Реферат. Визуальный контроль с применением оптических приборов называют оптиковизуальным
 Скачать 239.91 Kb.
|
|
Визуально-оптический метод оптического излучения - метод контроля применяется в основном для проверки открытых поверхностей (наружных и внутренних) и предназначен для обнаружения поверхностных дефектов достаточно большого размера: трещин, царапин, вмятин, коррозии, негерметичности и т.п. Минимальный размер дефекта, который может быть обнаружен при визуальном контроле, зависит от характера контролируемой поверхности, уровня яркости и контраста яркостей между деталью и фоном. Глаз довольно быстро утомляется, и острота зрения снижается, поэтому визуальный осмотр — недостаточно точный метод. Кроме того, возможности глаза человека не всегда позволяют получить достоверную информацию о состоянии детали. Удаленность объекта контроля, недостаточная освещенность, ограниченная контрастная чувствительность и малая разрешающая способность (разрешающая способность определяется наименьшим расстоянием между двумя соседними минимальными выявленными дефектами, для которых возможна их раздельная регистрация) зрения человека позволяет принимать визуальный контроль только для обнаружения больших дефектов. Ограниченность остроты человеческого зрения компенсируется применением различного рода оптических устройств. Острота зрения и разрешающая способность глаза увеличивается примерно во столько раз, во сколько увеличивает изображение оптическое устройство. Это позволяет видеть мелкие объекты, размеры которых находятся за пределами границы видимости невооруженного глаза. Визуальный контроль с применением оптических приборов называют оптико-визуальным. Он используется для обнаружения различных поверхностных дефектов, осмотра закрытых конструкций, труднодоступных мест летательных аппаратов (ЛА) (при наличии каналов для доступа приборов к контролируемым местам). Метод основан на использовании законов распространения и преломления лучей света в системах оптических приборов и взаимодействия света с контролируемым объектом. Однако оптико-визуальный контроль имеет недостаточно высокую чувствительность и достоверность. Поэтому его используют в целях поиска поверхностных дефектов, доступных для непосредственного осмотра, анализа характера повреждений, обнаруженных другими методами дефектоскопии, а также осмотра закрытых конструкций с целью обнаружения загрязнений и наличия посторонних предметов. Дефекты даже относительно больших размеров могут быть не обнаружены с помощью оптических приборов из-за малого контраста с фоном. Приборы оптико-визуального метода контроля Оптические приборы применяются для следующего: 1) поиска относительно мелких поверхностных дефектов (трещин, коррозионных и эрозионных повреждений, язв, открытых раковин, пор и др.) при оптическом контроле, а также более мелких дефектов (по сравнению с осмотром невооруженным глазом) при цветном, люминесцентном, магнитном и рентгеновском конт-ролях; 2) обнаружения крупных дефектов — больших трещин, мест разрушения элементов конструкции, остаточной изгибной деформации, скрытых или удаленных элементов конструкции, поиска течей, загрязнений, а также различных посторонних предметов внутри закрытых конструкций; 3) анализа характера типа и степени опасности поверхностных дефектов, обнаруженных при контроле деталей каким-либо методом дефектоскопии (ультразвуковым, токовихревым, цветным И Т.П.). Применяются приборы с различной степенью увеличения. В связи с тем, что с ростом увеличения оптических приборов существенно сокращаются поле зрения и глубина резкости, а также снижаются производительность и надежность контроля, для осмотра деталей применяют приборы увеличения не более 20—ЗОх. При общем осмотре особенно крупных объектов при поиске дефектов применяют приборы увеличением 2—16х, при контроле особо точных деталей при анализе характера обнаруженных дефектов применяют приборы увеличением 10—ЗОх. По назначению приборы подразделяются на три группы для рассматривания: 1) мелких близко расположенных объектов (лупы, микроскоп); 2) удаленных объектов (телескопические лупы, бинокли); 3) скрытых объектов — внутренних поверхностей закрытых конструкций, отверстий, полых деталей и т.п. (перископы, техноэндоскопы и др.). К окуляру оптических приборов может быть присоединен фотоаппарат для регистрации изображения, что дает возможность последующего сравнительного анализа. Некоторые приборы снабжены дополнительным устройством для проецирования изображения дефектируемой поверхности на фотокатод телевизионной трубки, что позволяет наблюдать изображение на экране телевизионной установки. Типы применяемых луп Складные карманные лупы представляют собой линзу или простую систему линз с малым фокусным расстоянием. Линзы складных луп заключены в легкую оправу из пластмассы. Лупы типа ЛП1 имеют увеличение 25, 4 и 7 крат, их применяют в основном для поиска дефектов. Трипклесные лупы типа ЛАЗ имеют 6, 10 и 20-кратное увеличение и используются для анализа дефектов или поиска дефектов на небольших участках поверхности. Такие лупы имеют скорри-гированную оптику и позволяют получать изображение хорошего качества. Обзорные складные лупы типа Л П К 471 имеют увеличение до 2 крат, состоят из линзы, заключенной в круглую оправу из пластмассы и удобной пластмассовой ручки. Осмотр может производиться двумя глазами, что повышает надежность контроля. Работа с лупой не утомляет глаза (Рисунок 1).  (Рисунок 1-Складная лупа). Лупы часовые (ЛЧ) предназначены для осмотра мелких объектов, часовых механизмов и т.п. Применяют лупы типа ЛЧ с 1,7; 2,3; 2,8; 3,5; 4; 5; 10-кратным увеличением. Зерновые лупы используются для контроля качества зерна по внешнему виду. Лупы установлены на штативе и имеют постоянное рабочее место. Обозначение таких луп ЛЗ-П (в пластмассовом корпусе), ПЗ-М (корпус из металла). Увеличение 4,5 крат. Лупы текстильные предназначены для обнаружения дефектов тканей и определения количества нитей в 1 см2. Штатив лупы имеет шарнир, позволяющий сложить лупу, а также использовать его как ручку. Типы таких луп ЛТ-1, увеличение 4 и 7 крат. Бинокулярные налобные лупы (Рисунок. 2) предназначены для осмотра двумя глазами. Благодаря стереоскопичности лупы можно оценивать дефекты по глубине. Подобные лупы имеют осветитель, питаемый от электрической сети низкого напряжения или батарейки. Лупа крепится на голове человека с помощью обода или в виде очков. Может быть использована при осмотре большого количества малогабаритных деталей, которые при осмотре необходимо держать двумя руками и поворачивать. Современные бинокулярные лупы НЯР с увеличением 4 и 6 крат рекомендуются в случаях, где требуется большое увеличение. Лупы НЯР разработаны для создания наибольшего поля зрения и лучшей глубины резкости. Лупы С2,3 отличаются легкостью и комфортностью, линзы имеют мультипокрытие и защиту от царапин.  Рисунок. 2- Бинокулярные лупы Измерительные лупы предназначены для определения линейных размеров плоских объектов. В фокальной плоскости лупы находится стеклянная пластина со шкалой, которая при измерении накладывается на предмет. Фокусировка на шкалу и предмет производится перемещением лупы в штативе. Лупы типа ЛИ-3, ЛИ-4 с 10-кратным увеличением применяют для определения линейных размеров дефектов (трещин, забоин). Телескопические лупы служат для осмотра близко расположенных мелких объектов, удаленных объектов, а также для осмотра деталей сложной формы: с глубокими пазами, выемками, проточками. Лупа ЛПШ-74 представляет собой четырехкратный призменный монокуляр, на объектив которого надевают сменные насадки различного увеличения до 40 крат (Рисунок 3).  (Рисунок 3) - Телескопическая лупа ЛПШ-74 Хорошо рассмотреть мелкие детали позволяют стереоскопические микроскопы марок МБС-2, МБС-3, МБС-10 с увеличением от 3,5 до 100 крат. Микроскопы служат для наблюдения прямого объемного изображения предметов в отраженном и проходящем свете. Оптическая головка микроскопа расположена на вертикальной стойке, закрепленной на предметном столе, и может перемещаться вдоль стойки или поворачиваться вокруг нее. Оптическая головка вместе со стойкой может отделяться от основания предметного стола и устанавливаться непосредственно на поверхности больших объектов. Микроскоп снабжен осветителем (рис. 2.24).  (Рисунок 4.)- Бинокулярный стереоскопический микроскоп МБС-10 Представляет интерес прибор для определения технического состояния деталей остекления летательных аппаратов ПДСС-1 (прибор для дефектации самолетных стекол). Прибор позволяет измерять глубину поверхностных трещин («серебра») с точностью до 0,1 мм, а также определять толщину стекла в пределах 6—20 мм в результате его механической обработки. Основной частью прибора для определения глубины поверхностных трещин является отсчетный микроскоп МПБ-2 (Рисунок 5.)-Прибор устанавливается на стекле под углом 45° к его поверхности. Если имеется несколько трещин, то фиксируется результат измерения наиболее глубокой из них. При определении изменения толщины стекла прибор устанавливается на участках, подвергавшихся и не подвергавшихся механической обработке. По разности показаний прибора определяется толщина удаленного слоя стекла.  (Рисунок 5.) Отсчетный микроскоп МПБ-2 Бинокли Бинокль представляет собой прибор, изготовленный из двух параллельных зрительных труб, соединенных вместе. Каждая труба имеет объектив и окуляр. Бинокли предназначены для осмотра двумя глазами удаленных предметов, находящихся в пределах прямой видимости. Применяют бинокли двух типов: галилеевские и призменные. В галилеевском бинокле окуляром служит рассеивающая линза, которая образует прямое изображение объекта. Эти бинокли просты в изготовлении, обладают большой светосилой, но имеют малое поле зрения. В зрительных трубах призменного бинокля для образования прямого изображения служит оборачивающаяся система из двух призм. Такие бинокли имеют большое поле зрения, повышенную стереоскопичность и малые размеры. Применяют бинокли типов БГШ, БГТ, БГО, БГП, с увеличением 2,6—6 крат. Буквы означают: БП — бинокль призменный, БГ — бинокль галилеевский, Т — театральный, П — полевой и морской, Ш — широкоугольный, О — для носящих очки. Бинокли используют для осмотра деталей, находящихся на расстоянии 3,5—5 м от глаза наблюдателя. Приборы для осмотра скрытых объектов, внутренних полостей Для осмотра внутренних полостей применяют специальные оптические приборы — эндоскопы. Принцип действия эндоскопов заключается в осмотре объекта с помощью оптической системы, позволяющей передавать изображение на значительное расстояние (до нескольких метров). Существуют линзовые, волоконно-оптические и комбинированные эндоскопы. Линзовые эндоскопы представляют собой жесткую конструкцию или имеют шарнир с одной или двумя степенями свободы (Рисунок 6-7.) Эндоскоп состоит из источника света для освещения объекта, сменной призменной или зеркальной насадки, меняющей направление и размеры поля зрения, объектива, основной передающей оптической системы и окуляра. Сменная оптическая система служит для увеличения рабочей длины прибора или подключения телевизионной системы наблюдения. Увеличение эндоскопов 0,5—50 крат. Конструктивно линзовые эндоскопы выполнены в виде корпуса цилиндрической формы, внутри которого 1 2 3 4  (Рисунок 6. )-Схема жесткого линзового эндоскопа 7 — источник света; 2 — объект контроля; 3 — объектив; 4 — корпус; 5 — сменная оптическая система; б — окуляр; 7 — экран видеосистемы; 8 — видикон; 9 — объектив; 10 — передающая оптическая система.  (Рисунок 7. )-Технический эндоскоп 1 — корпус окуляра; 2 — окуляр; 3 — электрический разъем; 4 — электрокон-тактные кольца; 5 — промежуточные линзы; 6 — телескопический корпус; 7 — объектив; 8 — оптическая призма; 9 — лампа; размещены все элементы прибора. Обычно в комплект входят несколько трубок. Общее число линзовых элементов может достигать 40—50, что приводит к основному недостатку линзовых эндоскопов — большим потерям света, поэтому в качестве источников освещения применяют лампы накаливания мощностью 150 Вт. Линзовые эндоскопы обладают высокой разрешающей способностью, но ограниченными возможностями ориентации объектива на объект исследования. Лучшую технологичность контроля обеспечивают эндоскопы, представляющие шарнирно-линзовую систему с несколькими промежуточными звеньями . В зависимости от назначения линзовые эндоскопы разделяют на: • бронхоскопы и техноэндоскопы — используются для осмотра полостей глубиной более 500 мм. Применяются для осмотра лопаток ротора компрессора, внутренних поверхностей различных емкостей с малыми входными каналами; • цитоскопы — служат для осмотра полостей диаметром более 8 мм и глубиной до 200 мм; • перископические дефектоскопы — используются для осмотра полостей диаметром более 35 мм и глубиной до 900 мм. Применяются для осмотра полостей камер сгорания, силовых элементов конструкции, мест сочленения деталей в труднодоступных местах без их разборки; • перископические микроскопы — служат для осмотра внутренней поверхности труб и протяженных закрытых конструкций с изогнутыми и изломанными входными каналами с целью определения качества обработки, выявления задиров, трещин, пористости и других дефектов. Объективная часть эндоскопа имеет переменную длину (рисунок 8); • коленчатые управляемые эндоскопы — имеют трубчатую конструкцию. Объективная часть приборов может отклоняться и вращаться вокруг своей оси. Система управления — стержневая с червячной передачей, управление вращением — тросовое. Увеличение прибора и величина эндоскопа при отклонении объективной части не изменяются .  Рисунок 8. Перископический дефектоскоп коленчатый ПДК-60 Возможности механических эндоскопов значительно расширены благодаря применению волоконно-оптических элементов. Волоконно-оптические элементы состоят из множества элементарных световодов или световедущих жил диаметром 10—20 мкм, собранных в жгут. Под световодом следует понимать материальный канал, по которому может распространяться световое излучение. Световоды могут быть твердыми, полыми, заполненными жидкостью, газом или вакуумными. Наиболее универсальными являются твердые световоды. В качестве световода может использоваться стекло. В настоящее время 98% выпускаемых и разрабатываемых волоконных химикатов изготавливаются из особо чистых стекол, позволяющих передавать сигналы на десятки и даже сотни метров. Современный световод представляет собой комбинацию из сердцевины (световедущей жилы) с высоким показателем преломления и спеченной или сплавленной с ней оболочки из прозрачного стекла с низким показателем преломления. Лучи, попадая в световод, распространяются вдоль него, многократно отражаясь от границы сердцевины и оболочки. Уменьшение угла наклона лучей при переходе из воздуха в прозрачный световод увеличивает длину светового пробега и уменьшает количество отражений, что снижает потери света при внутренних отражениях. Потери света при каждом отражении незначительны, а коэффициент отражения достигает 0,999999, т.е. практически имеет полное отражение светового потока и его прохождение по световоду с минимальным ослаблением (рисунок 9).  Рисунок 9-. Схема распространения светового потока в прозрачном световоде. Из элементарных световодов, которые скрепляют методом горячего прессования или склеивания, составляют жгуты. Торцы жгутов полируют. Число элементарных волокон может составлять 106 на 1 см2. Жгуты для передачи изображения представляют собой совокупность волокон с регулярным (параллельным) расположением светопроводящих жил. Каждое волокно несет один элемент изображения. Если на торец жгута передать изображение, то на выходном торце получается мозаичная картина изображения. С уменьшением диаметра нитей световода и с увеличением их числа качество изображения улучшается, уменьшается его мозаичность. Установка перед жгутом объектива и окуляра за ним превращает жгут в гибкий эндоскоп, позволяющий осматривать труднодоступные места. Кроме передачи изображения, необходимо подводить свет к объекту контроля. Для этого применяют световоды, изготовленные из беспорядочно уложенных волокон. В гибком эндоскопе монтируются жгут волокон для передачи изображения и жгут волокон для освещения осматриваемого места (рис. 2.30). По кольцевому осветительному световоду проходят лучи света от источника к осматриваемому объекту. Изображение передается через линзу к центральному световоду и окуляру, а затем к наблюдателю. Разрешающая способность серийных световодов 15—20 мм-1 (у лучших образцов до 50 мм1). В эндоскопе может быть смонтировано устройство для дистанционного управления изгибом жгута, что очень удобно для осмотра Волокно для передачи изображения метальная часть Блок управления Окуляр Поле зрения Подсветка Гибкая часть Линзы окуляра Объектив Иэтибаемая Коннектор Основное преимущество гибких эндоскопов — их способность передавать изображение по любому криволинейному профилю. При этом источник света находится вне прибора, что исключает нагрев изделия (рисунок 10).  (Рисунок 10).Волоконно-оптический эндоскоп. Комбинированные эндоскопы сочетают достоинства линзовых и волоконно-оптических. Комбинированные эндоскопы имеют линзовую наблюдательную систему (т.е. являются, по сути, жесткими), световолоконный канал для освещения объекта и разъемный световодный жгут. Окулярная часть может быть выполнена в виде поворотного механизма, а рабочая часть может свободно вращаться относительно окулярной вокруг оси симметрии (рисунок 11).  Рисунок 11. Волоконно-оптический жесткий (комбинированный) эндоскоп Вывод Обычно визуально-оптическому контролю подвергаются элементы газотурбинных двигателей: рабочие лопатки компрессора, передние кромки сопловых аппаратов, рабочие лопатки и диски турбины, внутренние полости камер сгорания газотурбинных двигателей и трубопроводов. |