光学内窥镜的结构、工作原理及应用

光学内窥镜的结构、工作原理及应用

2021-12-09 10:58:47

目视检测并不是只能凭借人眼视力,还可以借助一些检测仪器的辅助,例如:光学内窥镜。光学内窥镜是一种孔探仪器,也称直杆(硬杆/直管)内窥镜,将被测表面发出的光通过一系列透镜传导至操作者的眼睛内。虽然光线是直接来自于被测表面,但是影像是通过管状结构间接观察到的。

光学内窥镜

光学内窥镜的结构

光学内窥镜的外观主体是一个细长的杆状物,其内部结构包括:成像系统、照明系统、镜体(管状部分)、镜身(手持部分)、以及末端组件组成,其中镜体起到保护套的作用,可以增强整个设备的机械稳定性,内部放置有作为核心的透镜系统,可以包括物镜、棱镜等,为了满足应用的需求,还可以通过延长管彼此拧接的方式扩展整体长度。下图是透镜系统的结构示意图,也可以看出成像的原理。

光学内窥镜的结构

视向和视野都是光学内窥镜的重要参数,视向是指观测的方向,视野则描述的是在不移动内窥镜的前提下可观察到的区域范围,通常认为大视野适合大面积观察,较小视野则更适合观察微小细节。不同的规格型号对应不同的参数。下图是不同视向的示意图。

光学内窥镜视向示意图

光学内窥镜的工作原理

主要是光学成像和传输,具体可以将工作原理概述为以下几个步骤:

1. 将照明光线传送到待测表面(光源可以固定在镜体的直管上,也可以采用外部光源导光照明);

2. 待测表面的反射光由物镜收集;

3. 反射光通过镜体内部的透镜传输回来;

4. 操作者通过目镜或外界观测设备观察图像。

光学内窥镜的应用

因为具有小巧灵活、视向可调、全方位检测等特点,光学内窥镜擅长检查狭小空间或复杂孔缝。例如:作为成型工艺的铸造过程,材料通常以流体状态浇筑到铸型空腔中,经由该成型过程得到的铸件,可能会有工艺相关的不连续性缺陷,而光学内窥镜可以在铸件的紧凑结构中,检查表面不规则、错型、缩孔、铸造结疤、未熔合、浇不足、气孔、裂纹、毛刺等。另外像发动机、燃气轮机、齿轮箱、螺栓孔、以及生产组装等过程都可以使用光学内窥镜观察,在民航、石油化工、水电、风能、机械制造、汽车、船舶等领域都有较多应用。



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