工业内窥镜

工业内窥镜主要是用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、原子能、土木建筑等现代核心工业的各个部门。

中文名：工业内窥镜；外文名：Industrial borescope

目录

1 相关信息

▪ 起源

▪ 定义

2 种类

▪ 硬性

▪ 软性

▪ 光纤

▪ 电子

3 检测原理

▪ 定义

▪ 方法

▪ 范围

▪ 差异

4 整体要求

5 产品

6 技术性能

7 特点

8 应用

9 发展趋势

 

起源

内镜，亦称内窥镜，是一种多学科通用的工具，其功能是能对弯曲管道深处探查，能观察不能直视到的部位，能在密封空腔内观察内部空间结构与状态，能实现远距离观察与操作。若要刨根问底的探索“用某种工具观察人体内部”这一内窥镜的起源的话，可以追溯到古希腊及古罗马时代。

 

定义

endoscope n.内窥镜、内腔镜，scope，观察的范围，这个词可延伸衍生很多意思，比如观察仪器、显示器、瞄准镜、检查镜等。希腊前缀endo,end表示内部的、内里的。内镜的英文为“ endoscopy ”，由字母“ endo ” ( 内部之意 ) ，与动词“ skopein ”(观察之意)组合而成。

国内在20世纪70-80年代开始从国外引进内窥镜产品，主要用于航空航天产品内部多余物控制及一些零部件的质量检查。而仪器种类繁多，工业内窥镜就是其中之一。国内内窥镜检测已进入了实用阶段，越来越多地运用于产品生产过程的质量控制，并发展成为一种常规的检测手段。

 

1.从材料学来分：

内窥镜可分为硬管式和软管式两种，又称硬性内窥镜和软性内窥镜。

a.硬性

硬性内窥镜包括传像、照明、气孔三大部分。传像部分分为物镜、中继系统、目镜组成传导图像。照明部分采用冷光源用光导纤维穿入境内的方法。气孔部分作用为送气、送水、通活检钳。

b.软性

用纤维光束传像和导光或用CCD传导图像的内窥镜成为软性内窥镜。由于它具有良好的柔软性和方便的操作性能.软性内窥镜的特点为： 可方便的进入,可到达硬性镜无法到达的地方。 加上头部弯曲机构，可消除盲区。 通过活检孔可采样和治疗。 软性内窥镜又可分为纤维内镜和电子内镜.

工业内窥镜种类从成像形式分为：光学镜、光纤镜、电子镜。

光学镜是完全的将内部的物象通过光的传输，没有失真的传到检测者的眼睛，所以成像非常的保真，也是这几种镜子中清晰度最高的。

 

c.光纤

光纤镜原理和光学镜大同小异，为了进入较细小的孔内，我们选择光纤镜，光纤镜的清晰度取决于光纤束的数量。

纤维内镜：先端部、弯曲部、插入部、操作部、导光软管、导光连接部、目镜先端部成硬性的一小段，有直视式（前视式）、侧视式、斜视式。胃镜结肠镜等采用直视方式，十二指肠食道镜采用侧视方式。先端部上面有：物镜孔（导像束）、光孔（导光束）、气水孔（喷嘴）、活检孔。 弯曲部采用四根钢丝牵引的方法，头部有四根钢丝连向控制部，扭动控制部的上下左右手轮，可分别拉动不同方向的钢丝，使弯曲头部向相应方向摆动。弯曲部内有导光束、导像束、各种管道以及牵引装置、弯曲管、弯曲橡皮。

软管部包括弯曲部和插入部，也称蛇管。装有导光束、导像束、水气管道、活检管道（兼吸引管道）、牵引钢丝，外包不锈钢带软管及金属网管，最外层为光滑的塑料套管。 传导图像的纤维束构成了纤维内镜的核心部分，它由数万根极细的玻璃纤维组成，根据光学的全反射原理，所有玻璃纤维外面必须再被覆一层折射率较低的膜，以保证所有内芯纤维传导的光线都能发生全反射。单根纤维的传递只能产生一个光点，要想看到图像，就必须把大量的纤维集成束，要想把图像传递到另一端也成同样的图像，就必须使每一根纤维在其两端所排列的位置相同，称为导像束。一根导像束断开，成像就多一个黑点。导光束则不需要所排的位置相同，断开很多根的话亮度明显减弱。

 

d.电子

电子内窥镜是以 CCD 代替导像束传导图像信号，再经图像处理中心处理转换成视频信号。 CCD 固体摄像器件叫 CCD 图像传感器，其构造是在硅衬底上排列着许多光敏二极管（像素），将其上的成像光变成电信号，然后依样传送出去得到图像信号。 电子内窥镜构造与纤维内镜构造基本相同，简单可理解为用 CCD 代替了导像束，很多功能是纤维内镜不能企及的。

整套电子内镜包括：冷光源、图像处理中心、监视器、电子胃肠镜、推车组成。

电子镜图像清晰，便于观察，国内大中型医院内镜室配置。纤维胃肠镜配以电视系统也可以通过监视器观察，比电子镜图像质量要差很多，主要为中小型医院使用。

 

软性镜国内高端市场被国外内镜厂商垄断，有美国韦林（Everest）、奥林巴斯（ OLYMPUS ）、宾得（ PENTAX ）、富士能（ FUJI ）均为日本牌。低端市场有我们民族企业一席之地，厂家有：上海医光厂、奥华、成运等，国产内镜也相继推出了电子内镜，缩短了与国外厂商的差距。

 

2.电子内窥镜是通过CCD相机将物体内表面的情况拍摄，然后通过视频终端显示。

a、视频电子内窥镜，它是采用数字式彩色CCD 成像器件，具有图像清晰、性能稳定、操作方便、适用范围广等特点。但是价格偏高，一般用于汽车制造商甚至用于飞机工业上。

b、光导纤维内窥镜，它是通过目镜来观察发动机内部情况的。维修工用眼睛目视观察，工作易疲劳;

c、光导纤维内窥镜+专用接口+数码照相机，它能直接在数码照相机的显示屏上看发动机内部的状况，并能拍下当时的观察结果，而且它的价格也非常合理。

 

检测原理

定义

中文名称：无损探伤、无损检查、无损检验、无损检测、无损评价

英文名称：nondestructive testing，NDT，nondestructive evaluating，NDE;nondestructive test

工业内窥镜，是无损检测的一个分支，也可以说是专门的一个检测技术。

方法

目视检测(VT)、射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT) 四种。其他无损检测方法：涡流检测(ET)、声发射检测(AT)、热像/红外(TIR)、泄漏试验(LT)、交流场测量技术(ACFMT)、漏磁检验(MFL)、远场测试检测方法(RFT)等。

 

范围

1、焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。

2、内腔检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。

3、状态检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后，按技术要求规定的项目进行内窥检测。

4、装配检查。当有要求和需要时，使用工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。

5、多余物检查。检查产品内腔残余内屑，外来物等多余物。

工业内窥镜由于它的特殊尺寸设计，可以让我们不破坏被检测物体的表面简便、准确地观察物体内部表面结构或工作状态。

无损检测需要使用工业内窥镜作为检测工具，是为了满足工业复杂使用环境而专业设计生产的。内窥镜检测是随着内窥镜生产制造技术的发展而逐渐得到广泛应用的一种检测技术。根据制造工艺特点，我们一般把工业内窥镜分为光学硬管镜，光纤镜，视频镜三种类型。

 

工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察，主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，另外一方面工业内窥镜还可与照相机、摄像机或电子计算机连接，组成照相、摄像和图象处理系统，从而进行视场目标的监视、记录、贮存和图象分析.为诊断和处理提供很好的保证。

差异

 

无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

 

整体要求

首先我们要了解检测工件的内部结构特点、检测具体内容、位置，按程序展开相关链接仪器，检查电源、接地是否可靠、仪器位置安全平稳。

二是选择合适的探头、镜头及进入产品的通道，检测前应清楚通道内的障碍、毛刺等可能阻碍、损伤探头的物体。

三是对于一些内部无法了解或结构复杂的产品，可使用观察镜头观察后再进行检测，检测中尽量使镜头正对检测区域。

四是检测前应使眼睛适应检测环境及光浅、长时间工作时应注意避免眼睛疲劳，产生人为漏检。

五是检测过程中应小心，确保探头顺利到达指定部位、探头在推进过程中如遇到明显阻力时，应立即停止前进，探头退出时应缓慢，如被卡住不能用力拉，以免损坏工件或探头。

六是对采集的图像进行处理分析。

七是按规定清洁探头，整理仪器、现场。

八是推荐工作人员可使用辅助工装帮助探头顺利到达最佳位置。

九是使用工业内窥镜设备包括工业内窥镜及探头的类型、直径、型号，工业内窥镜测量的位置及精度。

十是检测报告要求。

 

产品

工业内窥镜采用国际领先手动操作杆技术,可实现探头360度全方位旋转,任何复杂的检测环境都可对应.并且产品防油防水设计,无论是在水下,还是管道都可以体现出其检测功能。

 

技术性能

首先色的辅助判断是极为关键。在识别腐蚀、焊接区域烧穿及化学成份的缺陷时，准确的彩色再现往往是重要的。工业内窥镜的视屏成像系统的彩色再现极佳，它能把每个三基色以全宽带记录下来，从而达到最大分辨率。二是光源亮度的自动智能型调节也是良好观察效果的必备条件。如型腔内部表面一般为金属材料，它具有一定的反光性。如果光源亮度不能无极自动调节，而只能通过手动分机调节时，所得到的观察效果肯定会产生较强反射白斑，可能导致无法完成观察工作，进而影响检测效果。三是全方位360度的导向功能，它是在实际工作中不可缺少的，当它进行容器内部观察时，我们既要观察顶部，也要检查底部，还要注意周围的状况，这样就要求工业内窥镜的探头可以360度旋转。如果只能完成四个方向的导向就不得不繁琐地进行插入管的轴向旋转操作，增加了工作的难度，影响观察效果。四是测量精度认证的保证也是会让使用者对检测结果充满信任。这就如同我们使用一种有精确认证的尺子和没有精度认证的尺子的感受是一样的。测量工作的确是做了，但如果没有精度的认证就无法保证数据的可信度。

 

特点

●坚固耐用：工业电子内窥镜线缆和镜杆基本都采用金属制成的。摄像头采用采用防刮防油污的玻璃壳，精密模具注塑成型，部分零件采用不锈钢铸压成型，保证产品经久耐用，防水，耐磨，耐腐蚀，提高了在恶劣环境下的耐用性。

●技术先进：电子内窥镜采用最新电晶体CCD摄像和高亮度LED光源技术，视频图像明亮，显示图像清晰、色泽逼真、分辨率高。

●操作简单：配有外置可充电池，便携式高清晰彩色液晶显示器，极大的方便了户外长时间的使用，并可配专用视频采集卡进行实时抓拍，一键便能实现。可与监视器或显示器连接，实时高清晰显示检测图像。

●强抗液性：从远端探头到手持柄，工业电子内窥镜具有强耐水性，并且耐矿物、合成润滑油、航空燃油、煤油、汽油和柴油性极佳。

●经济实用：工业电子内窥镜性价比高，物超所值，该款无论是价格还是性能，在市场上均具有很大的竞争性，是您进行管道视频检测、精密仪器检测等的首要选择。

 

应用

电子内窥镜是根据石油化工、工业机械、电子电气工业、航空航天等直管道内表面的检测要求而设计、生产的新型高科技产品，它集光、机、电、图像处理软件与一体，工业内窥镜检查仪配备高分辨率彩色监视器或USB口的笔计本电脑携带更方便，观察图像更清晰，使操作者利用高倍清晰彩色CCD，将观察到的疑点及探伤部位借助独有的专业软件处理系统，进行冻结、放大、分析、测量、打印报告，极大提高判断管道内壁探伤部位的准确性。

探头设计为直视和侧视两个镜头，可对管壁做360°扫描观察，使用方便、可靠。如对涡轮机、管道、冷凝器管、泵、锅炉、热交换器,阀门、压力容器等重要设备进行缺陷探测、状态监测的检查和维护都需要用到，核电站、风力电厂、水力发电厂、火力电厂以及电力建设单位的设备检测更是不可缺少。

精密铸造与机械制造

工业内窥镜能应用于汽车零部件铸造、液压类铸造、泵体阀体类铸造、机械零部件铸造、管路管件类铸造单位，用于检查铸造夹沙情况、毛刺情况及交错孔情况等质量控制。

针对这类检查，同三维内窥镜具有小巧性、灵活性。对于需要检查的零部件都是比较小的孔缝，其镜杆细小，能灵活便于插入;视频显示也非常直观、清晰，能观察到铸造体内部的深孔、盲孔、交错孔、铸造中加沙、毛刺等情况一目了然。

汽车维修与生产行业

 

工业内窥镜在汽车生产、维修行业得到广泛的应用，主要应用于检测诊断汽车发动机、汽缸、油压部件、燃料管、引擎、消声器、输送与空调系统、差速器、水箱、油箱、齿轮箱的磨损、积炭、堵塞等情况，提高了工作效率，降低了修理费用，同时避免了对机件多次拆装而造成的损害。在汽车发动机的清洗、保养方面，内窥镜也是必不可少的日常工具。同时它操作简单、灵活、小巧便于携带，柔软、细小、可弯曲的插入管可以到达需要检查任何隐蔽的部位。

 

航空航天工业

工业内窥镜T922可以用于飞机涡轮、叶片、发动机、焊缝表面、导管表面、燃烧腔体内部的定期检查或机体的检查，以及火箭发动机的研究开发、制造。

飞机维护离不开内窥镜，内窥镜被称为“孔探仪”，是飞机日常维护和例行检查的五大工具之一，其目的是掌握发动机内部的状况。作为惟一一种在航线维护中能够不分解发动机而了解其内部状况的检查手段，内窥镜检查对于安全和效益两方面均有重要意义和价值：一是直观准确且简单易行，并能够尽早发现发动机内部部件的损伤，极大地有利于将安全隐患排除在萌芽阶段;二是内窥镜检查避免了分解发动机和相应的发动机拆换、运输等费用以及不必要的飞机停运损失，节省维修成本。

飞机发动机检测内窥镜

石油、化工、压力容器行业

工业内窥镜能用于石油精炼厂的储存罐、热交换器、球罐车，化工行业的管道设施，特检所及压力容器生产单位的容器、钢瓶、管路等内部缺陷探测检查。同时在检测过程中无需拆卸被检设备，因而是非常具有成本效益的检测解决方案。

视频内窥镜检查技术在工业冷凝器管，压缩机、热交换器管内部检查、焊缝的检查、管壁沉积、制药、食品不锈钢管路的腐蚀和裂缝情况、过热检查和是否有漏孔检查、电镀管、环形焊缝检查得到普遍的应用。视频内窥镜自带的图像处理系统和记录仪可以随时有效的对检查缺陷记录、存储、处理，保证影像资料存档。

铁路建筑、船舶、研究单位

工业内窥镜推出的工业视频内窥镜、管道内窥镜及直杆内窥镜被广泛使用于许多不同的厂矿单位。在铁路/船舶单位用于检查电力机车、空调系统、涡轮、加热器、柴油机、锅炉火焰、管道的检查;在建筑工程单位用于检查钢管的锈蚀及污垢、墙壁等内部诊断、钢筋生锈的状况、支撑轴、桥梁接头的裂纹等，还可用于隧道内侧的空洞、建筑模型的观察;自来水排水管的锈蚀和堵塞的诊断;在研究单位用于研究机构的观察、科研、实验室、考古等。

国防与军事安全、安检

工业内窥镜在武器制造、日产维护，安全、海关检查、搜救、生命探测中也得到了应用。

武器制造 用于检查机械齿轮零件磨损、松动、漏油、炮管内部情况。

安全检查 用于公安、海关部门检查藏匿的毒品、及走私物品。

搜救探测 用于地震搜救、突发性事件搜索、防爆检查。

电力生产、建设单位

同三维工业内窥镜在各种电厂/电建单位 被用来建检查如涡轮机、管道、冷凝器管、泵、锅炉、热交换器，阀门、压力容器等的重要设备以及其他设备，进行缺陷探测和状态监测。

 

应用部位：

找回脱落部件　管道内外腐蚀状况

涡轮机清洁　桨片和喷管/管嘴阻塞检查

提炼/输油线路和密封系统　阀门底座检查

主蒸汽管道　供水加热器

冷凝器　风力发电机、风叶运行状态

涡轮机/发电机/发生器　发电定子检查　浆片检查

工业内窥镜能有效的提高工作人员检查出各种设备的问题，对检查部件内的腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物、对接焊缝等质量缺陷。仪器本身的小巧、便携性、可移动性可以很好的减少工作强度、提高工作效率，自带的便携性电池更加方便在空间狭小、高度的攀爬、野外作业等恶劣环境下工作。

 

发展趋势

工业内窥镜技术具有独特的优势,它可以把人们的视距延长,并且能任意改变视线方向,准确地观察物体内表面的真实状况,这是其他检测仪器无法取代的。例如,在航空的应用中,可以将工业窥镜伸到飞机发动机内部,直接观察运行后内部的真实状况或设备零部件内部表面状况;对比较隐蔽或狭窄部位的表面状况进行有效的检测,而无需将设备或部件分解做破坏性检查。其方法既简便又可靠,非常直观有效。无论是在航空航太领域还是电子工业以及其他制造.维修行业,使用内窥镜作NDT检测均获得很好效果,解决了很多疑难问题,确保了整套设备正常运行,避免了一些事故的发生。 工业窥镜技术应用已发展到运用电脑图像处理技术、列印技术、网路技术,完成内窥镜下图像的捕获、存储、处理分析,标准化报告的书写、先进的文档管理,准确的图像测量分析,局部放大,清晰的图文一体化报告输出等。

 

工业内窥镜摄像头CCD与光纤对比

监控模拟摄像头，最小直径尺寸可达4毫米，和传统光纤内窥镜有很大不同。光纤内窥镜由于受到自身结构原理限制，不可以全屏显示，且图像为网格组成，一般不会超过10万像素；而监控模拟镜头没有这些缺点，高清可达50万像素（720X682),另外恰当的清晰视距使其特别适用于在工业条件下的应用。