Эндоскопы для визуального контроля: цели и области применения

Эндоскопы используются во время проведения визуального контроля для исследования внутренних полостей организма, таких как пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. Они позволяют врачам обнаружить различные патологии, опухоли, воспалительные процессы и другие изменения, которые невозможно увидеть с помощью обычных методов диагностики.

В следующих разделах статьи мы рассмотрим основные типы эндоскопов, их принцип работы, процедуры проведения эндоскопии, а также современные технологии развития в области визуального контроля с использованием эндоскопов. Вы узнаете, какие преимущества и недостатки существуют у различных видов эндоскопов, какие заболевания можно выявить с их помощью, а также какие новые тенденции намечаются в этой сфере медицины. Погружайтесь в удивительный мир внутренних органов человека с помощью современных технологий визуального контроля!

Средства визуального контроля — незаменимый инструмент

Для осмотра труднодоступных мест, которые невозможно рассмотреть обычным глазом, используются средства визуального контроля. Эти инструменты включают специальные досмотровые зеркала, эндоскопы и специализированные видеокамеры (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Классификация средств визуального контроля

Досмотровые зеркала являются важным средством помощи для визуального осмотра труднодоступных мест, таких как помещения, транспортные средства и контейнеры с грузами, чтобы обнаружить подозрительные предметы (взрывчатые вещества, радиомаяки и другие запрещенные предметы). В основном, досмотровые зеркала применяются для осмотра автомобилей, включая днища, колесные арки и другие труднодоступные места. Стандартный набор досмотровых зеркал включает зеркала разных размеров и формы, а также телескопическую штангу, на которую можно прикрепить осветитель и одно из зеркал с помощью подвижных шарнирных соединений. В большинстве случаев осветитель является светодиодным, что обеспечивает яркость света и низкое энергопотребление, особенно в нестационарных условиях. Зеркала в досмотровых наборах обычно имеют круглую форму с диаметром от 60 до 220 мм, а также прямоугольную форму с двумя наиболее распространенными размерами зеркал 50х90 мм и 60х110 мм.

Эндоскоп — это устройство для осмотра объектов, которые имеют сложную форму и к которым невозможен прямой доступ. Оно позволяет проводить визуальный контроль недоступных мест. Оптический эндоскоп имеет структурную схему, изображенную на рисунке 3.4.

На рисунке 3.4 изображена типичная схема работы оптического эндоскопа. Он состоит из объектива, источника света, световода и окуляра. Главный элемент — световод, который создан из оптоволоконных нитей. Свет проходит через световод благодаря нескольким отражениям от его внутренних стенок, поэтому свет может перемещаться даже по изогнутым участкам.

Световолокно представляет собой среду для направления световых волн. Оптический объектив получает световые лучи и передает их на вход световолокна. На другом конце световолокна находится окуляр, который позволяет проводить наблюдение глазом. Большинство эндоскопов имеют возможность подключения фотоаппарата или видеокамеры к окуляру для создания записи процесса обследования. Рабочая часть эндоскопа оборудована системой управления, которая позволяет оператору изменять угол поворота объектива при помощи тросовой системы.

Преимущество телевизионных эндоскопов перед оптоволоконными заключается в том, что образ передается через миниатюрную видеокамеру, которая преобразует его в электрический сигнал, передаваемый на приемную сторону по проводникам. Но также существуют беспроводные системы с дистанционным управлением камеры и цифровой платформой для документирования полученного изображения, сохранения фотографий и видео. Снимки и видео можно легко просматривать на телевизоре или сохранять в файлы на ПЭВМ.

Для наглядного представления примеров каждого из средств визуального контроля можно обратиться к рисунку 3.5. [8] на странице. На нем представлены различные типы и модели оборудования.

Вам понравилась эта статья? Сохраните ее в закладки (CTRL+D) и не забудьте поделиться с друзьями:

Энергетика и эндоскопия

Одна из стратегических отраслей, которая с успехом использует эндоскопию — это электроэнергетика. Неисправности и аварии оборудования на электростанциях могут привести к огромным материальным потерям и даже гибели людей. Применение эндоскопического контроля в электроэнергетике имеет следующие преимущества:

1. Помощь в предотвращении аварий и неисправностей оборудования, которые не видны извне или не могут быть обнаружены другими методами без разрушения конструкции.
2. Быстрое и немедленное планирование объема и сроков ремонтных работ без дополнительной выемки агрегатов.
3. С помощью эндоскопии можно выявлять и удалять посторонние предметы и технологический мусор, непреднамеренно попавшие внутрь различного оборудования в процессе изготовления, эксплуатации или ремонта.
4. Эндоскопия помогает сделать вывод о техническом состоянии узла, что иногда позволяет продлить жизненный цикл этого узла и избежать затрат на его замену.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В лаборатории диагностики электромашин АО «ВНИИЭ» разработаны методики использования эндоскопов для проверки состояния турбогенераторов и других электрических машин. Эндоскопия в сочетании с высоковольтными испытаниями и другими методами диагностики позволяет быстро и достоверно определить причины дефектов, сократить время проверки и уменьшить объем демонтажных работ. Специалисты имеют большой опыт практического применения эндоскопов для обнаружения различных типов дефектов, в том числе повреждений изоляции проводников, перегрева меди, повреждений контактных поверхностей проводников, коррозии, наличия инородных предметов и отложений в охлаждающих каналах, утечек в системе охлаждения, нарушения целостности крепежа и производственных дефектов.

Теплотехническое оборудование

Среди недостатков, которые могут быть выявлены с помощью эндоскопии в теплоэнергетике, можно назвать наличие накипи и ржавчины в зонах застоя, приводящих к перегреву и течам труб котлов, эрозионный износ и появление ямок на внутренних стенках труб (конденсаторов), трещины в сварных швах, патрубках барабан-генераторов и теплообменных аппаратах. Эндоскопия помогает дополнить результаты контроля, полученного другими неразрушающими методами, и может быть единственным доступным средством (например, при проверке плотно укладываемых труб и изолированных изогнутых труб). При использовании эндоскопов в горелочных устройствах котлов можно обнаружить забивание форсунок, коррозию, прогары, деформацию и разрушение горелок, включая наличие посторонних объектов.

В процессе приемки, на этапе входного контроля, с помощью эндоскопов обнаруживаются дефекты изготовления указанных узлов.

Гибкие эндоскопы длиной до 40 метров позволяют осуществлять визуальный осмотр внутренних поверхностей трубопроводов с диаметром от 8 до 600 мм через фланцы или технологические врезки. Следует отметить, что для использования вместе с эндоскопами доступен гибкий навесной инструментарий, такой как щипцы, петли-удавки, захваты, магниты и т.д., обладающий рабочей длиной до 7,5 м и позволяющий извлекать инородные предметы.

Также с помощью эндоскопических комплектов осуществляется визуальный контроль состояния лопаток турбин. Цель таких проверок заключается в осмотре проточной части корпуса без вскрытия.

Для проверки состояния рабочих лопаток паровых турбин можно использовать как жесткие эндоскопы (бороскопы), так и гибкие фиброскопы и видеоскопы. Если имеются осмотровые люки, эту процедуру можно выполнить, последовательно осматривая лопатки при вращении ротора без необходимости вскрытия корпуса статора.

Эрозия и коррозия являются основными типами эксплуатационных дефектов лопаток ротора и статора турбины, а также забоины от инородных предметов могут привести к появлению трещин и нарушению балансировки ротора.

Нужно также отметить важность проверки центробежных, вихревых и поршневых насосов, используемых на электростанциях, а также шестеренных редукторов, с помощью эндоскопического осмотра.

РОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Метод эндоскопического контроля газотурбинных установок, трубопроводов и сосудов, которые работают под давлением, широко используется в развитых странах и в нашей стране. Эндоскопический контроль полостей сосудов и трубопроводов дополняет результаты других методов неразрушающего контроля, таких как радиографические и вихретоковые исследования, толщинометрия и ультразвуковая дефектоскопия.

Более того, в некоторых ситуациях эндоскопический осмотр является единственно возможным методом неразрушающего контроля из-за сложности доступа в зону контроля. Эндоскопы очень маневренны и эффективны при контроле пакетов труб теплообменников, сосудов с полыми стенками и конструкций сложной формы. Благодаря длине до 40 метров рабочих частей эндоскопов, можно осматривать длинные трубопроводы, такие как трубопроводы ГКС, газоохладительные трубы, трубопроводы колонн сепараторов, задвижки, краны и автономные энергетические установки. Наконечник рабочей части эндоскопа Olympus имеет дистанционное управление во всех направлениях и позволяет изменять траекторию движения прибора внутри объекта, а также дистанционно перенацеливать объектив прибора. С помощью эндоскопа можно осматривать коллекторы и разветвленные трубопроводы сложной формы — эндоскопы Olympus выдерживают до 5 изгибов под прямым углом при введении, без потери устойчивости.

Незаменимы эндоскопы также используются при контроле сварных швов трубопроводов и сосудов. Они позволяют определить степень перегрева металла у корневой зоны сварного шва. Это особенно важно, так как перегрев приводит к коррозии металла в зоне шва. Телевизионные и волоконно-оптические эндоскопы от компании Olympus создают высококачественное изображение, что позволяет определить перегрев металла по видимым цветам.

Другой пример использования эндоскопов — контроль сильно загрязненных отложениями трубок холодильников. Вихретоковый метод, который обычно используется для очистки труб от грязи и отложений, не всегда эффективен. В таких случаях эндоскопы от Olympus становятся незаменимыми. Они позволяют легко ввести и извлечь зонд даже в сильно загрязненных трубах.

Кроме того, рабочие части эндоскопов от Olympus полностью герметичны, маслостойки и имеют защитную металлическую оплетку из высокотвердой стали с вольфрамом. Видеоскопы Olympus PT400 имеют гладкую поверхность рабочей части, автономную светодиодную подсветку и сменную головку с малогабаритной ТВ камерой.

Эндоскопы используются для выявления основных дефектов и повреждений, таких как дефекты корня сварных швов, различные типы коррозии и эрозии внутренней поверхности труб и сосудов, локальные питтинги, усталостные разрушения и повреждения внутренних деталей оборудования. Также эндоскопы могут использоваться для выявления дефектов проточной части азотурбинных агрегатов, таких как прогары, оплавления обечаек камер сгорания, трещины рабочих лопаток, отложений и грязи на внутренних стенках труб и сосудов, а также может быть обнаружен технологический мусор и наросты льда. С помощью эндоскопов можно также проводить контроль состояния внутренних деталей и уплотнений запорно-регулирующей арматуры, таких как рабочие элементы и уплотнения кранов, вентилей, диафрагмы расходомеров, редукторов, золотников, центробежных сепараторов-циклонов, без их разборки, через штатные фланцы или штуцера отбора газа.

Список работ, которые выполняются с помощью эндоскопов в нефтегазовой промышленности, разнообразен. Однако, существуют общие задачи, которые решаются при использовании промышленных эндоскопов:

1. Контроль качества агрегатов перед их монтажом.
2. Контроль качества монтажа узлов до проведения приемно-сдаточных испытаний.
3. Периодический контроль при проведении ППР.
4. Контроль технического состояния оборудования в процессе эксплуатации.

Компания Olympus производит разнообразное эндоскопическое оборудование и системы для промышленного контроля, которые широко используются во всем мире. Техника данного производителя допущена к применению на различных объектах и упоминается в различных нормативных документах и регуляторных органах различных стран и регионов, таких как TUV, EN, BS, ASA, РД Госгортехнадзора РФ и Госкомитет по надзору за охраной труда Украины.

Кроме того, эндоскопы Olympus позволяют обнаруживать поверхностные дефекты размером до 0,02 мм, а также осуществлять измерения дефектов (от 0,15 мм) с последующим документированием на цифровых носителях.

Виды эндоскопии

Возможно использование нескольких типов эндоскопии:

• Исследование ЖКТ, включая желудок и двенадцатиперстную кишку, возможно провести с помощью гастроскопии.
• Для исследования кишечника необходимо провести колоноскопию.
• Бронхоскопия используется для исследования бронхов и легких.
• Ультразвуковая эндоскопия — это метод исследования поджелудочной железы и печени.

Выбор метода исследования конкретного случая и индивидуальных особенностей пациента — задача врача. У каждой эндоскопической процедуры есть свои ограничения.

Как проходит процедура исследования с помощью эндоскопа

Эндоскопия – медицинская процедура, которую проводят в специализированных медицинских учреждениях под присмотром врача-эндоскописта. Перед самой процедурой может потребоваться дополнительная подготовка. Например, если осуществляется эндоскопия желудка, то перед этим необходимо исключить из рациона продукты, которые могут способствовать повышенному газообразованию, такие как капуста, бобовые и бананы. Кроме того, в день процедуры пациентам не рекомендуется употреблять пищу и жидкости. Для лучшей подготовки к процедуре, на накануне и утром рекомендуется принимать очистительные клизмы или слабительные средства.

Пациент во время процедуры должен принимать положение на боку или в коленно-локтевой позе. Для введения эндоскопа используются естественные отверстия. В зависимости от типа и целей проводимого исследования, возможно применение дополнительного оборудования для взятия тканей, если необходима биопсия. После процедуры лечащий врач дает рекомендации по лечению.

Какие цели могут быть достигнуты визуальным контролем с помощью эндоскопов

Промышленные объекты могут быть проверены техническими эндоскопами, которые способны решать широкий спектр задач визуального контроля. Применение видео- и волоконно-оптических эндоскопов требует учета конструктивных особенностей объекта контроля, также как и учета отраслевых нормативов в соответствующей области.

В каждой отрасли промышленности эндоскопия оборудования имеет свою специфику. Для того чтобы рассмотреть возможные варианты применения эндоскопов в промышленной эндоскопии и в сфере обеспечения общественной безопасности, необходимо учитывать основные задачи, решаемые при помощи технических эндоскопов в каждой отрасли.

В металлургической промышленности эндоскопы используются при текущем и планово-предупредительном ремонтах, а также при контроле состояния конструкций средств производства. С их помощью можно оценить видимые изменения взаимного расположения узлов печей, контролировать качество внутренней поверхности труб, форм отливок, образование дефектов и нарушение структуры участков поверхностей.

В машиностроении эндоскопы также находят свое применение. Они используются для текущего ремонта и диагностики состояния механизмов, контроля за состоянием поверхностей, проверки герметичности уплотнений, оценки работоспособности двигателей и прочих технических устройств.

На всех этапах производства необходим контроль качества изделий. Входной, текущий и выходной контроль, а также контроль состояния и оценка остаточного ресурса сложного технологического оборудования, изношенного в процессе. Техническое состояние различных узлов и деталей машин проверяется без их демонтажа через имеющиеся технологические отверстия. Например, осуществляется осмотр полостей, обнаруживаются различные дефекты (трещины, коррозия, износ, деформация, отслоение покрытий и т.д.) деталей механических передач и подшипников, контролируется качество сварных и паяных соединений для выявления изменений формы и поверхностных дефектов как в основном материале, так и в сварных швах.

Этот метод применяется при технической диагностике, систематическом и аварийном осмотре производственного и технологического оборудования. Например, его используют для осмотра колодцев, шахт и вертикальных резервуаров с целью выявления посторонних предметов и отслоения покрытий. Кроме того, этот метод применяется для осмотра сосудов с избыточным давлением, коллекторов, разветвленных трубопроводов сложной формы, а также для выявления сужений каналов, дефектов сварных швов, эрозии и коррозии внутренней поверхности стенок труб, наростов льда и отложений на внутренних стенках труб и сосудов. Кроме того, этот метод позволяет оценить состояние узлов и труб химических реакторов, теплообменных аппаратов, узлов пневмо-гидроавтоматики, компрессоров, парогенераторов и других сложных конструкций. Дефекты проточной части газотурбинных агрегатов и нагнетателей (следы перегрева металла, эрозия и коррозия внутренней поверхности стенок) также могут быть обнаружены с использованием этого метода.

4 Станции газоперекачивания

Данный метод применяется для неразрушающего контроля установок, узлов, и агрегатов, работающих в энергоустановках, а также для контроля внутреннего состояния деталей и уплотнений запорно-регулирующей гидравлической и пневматической арматуры, без их разборки через штатные фланцы или штуцера отбора газа. Кроме того, данный метод может использоваться для контроля состояния лопаток компрессоров и турбин, камер сгорания, топливной системы и других узлов газоперекачивающих агрегатов, например, для наличия забоин и сколов покрытия, посторонних мелко-дисперсных включений, эрозии, коррозии, отложений, и усталостных трещин жаровой и пламяперекидной трубки, переходного патрубка.

5 Промышленность электроники

Один из способов контроля качества производства и сборки электронных устройств — визуальный контроль. Он широко используется в различных отраслях, например, в авиационной и космической промышленности.

В процессе визуального контроля можно выявить механические повреждения корпусов, внутренних перегородок, технологических выступов, а также отверстий полупроводниковых приборов. Возможно контролировать качество печатных плат и выявлять пайку, расслоения, вспучивание, деформацию и изменение цвета материала.

Визуальный контроль позволяет также контролировать качество резисторов, микросхем, диодов, транзисторов, выявляя растекаемость припоя, отсутствие каверн, обрывы, деформацию или разрушение выводов элементов, коробление. Кроме того, он применяется для контроля конденсаторов — для обнаружения разрушения тела конденсатора, утечки электролита в электролитических конденсаторах, обрыва.

Визуальный контроль также полезен для контроля реле, катушек — позволяет выявить оплавление или разрушение контактов, включая коррозию и обрыв.

Таким образом, визуальный контроль — незаменимый инструмент для обеспечения качества производства и сборки электронных устройств в различных отраслях включая авиационную и космическую промышленность.

Во время технического обслуживания и проверки состояния конструкций происходит:

• оценка степени износа и правильности взаимного расположения деталей;
• поиск инородных предметов;
• обнаружение поверхностных дефектов, таких как трещины, забоины, прогары, коррозия и другие, в зависимости от конструкции и назначения машин;
• диагностика состояния силовых элементов корпусных конструкций, проточной части, стенок баков, зоны лопаток вентилятора, компрессора, газовых турбин, обечаек, распылителей, форсунок камер сгорания.

Также такой контроль проводится при разработке, доводке и производстве ракетных двигателей и пневмогидросистем.

Эта технология применяется для дистанционного контроля технологического оборудования, которое сложно доступно или практически недоступно. Например:

• для контроля промышленных реакторов, сборников, отстойников, монжюсов, колонных, кольцевых и емкостных аппаратов, теплообменного оборудования, растровых трубопроводов и других элементов радиохимических производств;
• для оценки технического состояния и обнаружения дефектов, протечек, коррозии, а также для контроля состояния труб трактов технологических охлаждающих каналов, поверхности графитовых блоков, тепловыделяющих сборок;
• для осмотра технологических пространств реакторов уран-графитового типа;
• для контроля коррозионного износа внутренних стенок емкостей, труб и элементов сочленения плавучих и береговых заводов, занимающихся регенерацией жидких радиоактивных отходов;
• для диагностики наиболее ответственных участков технологического оборудования атомных производств после аварийно-восстановительных работ;
• для контроля поверхности несущих строительных конструкций зданий и сооружений вблизи места аварии, а также мест возможной локализации радиоактивных веществ и делящегося материала.

В области теплотехники эндоскопы используются для технического обслуживания оборудования (как текущего, так и планово-предупредительного ремонта) и контроля его состояния. Это могут быть различные решения: проверка внутренних поверхностей трубопроводов (в том числе труб высокой изоляции и с множеством изгибов) на предмет производственных дефектов, коррозии (ржавчины), эрозии, налета накипи, а также обнаружение сужения каналов, дефектов сварных швов и трещин; выявление закоксовывания форсунок, коробления, прогаров, трещин и разрушений горелочных устройств котлов; диагностика трещин в патрубках барабан-сепараторов, теплообменников и пароперегревателей; выполнение контроля технического состояния лопаток ротора и статора турбин на наличие забоин, коррозии, эрозии и трещин; а также осмотр центробежных, вихревых и поршневых насосов и компрессоров, используемых на электростанциях, а также шестеренных редукторов.

9 Сектор энергетики

Во время технического обслуживания (плановых и предупредительных ремонтов) и контроля состояния электрических машин проводятся следующие процедуры: — выявление производственных дефектов, коррозии, отложений в охлаждающих каналах, нарушений целостности оборудования и крепежных элементов; — диагностика повреждений контактных поверхностей и изоляции проводников; — обнаружение инородных предметов и технологического мусора, попавшего внутрь различного оборудования в процессе изготовления, эксплуатации или ремонта; — выявление утечек в системе охлаждения.

Во время технического обслуживания автопарка проводятся следующие процедуры: — контроль качества изготовления и сборки, а также состояния рабочих поверхностей деталей агрегатов, гидропневмосистем, коррозии деталей кузова, качества сварки и окраски, наличие царапин, трещин, выбоин, разрушений, изломов от усталости, подтеканий масла и охлаждающей жидкости и других дефектов; — контроль качества изготовления и сборки двигателя и его компонентов, состояния рабочих полостей цилиндров (фаски и седла клапанов, днища поршня и стенки цилиндров, прокладки головки и головки блока со стороны камеры сгорания), впускных и выпускных трубопроводов, зубчатых колес и приводных ремней, элементов газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов, систем охлаждения и смазки и т. д.; — оценка степени износа и определение поломок в цилиндро-поршневой группе (прогары и повреждения клапанов, днищ поршней, головки блока и прокладки головки блока со стороны камеры сгорания, износ маслоотражательных колпачков, поршневых колец).

При проведении ремонтных работ и технического обслуживания тягового и подвижного состава используются эндоскопы для выявления различных дефектов, таких как усталостные трещины, сколы, износ металла, задиры, царапины, оплавления, загрязнения отверстий клапанов, следы трения деталей, повреждения от посторонних тел, ржавчина, ослабление крепежа и т.д. Например, эндоскопы используются для периодического контроля технического состояния узлов и деталей электровозов, тепловозов и подвижного состава.

Кроме того, эндоскопы могут использоваться на морском транспорте.

На судоремонтных предприятиях применяются методы технической диагностики для обнаружения дефектов и оценки состояния морских и речных судов. Такие методы позволяют выявить трещины, заковы, неметаллические включения, коррозионные повреждения, забоины, риски, задиры и другие повреждения в корпусных конструкциях судов, устройствах в корпусе, настройках и рубках, вспомогательных и палубных механизмах, якорных, швартовных и буксировочных устройствах, трубках и межтрубных пространствах теплообменников, котлов и сосудов под давлением, внутренних стенках труб, поверхностях втулок, клапанов, форсунок, передач и муфт трубопроводов и арматуры судовых систем, а также ДВС, насосах, вентиляторах, компрессорах, шестернях газораспределения и приводах, коленчатых валах дизелей, воздушных и углекислотных баллонах.

Метод эндоскопии широко применяется в архитектуре и строительстве для осмотра и оценки состояния зданий и сооружений. Эндоскопы позволяют проводить как регулярные осмотры, так и внеочередные осмотры после стихийных бедствий или аварий. С их помощью можно изучать конструктивные элементы зданий, выявлять аварийные и пожароопасные участки, а также участки, представляющие риск для здоровья людей, находящихся внутри зданий. Например, эндоскопы используются для осмотра недоступных пространств в потолках, стенах и под полом, выявления деформаций, трещин и повреждений в конструкциях здания и инженерных системах, проверки наличия протечек воды или обрывов кабелей, обнаружения грибковых наростов, плесени, наличия грызунов или насекомых, а также для выявления дефектов при строительстве или ремонтных работах, засорении и загрязнении систем кондиционирования и вентиляции.

14. Водоснабжение и канализация

Эндоскопы могут использоваться для осмотра различных гидротехнических сооружений и узлов, таких как объекты теплоснабжения, водоснабжения и канализации, а также ГЭС, ТЭЦ, санузлы, технические подполья бассейнов, подвалы, погребы и прочее. Их применение может оказаться полезным для выявления следующих проблем: — коррозии и абразивного износа основных элементов напорных водоводов, включая опоры, деформационные швы, компенсационные устройства; — поверхностных трещин в бетоне сталебетонных и сталежелезобетонных водоводов; — дефектов в различных элементах трубопроводов, а также запорной и регулирующей арматуры (отводы, переходы, тройники, заглушки, сильфонные компенсирующие устройства и т. д.) водопроводной и канализационной сети; — некачественной сварки трубопроводов или дефектной технологии их обработки; — разрывов, засоров и наличия инородных предметов внутри труб и баков, а также контроля состояния проточной части насосных систем.

Эндоскопы применяются в различных областях исследования и поисковых работ. Например, их используют в археологии для изучения внутренних полостей исторических памятников, таких как могильники и гробницы, к которым невозможно прямо подойти. Эндоскопы также широко используются в спелеологии для изучения недоступных участков пещер и гротов.

Также эндоскопы применяются службами безопасности и таможни, такими как пожарная служба, милиция, охранные предприятия, службы безопасности терминалов водного, наземного и воздушного транспорта, службы спасения и специальные подразделения.

Эндоскопы играют важную роль в обеспечении безопасности и решении различных поисково-досмотровых задач. Например, при проведении оперативно-розыскных и спасательных работ они используются для осмотра различных объектов, сооружений, помещений, контейнеров и закрытых емкостей, которые трудно достать или имеют маленькие входные отверстия. С помощью эндоскопов можно контролировать состояние деталей и механизмов, а также обнаруживать угрозы жизни человека, взрыво- и пожароопасные предметы.

Эндоскопы также применяются для досмотра труднодоступных мест и коммуникаций водного, наземного и воздушного транспорта. Они помогают обнаруживать взрывные устройства, наркотики, оружие, контрабанду и скрытый багаж, которые могут быть спрятаны в помещениях посторонних лиц. Эндоскопы также помогают выявлять опасность терактов и катастроф.

Кроме того, эндоскопы используются для осмотра завалов в жилых и производственных помещениях во время аварийно-восстановительных работ. Они позволяют контролировать труднодоступные зоны и закрытые полости, а также обнаруживать пострадавших.

Также эндоскопы применяются для скрытого наблюдения и мониторинга угрозы террористических атак, захватов зданий и других враждебных действий при проведении визуальной разведки.

Основу данной заметки составили исследования, опубликованные в книге А. Б. Чигорко и А. А. Чигорко "Узлы и системы волоконно-оптических эндоскопов" в 2007 г.

А. А. Чигорко, А. Б. Чигорко и другие исследователи также рассматривают концепцию и принципы создания мобильного волоконно-оптического эндоскопа для визуального контроля в промышленности в журнале "Контроль и диагностика", № 7, 2007 г.

Второе суждение заключается в следующем:

Д)

Фотографии a, б, в, г были получены при использовании эндоскопов серии ТС, в то время как фотография d была создана с помощью эндоскопа серии ТСГ, осветительного устройства ОВ-220 и цифровой камеры CASIO.

Эндоскоп — это оптический прибор, который благодаря высококачественной оптике дает уникальную возможность увидеть внутренности объекта, даже если они недоступны для прямого осмотра. Важность визуального и измерительного контроля невозможно переоценить, так как зрение предоставляет человеку около 90% информации о внешнем мире. Понимание того, что современные машины и механизмы становятся все сложнее, а Возросшая ответственность, делают изучение их внутренних полостей, которые не доступны для обычного осмотра из-за наличия перегородок, кожухов и других непрозрачных конструктивных элементов, более актуальным. Разработка новых средств визуального и измерительного контроля становится все более и более важной.

Устройство оптико-механических эндоскопов.

В настоящее время существует множество разновидностей эндоскопов, имеющих различные конструкции, которые позволяют решить диагностические проблемы без применения сложных операций с демонтажем. Эндоскопы были изобретены всего 120 лет назад и немного отстают от других оптико-механических приборов, таких как лупы, микроскопы и телескопы. Они стали возможными благодаря изобретению электрической лампочки и волоконно-оптического кабеля. Эти приборы нашли свое применение в медицине и технике и могут проникать в объекты через отверстия диаметром несколько десятых долей миллиметра и на глубину до нескольких метров.

Роль информационного приемника в оптическом приборе играет наш глаз, а сообщения передает свет, являющийся физическим средством для этого. Именно поэтому эндоскоп представляет собой систему из двух каналов – оптических. Основная задача первого канала заключается в обеспечении необходимого уровня и спектра освещения для объекта, находящегося под наблюдением.

Множество современных эндоскопов имеют осветительные каналы, которые передают свет от источника, расположенного в осветительном блоке, к исследуемому объекту через оптические жгуты из двухслойных оптических волокон диаметром от 30 до 50 мкм. Данный эффект достигается благодаря полному внутреннему отражению света на границе световедущей жилы и оболочки оптического волокна, что позволяет передавать свет через тонкий и гибкий жгут до канала эндоскопа и вывести его через дистальную часть на выход. Рисунок 1 наглядно демонстрирует этот эффект полного внутреннего отражения света в оптическом волокне.

Minimization and increased light output of LEDs technology has made it possible to create endoscopes with a light source at the end of the working part. This return to "hot" lighting (after many years of unconditional dominance of "cold" lighting through fiber-optic bundles) allows for a reduction in energy consumption (no losses of light when inputting radiation into a fiber-optic bundle, in the bundle itself and at their junctions) which significantly reduces the dimensions, weight and increases the time of autonomous operation.

An important advantage of this design is a simpler solution to the problems of spectral composition of lighting and its uniformity (especially for endoscopes with a large field of view). Meanwhile, object illumination is significantly higher and the temperature of the LED is lower than that of the previously used miniature incandescent halogen lamps for creating "hot" lighting.

Свет, отраженный объектом, который исследуется, направляется в информационный канал, где поступает изображение исследуемого объекта на глаз оператора или на экран телевизионной системы второго канала. Эндоскопы разделены на две основные группы в зависимости от конструкции рабочей части: жесткие (обеспечивают только прямолинейный доступ в зону контроля) и гибкие (позволяют получить доступ в зону контроля по криволинейному каналу).

Каждая из перечисленных групп эндоскопов характеризуется не только особой механической конструкцией рабочей части, но и различающимися оптическими системами, используемыми в информационном канале. Эндоскопы с жесткой рабочей частью, как правило, включают линзовый объектив, передающие системы и окуляр. Диаметр рабочей части составляет более 4 мм, длина может достигать 100 диаметров, а поле зрения варьируется от 10° до 100°. Линзовые системы обеспечивают наивысшее разрешение и светосилу, а также позволяют гибко настраивать оптические параметры, такие как увеличение, поле зрения и направление наблюдения, приспосабливая их под конкретные задачи диагностики.

1. Наглазник.
2. Окуляр.
3. Волоконно-оптический канал подсветки.
4. Передающая оптика.
5. Объектив.

6. Оптическая система из призм. 7. Наблюдение в угле 90°. 8. Угловое поле зрения.

Для эндоскопов с жесткой рабочей частью диаметром менее 4 мм обычно используется градиентный объектив, градиентные оборачивающие системы и линзовый окуляр. Такие оптические системы имеют разрешающую способность, контраст изображения и поле зрения в пределах 40° — 60°, что ниже, чем у линзовых систем. Однако, возможности комбинации оптических параметров этих систем ограничены.

Эндоскопы с жесткой рабочей частью, оснащенные окуляром с сеткой, могут обеспечить точные измерения дефектов с помощью микрометра. Изображение можно зафиксировать с помощью телевизионных или фотографических камер, которые крепятся на наглазник окуляра.

Канал для передачи информации эндоскопов с гибкой рабочей частью содержит объектив, который может быть как линзовым, так и градиентным, регулярный волоконно-оптический жгут, состоящий из оптических волокон диаметром от 5 до 15 микрометров, и линзовый окуляр. Важно отметить, что объектив способен создать изображение на входном торце жгута, которое потом будет рассматриваться через окуляр на выходном торце жгута. Гибкие эндоскопы предоставляют больше функциональных возможностей, таких как управление дистальной частью и инструментальным каналом, в сравнении с жесткими, однако разрешающая способность ограничена диаметром волокна. Эндоскопы с гибкой рабочей частью диаметром 4-10мм и длиной до 2-х метров наиболее распространены. Для регистрации изображения применяются телевизионные и фотографические камеры, которые крепятся на наглазник окуляра.

Иллюстрация 4. Трансляция изображения посредством обычного волоконно-оптического кабеля. 1. Передаваемый объект. 2. Линза камеры. 3. Отображение на конце входного кабеля.

4. Кабель волоконно-оптический. 5. Отображение на конце входного кабеля.

6. Окуляр. 7. Просмотр изображения через окуляр.

Устройство видеоэндоскопа.

В отличие от визуальных эндоскопов, используемых для работы с глазом, видеоэндоскопы содержат оптико-электронный преобразователь — ПЗС или КМОП матрицу, расположенную за объективом на дистальной части. В таких приборах нет окуляра, и изображение передается по электрическим проводам на монитор телевизионного или компьютерного экрана, к которому подключен видеопроцессор, расположенный в корпусе вместе с осветительным блоком.

Создание видеоэндоскопов с гибкой рабочей частью диаметром 4 – 12 мм и длиной до нескольких десятков метров стало возможным благодаря уменьшению размеров матричных приемников изображения. Разрешающая способность таких видеоэндоскопов значительно превосходит эндоскопы на основе волоконно-оптических жгутов, но обычно уступает эндоскопам с жесткой рабочей частью, которые используют линзовую оптику.

Также следует отметить, что процесс преобразования изображения в телевизионный сигнал, а затем его цифровая обработка неизбежно приводит к потере информации. Если глаз воспринимает изображение на уровне 2х106 бит, то в обычной телевизионной картинке количество информации составляет около 0,5х106 бит. Однако снижение нагрузки на зрительный аппарат, легкость регистрации и возможность применения различных автоматических алгоритмов измерения дефектов делают использование видеоэндоскопов предпочтительным для многих задач визуального и измерительного контроля. Кроме того, с развитием микроэлектроники, алгоритмов обработки сигналов и внедрением стандартов телевидения высокой четкости в эндоскопию, область применения видеоэндоскопов будет еще больше расширяться.

Рис. 5. Основной элемент видеоэндоскопа — миниатюрная видеокамера.

Осветительные блоки являются составляющей устройства.

Эндоскоп не является единственным прибором, необходимым для проведения эндоскопических исследований, но основным. Визуальная информация передается через эндоскоп с помощью света, а с увеличением яркости исследуемого объекта увеличивается и передаваемая информация.

Основная часть оборудования — осветительный блок, который передает свет через волоконно-оптический кабель к эндоскопу. Осветительные блоки с галогенной лампой мощностью 100 — 150 Вт являются наиболее часто используемыми источниками света. Они дешевы, надежны и компактны.

Для достижения лучшего контраста изображения и решения специальных задач, осветительные блоки могут использовать лампы с различными спектральными характеристиками или светофильтры. В настоящее время светодиоды все чаще используются в качестве источников света. Они способны обеспечить аналогичную или даже более высокую яркость объекта при снижении энергопотребления и имеют значительный ресурс.

Рис. 6. В комплекте имеется эндоскоп с жесткой рабочей частью диаметром 2 мм и длиной 100 мм, а также светодиодный осветительный блок ОВА-1 и аккумулятор.

Для обнаружения дефектов при визуальном и измерительном контроле в областях ограниченного доступа необходимо учитывать количество и качество передаваемой эндоскопом информации. Главным фактором является тип используемого эндоскопа. Применение эндоскопов максимально возможного диаметра, минимально возможной длины и жесткой конструкции способствует повышению вероятности обнаружения дефекта и эффективности работы контролера, а также снижению риска поломки эндоскопа. Оптимальное сочетание эргономики и оптических характеристик эндоскопа с условиями диагностики и характеристиками исследуемого объекта Влияет на повышение производительности и качества работы контролера. При этом необходимо учитывать все технические характеристики эндоскопа (поле зрения, увеличение, разрешающая способность, светосила, цветопередача), условия осмотра (коэффициент рассеяния исследуемой поверхности, расстояние до нее и т.д.), а также минимальные размеры и форму дефекта, подлежащего обнаружению, и другие параметры.

• Вступление
• Пластичные эндоскопы
• Жесткие эндоскопы
• Осветительные системы для эндоскопов
• Видеоэндоскопы
• Запись данных
• Трубоскопы
• Дополнительная информация

Обзоры

Один из наиболее значимых способов диагностики и лечения множества заболеваний – это эндоскопия. Она позволяет проводить осмотр внутренних полостей организма, брать биопсии, применять лечебные и кирургические методы, создавать давление, промывать полость различными растворами, удалять иностранные предметы и новообразования, и т.д. – все это благодаря эндоскопическому оборудованию.

Помимо прямого наблюдения, возможно регистрация эндоскопических исследований и хирургических операций в виде фото- и видеоматериалов.

Существует огромный выбор жестких оптических трубок по всему миру, которые подходят для различных областей медицинского применения.

Оптические трубки получили широкое распространение в следующих областях медицины:

• Урология (цистоскопы, цисторезектоскопы, уретротомы, детские цистоуретроскопы)
• Гинекология (гистероскопы, гистерорезектоскопы, детские гистероскопы)
• Артроскопия (артроскопы)
• Отоларингология (риноскопы, отоскопы)
• Лапароскопия (лапароскопы)
• Торакоскопия (торакоскопы)
• Флебэктомия (оптические инструменты для субфасциальной диссекции перфорантных вен)
• Проктология (операционный ректоскоп с тремя инструментальными каналами)

В современной жесткой эндоскопии можно выделить два этапа развития оптических систем:

1. Оптическая система с использованием тонких линз
2. Оптическая система со стержневидными линзами, которую предложил Гарольд Хопкинс (Великобритания) еще в 1966 году

Система Хопкинса характеризуется небольшой величиной сферической и сферохроматической аберраций, астигматизма, кривизны поля изображения и относительно малой величиной дисторсии.

Результаты расчетов двух оптических систем эндоскопов (с использованием классических тонких линз (а) и системы со стержневидными линзами (б)) демонстрируют выгоду второй варианта при большей величине углового поля, несмотря на меньший диаметр линз и большую длину оптической системы.

Одна система оптических трубок с тонкими линзами имеет значительно худшие оптические характеристики, чем другая система с использованием стержневидных линз (HOPKINS). Системы, содержащие стержневидные линзы, позволяют улучшить длину и оптические характеристики эндоскопа в сравнении с другой системой из тонких линз. Жесткие эндоскопы могут иметь различный диаметр, длину рабочей части, направление наблюдения и поле зрения в соответствии с областью применения и полостью, которую необходимо исследовать. Кроме того, оптимальное рабочее расстояние может варьироваться от 3 до 100 мм, в зависимости от назначения эндоскопа.

Для достижения лучшего обзора внутренней полости и естественного восприятия объектов, наблюдаемых при помощи смотровых и диагностических эндоскопов, необходимо иметь большее поле зрения в диапазоне увеличений от 1,1 до 1,3x.

Для проведения манипуляций под визуальным контролем, операционные эндоскопы могут иметь увеличение от 1,6 до 1,8x.

У жестких эндоскопов поле зрения колеблется от 50 до 105 градусов.

Стандартные углы наблюдения: 0 градусов, 12 градусов, 30 градусов, 45 градусов, 70 градусов и 90 градусов.

Сегодня большинство современных жестких эндоскопов, также известных как оптические трубки, производятся с применением стержне-линзовой оптической системы (HOPKINS), придуманной Харолдом Хопкинсом. В то же время, некоторые отечественные производители не могут гарантировать высокое качество оптических трубок на этой основе. В свою очередь, компания “Юни-тек” может предложить только высококачественные жесткие эндоскопы, включая оптические трубки со стержне-лизонвой оптической системой (HOPKINS), а также корпуса и тубусы, выполненные из высоколегированной стали, стойкой к механическим и коррозионным воздействиям. Кроме этого, мы можем изготавливать оптические трубки с позолоченным дистальным концом и защитным сапфировым стеклом.

Инструменты для проверки внутренних поверхностей и выявления дефектов в труднодоступных местах

Для проверки внутренних поверхностей и выявления дефектов в труднодоступных местах используются специальные инструменты, которые называют эндоскопами и бороскопами. Эндоскопы носят название, которое происходит от двух греческих слов: endos — внутри и scopto – рассматривать. Эндоскопы могут быть гибкими и жесткими. Бороскопы — это либо общее название для всех эндоскопов, либо название жестких эндоскопов. Гибкие эндоскопы, в свою очередь, имеют англоязычные названия фиброскопы и флексоскопы, которые происходят от английских слов fiber — волокно и flexible — гибкий.

Все остальные инструменты, имеющие в своем составе эндоскоп и дополнительное оборудование для решения конкретных задач, называются медицинскими приборами.

Согласно ГОСТ 24521-80 «Контроль неразрушающий оптический. Термины и определения», эндоскоп — это оптический прибор, который имеет осветительную систему и предназначен для осмотра внутренних поверхностей объекта контроля.

Эндоскопы находят применение в различных областях инженерии. Они используются для осмотра лопаток турбин и внутренней поверхности камер сгорания в авиационных двигателях, для визуального контроля трубопроводов различных типов, а также реакторов.

Работа эндоскопов основана на принципе осмотра объекта при помощи специализированной оптической системы, которая обеспечивает передачу изображения на значительное расстояние (до нескольких метров). Важно отметить, что отношение длины эндоскопа к его поперечному сечению превышает критическое значение в 1.

В этих устройствах применяется двухканальная оптическая схема. Осветительный канал передает свет от осветительного блока в исследуемый объем, а информационный канал строит изображение исследуемой поверхности на сетчатке глаза оператора или на электронном приемнике изображения. Электронным приемником может быть цифровая камера, телевизионный приемник или монитор компьютера.

Технические характеристики эндоскопов включают в себя диаметр и длину рабочей части, угол направления наблюдения, угол поля зрения, разрешающую способность и длину изгибающейся дистальной части. Эндоскопы бывают различных типов: жесткие, гибкие, полужесткие и видеоэндоскопы. Жесткие эндоскопы используются в промышленности.

Жесткие эндоскопы используются для визуального контроля доступных узлов и частей, особенно на этапе изготовления изделия, когда эндоскопический контроль задумывается заранее. Эти инструменты могут использоваться для осмотра внутренних полостей машин и механизмов, каналов и труб малого диаметра, отливок, стен зданий, а также для осмотра газовоздушного тракта авиационных двигателей и шлифовальных и хонингованных отверстий (рис. 7).

Оптическая трубка жесткого эндоскопа состоит из осветительной и визуальной систем. Визуальная система может иметь линзовую, стержневую или градиентную оптику и находится внутри металлической трубки. Осветительная система включает оптическое волокно, расположенное между двумя металлическими трубками: внешней и внутренней (рис. 7).

Использование линзовых систем позволяет получить наивысшее разрешение, светосилу и расширяет возможности комбинирования оптических параметров (увеличение, поле зрения, направление наблюдения и т.д.) для решения специфических задач диагностики.

Информационный канал, созданный на базе градиентной оптики, состоит из градиентного объектива и заключенных в систему линзовых окуляров.

Дата добавления: 2018-06-01; количество просмотров: 1094; наши специалисты окажут помощь в написании вашей работы!