工业内窥镜及机器人技术在无损检测中的应用

01技术原理无损检测（Non-destructiveTesting，NDT），又称无损探伤，是指在不损伤被检测对象的条件下，利用材料内部结构异常或缺陷存在所引起的对热、声、光、电、磁等物理量的变化，来探测各种工程材料、零部件、结构件等内部和表面缺陷。无损检测具有非破坏性、全面性和全程性，被广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品以及一些电子元器件的检测。无损检测需要使用工业内窥镜作为检测工具，设计初衷是为了满足专业而复杂的使用环境。工业内窥镜由于它的特殊尺寸设计，可以让我们在不破坏被检测物体表面的前提下，简便、准确地观察物体内部表面结构或工作状态。工作原理：通过物镜成像传至CCD耙面上，然后CCD再把光像转变成电子信号，把数据转送至视频内窥镜控制组，再由该控制组把影像输出至监视器。工业内窥镜具有坚固耐用、操作简单、抗液性强等优势，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。02应用领域内窥镜的起源可以追溯到古希腊和古罗马时代。在工业应用上，我国于20世纪70-80年代开始引进内窥镜产品，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。发展到现在，内窥镜已经被广泛应用于机械制造、汽车维修，管道检修、发电厂、飞机维修、石油化工等各种领域。1电厂及电力建设工业内窥镜被用于风力发电厂、水力发电厂、火力发电厂以及电力建设单位的设备检测，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。2船舶轮机检修船舶发动机不但构造复杂，而且必须承受极高的应力，在长时间的高速运转，频繁地变负荷运行，同时承受着高温燃气所产生的高温应力。因此很可能发生外物损伤、腐蚀、硫化、热退化、裂痕（纹）和变形等情况，对发动机运行安全造成隐患。工业内窥镜作为重要的无损检测工具，在船舶检测领域具有广泛应用。3公安和海关内窥镜技术在武器制造、安全维护、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。警用内窥镜系统

内窥镜应用于海关检查4航空航天在航空航天业中，无损检测发挥了不可代替的作用。航空发动机正常运行的基础是核心机部件的物理完好性，其内部的损伤对飞行安全的影响很大，如叶片断裂、掉块、烧蚀等还会直接导致空中停车。而内窥镜检测可以详细了解核心机部件是否存在缺陷损伤并判定其严重程度，技术部门则可根据检测结果采取相应措施，及时消除安全隐患。航空发动机叶片断裂/丢失

叶片裂纹航空发动机叶片烧蚀

涂层材料损伤5核工业核电站内部的结构非常复杂，主要分为核岛和常规岛，核岛包括反应堆等一次回路系统和蒸发器等第二次回路系统，常规岛主要是蒸汽传输系统和汽轮机系统，各个系统间都需要通过大量管道进行连接。核电管道内部质量有着非常严格的检测标准和要求，普通的检测仪器不能满足其检测要求，工业内窥镜是进行无损检测的标准设备之一。6石油化工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。7轨道交通随着轨道交通行业的发展，对于铁路车辆等轨道交通设备的维修检修质量及效率提出了更高要求，工业内窥镜因为无损检测特性，成为这一领域的重要检测工具。工业内窥镜可以对轨道交通相关的容器、管道、难以拆卸设备内部、狭小缝隙的内表面等特殊环境、或者人的视力无法直接观察到的区域进行目视检测，在轨道交通车辆的开发制造、维护检测、质量控制等方面都有应用。可应用于避震弹簧、齿轮箱、空心轴、内燃机积碳检测等。齿轮箱检查

内燃机积炭检测8汽车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。03项目介绍北京国电电科院检测科技有限公司开发了适用于火力发电厂从小孔到大管道检查的全系列工业内窥镜，一台主机可配多种规格探头互换。高分辨率的CCD或CMOS传感器成像，LED照明，高清液晶屏显示图像，探头和主机可模块化组合，可根据现场实际情况定制各种辅助工装，工作长度最长可达100m。操作简便，克服了测量工具之不足，在满足精度的前提下，大大提高了检测速度。1A/N系列工业内窥镜●内窥镜通用控制器内窥镜控制器通用主机采用分辨率高达1920×1200的高清触摸屏，支持模拟和高清探头，可对探头输入的图像进行截图、录像、回放，并可对探头进行聚焦、旋转、灯光调节，对机器人可进行前、后、左、右行走操作。●

A系列工业内窥镜公司研发的A系列工业内窥镜产品适用于狭小空间、小径管、发动机等。搭配7英寸控制器，使用CCD或CMOS成像，LED照明，探头直径3~11mm，电动或手动四方向摆头，每方向摆头角度大于90°，探测线长度为1~10m可选。●

N系列工业内窥镜N系列工业内窥镜适用于容器、大管道、联箱等。一个主机可配多种规格探头互换，电机嵌在探头内，控制其摆头和旋转，360°无死角，检测范围可从5mm小孔到2m的大容器。非钢丝摆头，避免了断钢丝故障的同时提高了检测距离，玻璃纤维电缆可在几十米长的管子里自由伸缩，检测距离可达100m。采用大尺寸CCD成像，最高像素1725万，可电动调焦，成像效果好。●

内窥镜绕线轮“内窥镜绕线轮”是内窥镜的辅助装置，用于放线或收线，以缓冲线的反抗力。公司研发的内窥镜绕线轮优势在于采用滑环结构，有效避免检测线在反复、无序收放而发生旋转时的缠绕、折断，延长检测线的使用寿命。加装计米器，可用于缺陷位置的判断。●

钢丝摆头内窥镜检测工装及导向装置钢丝摆头内窥镜因其线软，在检查大管道和联箱时出现弯曲，无法正常推进，检查长度不到1m。现场使用绑上钢线推送仍不太理想，特别是当灯光亮度不足时，检查联箱时漆黑一片，无法看清。研发的内窥镜检测工装采用特殊的蛇形管材料，靠自重紧贴联箱底面，因蛇形管有一定硬度，可推进15m左右。在联箱手孔中放置导向管，既可保护内窥镜线不被磨损，又能减小线缆的推进阻力。蛇形管的头部安装高亮度LED，足以满足管径小于1m的管道的照明。使用时将蛇管和内窥镜用胶带或扎带绑在一起放入导向管即可。●

中心支架辅助内窥镜探头使其始终置于联箱中心线位置，可清晰显示管内异物及管内壁情况。2工业内窥镜机器人现有的工业内窥镜性能和清晰度均能满足检查要求，但内窥镜线管软，十米以上很难准确推送到位。所以内窥镜检查最大的难点是怎么把探头输送到设备内部并顺畅移动。为加强和提高特种设备检验检测能力，设计了一系列检测机器人，带动内窥镜检测系统在管壁上爬行，可清晰观测设备内部有无异物和腐蚀缺陷情况，实现电厂质量检测的自动化和智能化。●

联箱视频机器人联箱检查时一般在两头的筒体上开手孔，采用工业内窥镜进行检查，然而手动推进探头时难以对准小孔，对准后又无法判断是哪一个，因此很难进行全面检查。公司研发的联箱视频机器人可从手孔（大于90mm）进入联箱中电动爬行，电动升降支架将高清全景镜头置于联箱中心线位置。镜头视角214°，可清晰显示周向小孔图像、小管孔的焊口和节流圈。检测效率高，定位准确，不留死角，检查一个联箱只需不到半小时。磁性行走轮吸附，避免重心不稳侧翻，且能把铁磁性异物用磁轮带出来。●

磁力爬行机器人磁力爬行机器人主要应用于铁磁性联箱、管道、容器内外壁、风机塔筒、钢结构高空检查等。采用六轮驱动，可以在铁磁性材料上前进、后退、转向，越障能力强，不容易被卡住。探头采用200万像素CMOS传感器，可实现1080P高清摄像。最小通行直径80mm，工作长度达50m。可配N系列探头及搭载各种传感器进行检测。在铁磁材料上水平牵引力大于3kg，垂直牵引力大于1kg。●

履带爬行机器人履带爬行机器人适用于管道、容器、联箱内壁，采用四轮驱动履带式设计，越障能力强，动力大，整个系统还包括了爬行器、控制器、电缆。因为每个电机都是单独控制，从而实现前进、后退、转弯。控制器和内窥镜控制器通用，最小工作直径120mm，可搭载N系列内窥镜所有型号探头。摄像头1080P高清、电动调焦、防水等级IP65。●

弹力爬行机器人主要应用于管道、联箱，特别是非铁磁性材料管道。依靠弹力支撑在管道中爬行，多功能用途，操作简单，模块化设计控制，高亮照明LED光源，可更换内窥镜头和各种传感器探头，遇到小障碍物、不平表面的变化，爬行器会自动调节。可自由穿行在水平、垂直和有90°弯曲的管道中。●

迷你联箱视频机器人迷你联箱视频机器人，可从直径大于50mm的铁磁性管道中及管道外壁上电动爬行，探头采用200万像素CMOS传感器，可清晰显示管道内图像，行进距离可达30米。适用于电力、石油石化、船舶等行业，磁力管道的内部异物及内表面缺陷检测，也可携带小型探头、传感器，实现其他无损检测功能。04工业内窥镜

在发电厂无损检测中如何选型在电力生产领域，工业内窥镜被用来检查如涡轮机、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。北京国电检测工业内窥镜，一台主机搭配不同探头可适用于发电厂不同的无损检测需求。1.四大管道：主蒸汽管道、再热蒸汽管道、给水管道、循环水管道检查内容：管道异物，管壁腐蚀，焊口根部缺陷推荐探头：N-50P（高清全景，1752万像素）、管道爬行机器人2.四小管道：水冷壁、过热器管、再热器管、省煤器管检查内容：管道异物，管壁腐蚀，焊口根部缺陷，管道氧化皮推荐探头：A系列、G10-6，N-16P3.联箱：检查内容：联箱异物，节流孔堵塞，管道焊口根部缺陷推荐探头：a)联箱直径大于300mm，手孔门大于70mm，推荐使用管道爬行机器人。b)手孔门直径大于60mm，推荐使用N-50P。c)手孔门直径小于60mm，推荐使用N-22P、N30P。d)抓取异物，推荐使用机械爪。4.热交换器、凝汽器：检查内容：管壁腐蚀，管壁污垢，管子堵塞推荐探头：A-603、A-8055.其他设备：电气设备、转动设备、阀门检查内容：设备缺陷，异物。推荐探头：A-60205结语相比于破