Jak zbudowany jest endoskop? Najważniejsze elementy zestawu

Jest to możliwie dzięki mobilnym endoskopom przemysłowym, które są obecnie podstawowymi narzędziami inspekcyjnymi m.in. działów kontroli jakości oraz utrzymania ruchu. Endoskopy obniżają koszty i przyspieszają diagnostykę, a przy tym pozwalają zachować najwyższy poziom jej dokładności. Wszystko to pod warunkiem wykorzystywania narzędzia odpowiednio dobranego do charakteru prowadzonych badań. W wyborze tego właściwego pomaga wiedza na temat jego budowy. Dlatego w artykule wyjaśniamy, z czego składa się mobilny endoskop przemysłowy. Dowiesz się także, na co zwrócić uwagę przed jego zakupem.

Na początek należy wyjaśnić, że pośród najczęściej stosowanych przenośnych endoskopów przemysłowych wyróżnia się wideoskopy i boroskopy. Oba te urządzenia pełnią te same funkcje, a więc umożliwiają przeprowadzenie wizualnej inspekcji wnętrz urządzeń i instalacji bez konieczności ich demontażu. Są przystosowane do intensywnej eksploatacji w trudnych warunkach. Wykazują się więc dużą odpornością m.in. na uszkodzenia mechaniczne, wilgoć, wysokie temperatury oraz bezpośredni kontakt z wodą czy nawet niektórymi chemikaliami. Różnią się jednak budową, w tym przede wszystkim układem optycznym.

Wideoskop wyposażony jest w miniaturową kamerę umieszczoną na końcu długiej i elastycznej sondy. Rejestrowany przez nią obraz po cyfrowym przetworzeniu wyświetla się na ekranie wbudowanym lub zewnętrznym (jeśli istnieje opcja jego podłączenia). Cechuje się bardzo wysoką jakością i może być zapisywany na zewnętrznych nośnikach pamięci.

Z kolei boroskop zazwyczaj ma sondę sztywną, na której końcu zamiast kamery znajduje się klasyczny układ optyczny tworzony przez soczewki. Obraz z niego przesyłany jest cienkimi światłowodami do okularu. Choć cechuje się gorszą jakością w porównaniu z możliwościami wideoskopu, tak urządzenie to jest tańsze i trwalsze dzięki wyeliminowaniu elektroniki. Doskonale nadaje się do wykonywania inspekcji technicznych poprzez proste i krótkie kanały – np. badanie wnętrza cylindrów silnika czy komory turbiny. W nowoczesnych modelach zamiast okularu stosuje się cyfrową matrycę, która w pewnym stopniu poprawia jakość obrazu.

Ponieważ budowa klasycznego boroskopu jest stosunkowo prosta, w dalszej części artykułu skupiamy się na opisie najważniejszych elementów wchodzących w skład mobilnego wideoskopu.

Poszczególne modele wideoskopów przemysłowych zwykle mają bardzo zbliżoną budowę. Wynika to z faktu, że składają się z kilku niemalże identycznych elementów. Ich znajomość jest istotna, gdyż to właśnie cechy każdego z nich mają bezpośredni wpływ na funkcjonalność narzędzia oraz możliwości jego wykorzystania do inspekcji technicznych.

W budowie mobilnego wideoskopu przemysłowego wyróżniamy przede wszystkim:

• jednostkę sterującą zintegrowaną z ekranem,
• elastyczną sondę, zakończoną kamerą i oświetlaczem przestrzeni roboczej

Jednostka sterująca stanowi swoiste serce tego mobilnego urządzenia. To nie tylko ekran dotykowy, ale także nowoczesny układ elektroniczny z procesorem. Odpowiada za przetwarzanie i korekcję obrazu przekazywanego z kamery oraz zarządzanie wszystkimi funkcjami dostępnymi w danym modelu wideoskopu. Do tego w jednostce sterującej znajdujeą się pilot do artykulacji, czyli sterowania końcówką sondy. Całość zamknięta jest w obudowie, która powinna wyróżniać się wysoką szczelnością oraz odpornością na uszkodzenia mechaniczne i kontakt z agresywną chemią. Ważne jest przy tym, aby miała lekką i ergonomiczną formę, która umożliwia wygodną obsługę narzędzia.

W profesjonalnych modelach wideoskopów wspomniany wbudowany ekran jest dotykowy, dzięki czemu można z łatwością korzystać z wszystkich funkcji dostępnych w urządzeniu. Zazwyczaj ma matrycę IPS o przekątnej od 4 do 7 cali i pracuje w rozdzielczości HD lub FHD – obie z nich przy tak niewielkich rozmiarach gwarantują dobrą ostrość obrazu. Bardzo istotna jest też maksymalna jasność wyświetlacza, gdyż bezpośrednio wpływa na jego czytelność podczas pracy w warunkach mocnego oświetlenia sztucznego lub w pełnym słońcu.

Wideoskop wyposażony jest w giętką sondę wykonaną zazwyczaj ze spiralnie nawiniętej stali pokrytej oplotem i dodatkową osłoną ochronną z elastycznego tworzywa sztucznego. To dzięki niej można analizować stan techniczny nawet bardzo głębokich zakamarków maszyn i instalacji bez konieczności ich rozbierania. Zależnie od modelu narzędzia mają długość od około jednego do nawet kilkunastu metrów i średnicę w zakresie od około 2 do 8 (i więcej) milimetrów.

Na końcu sondy znajduje się cyfrowa kamera, która może być zamontowana na elemencie sztywnym lub ruchomym. W tym drugim przypadku mamy do czynienia z tzw. sterowaniem końcówką, czyli artykulacją – to niezwykle praktyczna funkcja. Operator za pośrednictwem pilota znajdującego się na obudowie jednostki sterującej może odchylać końcówkę w zakresie nawet do 180 stopni w dwóch osiach (góra-dół) lub czterech, a więc dodatkowo z opcją manipulacji lewo-prawo. Nie tylko umożliwia to dokładne obejrzenie badanych powierzchni z różnych kątów, ale także ułatwia przeciskanie sondy przez ciasne i kręte zakamarki.

To jeden z najważniejszych elementów każdego wideoskopu, gdyż ma bezpośredni wpływ na jakość wyświetlanego obrazu. Miniaturowa matryca kamery zamontowana jest bezpośrednio na końcówce sondy. Ponieważ przesyłany z niej sygnał jest cyfrowy, oznacza to transmisję bezstratną i tym samym pozwala uzyskać najwyższą możliwą jakość obrazu – bez szumów. Rozdzielczości kamer stosowanych w tych urządzeń to zazwyczaj HD (1280×720) lub FHD (1920×1080). W najbardziej zaawansowanych technologicznie wideoskopach może to być nawet 4K. Jednak w praktyce HD i FHD są w pełni wystarczające przy większości inspekcji realizowanych w zakładach przemysłowych. 4K przydaje się w zasadzie jedynie w sytuacji, gdy celem badania jest wykrycie niesamowicie drobnych wad na powierzchni analizowanego obiektu.

Warto przy tym wspomnieć o układzie optycznym umieszczonym przed matrycą. Od zastosowanego rozwiązania uzależniony jest kąt widzenia kamery oraz wielkość maksymalnego przybliżenia. Szeroki zakres obu tych parametrów czyni wideoskop bardziej uniwersalnym – dzięki temu doskonale nadaje się zarówno do szybkiej pobieżnej analizy technicznej, jak i dokładniejszej, w której zwraca się uwagę na drobne szczegóły.

Na koniec warto wspomnieć jeszcze o akumulatorze, który znajduje się we wnętrzu jednostki sterującej w przypadku wideoskopów mobilnych. W dobrej jakości urządzeniach zwykle stosowane są ogniwa litowo-jonowe będące w stanie zasilać sprzęt nieprzerwanie przez minimum kilka godzin.

Znając budowę endoskopu, łatwiej będzie Ci dobrać go do potrzeb w zakresie charakteru inspekcji technicznych, jakie chcesz przeprowadzać z jego pomocą. Przed podjęciem ostatecznej decyzji musisz więc odpowiedzieć sobie na kilka podstawowych pytań.

1. Jaka jest szerokość otworów i kanałów, przez które będziesz wprowadzać sondę do urządzeń lub instalacji?
2. Jaka będzie maksymalna głębokość penetracji sondą endoskopu przemysłowego?
3. Czy zależy Ci na możliwości rejestrowania i archiwizacji obrazów uzyskiwanych z endoskopu?
4. Czy oczekujesz od endoskopu szerokich możliwości w zakresie ustawiania parametrów wyświetlanego obrazu (zbliżenie, jasność, kontrast itp.)?
5. Czy potrzebujesz sondy elastycznej z funkcją sterowania końcówką, czy sztywna w zupełności wystarczy?
6. Czy endoskop przemysłowy będzie regularnie narażony na kontakt z trudnymi warunkami środowiskowymi?

Odpowiadając na te pytania, będziesz w stanie precyzyjnie dobrać urządzenie do potrzeb m.in. pod kątem długości, średnicy oraz elastyczności sondy. Ułatwi Ci to także dokonanie wyboru pomiędzy wideoskopem, a boroskopem. Do tego będziesz wiedział, jaką klasę ochrony powinna spełniać obudowa narzędzia, aby była odporna na warunki, w których będzie eksploatowana.