測(cè)范圍可從5mm小孔到2m的大容器。非鋼絲擺頭，避免了斷鋼絲故障的同時(shí)提高了檢測(cè)距離，玻璃纖維電纜可在幾十米長(zhǎng)的管子里自由伸縮，檢測(cè)距離可達(dá)100m。采用大尺寸CCD成像，最高像素1725萬，可電動(dòng)調(diào)焦，成像效果好?！?/p>

內(nèi)窺鏡繞線輪“內(nèi)窺鏡繞線輪”是內(nèi)窺鏡的輔助裝置，用于放線或收線，以緩沖線的反抗力。公司研發(fā)的內(nèi)窺鏡繞線輪優(yōu)勢(shì)在于采用滑環(huán)結(jié)構(gòu)，有效避免檢測(cè)線在反復(fù)、無序收放而發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)的纏繞、折斷，延長(zhǎng)檢測(cè)線的使用壽命。加裝計(jì)米器，可用于缺陷位置的判斷?！?/p>

鋼絲擺頭內(nèi)窺鏡檢測(cè)工裝及導(dǎo)向裝置鋼絲擺頭內(nèi)窺鏡因其線軟，在檢查大管道和聯(lián)箱時(shí)出現(xiàn)彎曲，無法正常推進(jìn)，檢查長(zhǎng)度不到1m?，F(xiàn)場(chǎng)使用綁上鋼線推送仍不太理想，特別是當(dāng)燈光亮度不足時(shí)，檢查聯(lián)箱時(shí)漆黑一片，無法看清。研發(fā)的內(nèi)窺鏡檢測(cè)工裝采用特殊的蛇形管材料，靠自重緊貼聯(lián)箱底面，因蛇形管有一定硬度，可推進(jìn)15m左右。在聯(lián)箱手孔中放置導(dǎo)向管，既可保護(hù)內(nèi)窺鏡線不被磨損，又能減小線纜的推進(jìn)阻力。蛇形管的頭部安裝高亮度LED，足以滿足管徑小于1m的管道的照明。使用時(shí)將蛇管和內(nèi)窺鏡用膠帶或扎帶綁在一起放入導(dǎo)向管即可?！?/p>

中心支架輔助內(nèi)窺鏡探頭使其始終置于聯(lián)箱中心線位置，可清晰顯示管內(nèi)異物及管內(nèi)壁情況。2工業(yè)內(nèi)窺鏡機(jī)器人現(xiàn)有的工業(yè)內(nèi)窺鏡性能和清晰度均能滿足檢查要求，但內(nèi)窺鏡線管軟，十米以上很難準(zhǔn)確推送到位。所以內(nèi)窺鏡檢查最大的難點(diǎn)是怎么把探頭輸送到設(shè)備內(nèi)部并順暢移動(dòng)。為加強(qiáng)和提高特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)能力，設(shè)計(jì)了一系列檢測(cè)機(jī)器人，帶動(dòng)內(nèi)窺鏡檢測(cè)系統(tǒng)在管壁上爬行，可清晰觀測(cè)設(shè)備內(nèi)部有無異物和腐蝕缺陷情況，實(shí)現(xiàn)電廠質(zhì)量檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化。●

聯(lián)箱視頻機(jī)器人聯(lián)箱檢查時(shí)一般在兩頭的筒體上開手孔，采用工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查，然而手動(dòng)推進(jìn)探頭時(shí)難以對(duì)準(zhǔn)小孔，對(duì)準(zhǔn)后又無法判斷是哪一個(gè)，因此很難進(jìn)行全面檢查。公司研發(fā)的聯(lián)箱視頻機(jī)器人可從手孔（大于90mm）進(jìn)入聯(lián)箱中電動(dòng)爬行，電動(dòng)升降支架將高清全景鏡頭置于聯(lián)箱中心線位置。鏡頭視角214°，可清晰顯示周向小孔圖像、小管孔的焊口和節(jié)流圈。檢測(cè)效率高，定位準(zhǔn)確，不留死角，檢查一個(gè)聯(lián)箱只需不到半小時(shí)。磁性行走輪吸附，避免重心不穩(wěn)側(cè)翻，且能把鐵磁性異物用磁輪帶出來。●

磁力爬行機(jī)器人磁力爬行機(jī)器人主要應(yīng)用于鐵磁性聯(lián)箱、管道、容器內(nèi)外壁、風(fēng)機(jī)塔筒、鋼結(jié)構(gòu)高空檢查等。采用六輪驅(qū)動(dòng)，可以在鐵磁性材料上前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向，越障能力強(qiáng)，不容易被卡住。探頭采用200萬像素CMOS傳感器，可實(shí)現(xiàn)1080P高清攝像。最小通行直徑80mm，工作長(zhǎng)度達(dá)50m。可配N系列探頭及搭載各種傳感器進(jìn)行檢測(cè)。在鐵磁材料上水平牽引力大于3kg，垂直牽引力大于1kg?！?/p>

履帶爬行機(jī)器人履帶爬行機(jī)器人適用于管道、容器、聯(lián)箱內(nèi)壁，采用四輪驅(qū)動(dòng)履帶式設(shè)計(jì)，越障能力強(qiáng)，動(dòng)力大，整個(gè)系統(tǒng)還包括了爬行器、控制器、電纜。因?yàn)槊總€(gè)電機(jī)都是單獨(dú)控制，從而實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎?？刂破骱蛢?nèi)窺鏡控制器通用，最小工作直徑120mm，可搭載N系列內(nèi)窺鏡所有型號(hào)探頭。攝像頭1080P高清、電動(dòng)調(diào)焦、防水等級(jí)IP65?！?/p>

彈力爬行機(jī)器人主要應(yīng)用于管道、聯(lián)箱，特別是非鐵磁性材料管道。依靠彈力支撐在管道中爬行，多功能用途，操作簡(jiǎn)單，模塊化設(shè)計(jì)控制，高亮照明LED光源，可更換內(nèi)窺鏡頭和各種傳感器探頭，遇到小障礙物、不平表面的變化，爬行器會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)?？勺杂纱┬性谒?、垂直和有90°彎曲的管道中?！?/p>

迷你聯(lián)箱視頻機(jī)器人迷你聯(lián)箱視頻機(jī)器人，可從直徑大于50mm的鐵磁性管道中及管道外壁上電動(dòng)爬行，探頭采用200萬像素CMOS傳感器，可清晰顯示管道內(nèi)圖像，行進(jìn)距離可達(dá)30米。適用于電力、石油石化、船舶等行業(yè)，磁力管道的內(nèi)部異物及內(nèi)表面缺陷檢測(cè)，也可攜帶小型探頭、傳感器，實(shí)現(xiàn)其他無損檢測(cè)功能。04工業(yè)內(nèi)窺鏡

在發(fā)電廠無損檢測(cè)中如何選型在電力生產(chǎn)領(lǐng)域，工業(yè)內(nèi)窺鏡被用來檢查如渦輪機(jī)、管道、冷凝器管、泵、鍋爐、熱交換器，閥門、壓力容器等的重要設(shè)備以及其他設(shè)備，進(jìn)行缺陷探測(cè)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。北京國(guó)電檢測(cè)工業(yè)內(nèi)窺鏡，一臺(tái)主機(jī)搭配不同探頭可適用于發(fā)電廠不同的無損檢測(cè)需求。1.四大管道：主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、給水管道、循環(huán)水管道檢查內(nèi)容：管道異物，管壁腐蝕，焊口根部缺陷推薦探頭：N-50P（高清全景，1752萬像素）、管道爬行機(jī)器人2.四小管道：水冷壁、過熱器管、再熱器管、省煤器管檢查內(nèi)容：管道異物，管壁腐蝕，焊口根部缺陷，管道氧化皮推薦探頭：A系列、G10-6，N-16P3.聯(lián)箱：檢查內(nèi)容：聯(lián)箱異物，節(jié)流孔堵塞，管道焊口根部缺陷推薦探頭：a)聯(lián)箱直徑大于300mm，手孔門大于70mm，推薦使用管道爬行機(jī)器人。b)手孔門直徑大于60mm，推薦使用N-50P。c)手孔門直徑小于60mm，推薦使用N-22P、N30P。d)抓取異物，推薦使用機(jī)械爪。4.熱交換器、凝汽器：檢查內(nèi)容：管壁腐蝕，管壁污垢，管子堵塞推薦探頭：A-603、A-8055.其他設(shè)備：電氣設(shè)備、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、閥門檢查內(nèi)容：設(shè)備缺陷，異物。推薦探頭：A-60205結(jié)語相比于破