Дистанционна визуална инспекция

Дистанционната визуална инспекция (ДВИ) е неразрушителна техника за наблюдение, изпитване и контрол, която използва различни видове бороскопи, видеоскопи, дистанционно управлявани инспекционни камери, дефектоскопи, роботизирани видеосистеми и други способи и инструменти за оценка и изследване на наличието на нарушения в целостта на компоненти и инфраструктура в недостъпни зони, до които се налага отдалечен достъп, и места, в които пряката човешка намеса представлява риск за безопасността и здравето.

Развитието на технологиите за дистанционна визуализация се стимулира от нарастващото разнообразие от специфични нужди за изследване, степен на недостъпност на обектите и условията на средата. Средствата за ДВИ предлагат широк спектър от характеристики и параметри, така че да могат да отговорят и на най-нестандартните и сложни приложения. Например еволюцията в дизайна на PTZ камерите (позволяващи панорамно наблюдение, накланяне на зрителния ъгъл и мащабиране) е довела до съвременния им компактен размер, осигуряващ достъпност до изключително ограничени пространства. Популярни също и като управляеми камери за видеонаблюдение, освен панорамен образ на наблюдавания обект тези системи предоставят възможност за фокусиране върху конкретни детайли в образа или определен сегмент от предаваната картина, който потребителят иска да анализира внимателно.

Системите за дистанционна визуална инспекция се развиват ръка за ръка с надграждането на софтуерните продукти за тези устройства. Това позволява преглед на обективни данни на екрана, запис, анализ и генериране на отчети от изследването. Непрекъснатият напредък в областта на роботиката дава възможност на инспекционните камери да проникнат в доскоро напълно недостъпни места. Независимо дали се използват като самостоятелен инструмент или част от система за дистанционно обхождане на инфраструктурата, ДВИ камерите могат да възпроизвеждат видеокартина с висока разделителна способност с разширени възможности за прецизна оценка на изображения на всяка индустриална структура с ограничен достъп.

Освен че са незаменим способ за преодоляване на физически препятствия при наблюдение, друго предимство на дистанционните средства за инспекция е изключително високата ефективност и съкращаване на разходите за проверка на капиталови активи и критични компоненти, мониторинг на условията и предотвратяване на повреди, които в противен случай могат да причинят сериозни щети, вреда на околната среда и да повишат риска за здравето и безопасността на хората. Дистанционният визуален контрол позволява навременни оценки в реално време, без да се налага прекъсване на производствените операции и без да се ангажира екип от специалисти за демонтаж и разглобяване на оборудване.

Базови типове инструменти

Терминът “бороскоп” е добил колективно значение, описващо три вида продукти (технологии, които се използват за отдалечен визуален контрол) – “бороскопи”, “фиброскопи” и “видеоскопи”. Всъщност има ключови разлики между тези инспекционни инструменти, но тъй като първият прибор, който се налага в практиката, е “бороскоп”, това е и терминът, който индустрията е възприела в най-голяма степен.

В най-общия случай дизайнът на една система за дистанционна инспекция включва оптични влакна, дистални светодиоди, служещи като източник на светлина, и устройство, възпроизвеждащо изображението. Устройството може да е снабдено с процесор, разширяващ функционалностите на системата. Специалистът проверява необходимите детайли на монитор или през окуляр. Най-ранните системи за инспекция представляват тръби, оформени като дълги тънки телескопи, снабдени с окуляр и огледало, разположено под ъгъл, така че да бъде насочено към отвора в тръбата откъм обекта. Тези бороскопи са били използвани за прегледи през отвори на машини, вани, резервоари и тръби. Устройството на първите бороскопи много наподобява това на перископите на подводниците. Те често са най-удачният вариант за преглед на много малки отвори или инспекция на прави тръбопроводи, но не са подходящи за вътрешността на предмети с неправилни вътрешни форми като двигатели или оборудване.

С разработването на оптичните влакна на пазара се появяват фиброскопите. Конструкцията на фиброскопа включва снопове от 3000 до 30 000 оптични влакна. Отдалеченият край на снопа оптични влакна е оборудван с обектив, а близкият край – с окуляр. Изображението, уловено от обектива, се пренася през снопа оптични влакна и се визуализира през окуляра. Потребителят може да наблюдава през окуляра или той може да бъде свързан с камера, която да показва изображението на монитор. В някои системи външният пръстен влакна в снопа се използва за пренасяне на светлина към наблюдавания обект, докато вътрешните влакна се използват за пренасяне на изображението обратно към окуляра. В тези случаи системата трябва да включва отделен източник на светлина (обикновено халогенен).

Основното предимство на фиброскопите пред бороскопите е тяхната гъвкавост, която позволява те да се използват за инспекция на обекти със сложен контур. Много фиброскопи са със съчленена конструкция, което означава, че отдалеченият край може да бъде насочен във всяка посока. Видеоскопите наподобяват фиброскопите по това, че могат да бъдат снабдени или не със съчленена връзка. Основната техническа разлика между двете устройства е, че видеоскопът е оборудван с микровидеокамера, разположена в отдалечения край, която директно заснема изображението и пренася електронен видеосигнал през тръбата до печатна платка/видеопроцесор и дисплей, които обикновено са интегрирани в устройството.

Фиброскопът може да разполага с дисплей, но той ще възпроизвежда изображението индиректно, тъй като реалното изображение се улавя от снопа оптични влакна. Това може да изглежда като незначително обстоятелство, но е много важно. Някои видеоскопи имат сензори за изображение, които могат да постигнат резолюция 450 000 пиксела. Уредите, базирани изцяло на оптични влакна, не могат да постигнат такава висока разделителна способност. Освен това фиброоптичните прибори възпроизвеждат растерни изображения, които страдат от много несъвършенства като “мъртви пиксели” например. Този проблем възниква, когато някои от влакната във фиброскопа се счупят, което е неизбежно предвид манипулациите, включващи огъване при нормалната употреба.

Основни методи за измерване чрез визуална инспекция

Трите основни метода за измерване при дистанционна визуална инспекция са: сравнително измерване, стереоизмерване и измерване на сянка.

При метода на сравнително измерване параметрите на изследвания обект се установяват въз основата на съпоставка спрямо известни референтни параметри в изображението в същата равнина и изглед. Референтният обект може да бъде настроен фабрично в инструмента или да бъде въведен в процеса на изследване. При този метод точността на измерване зависи от два фактора: разстоянието от края на видеоскопа до обекта и ъгъла, който камерата на видеоскопа сключва с равнината на обекта. Измерванията са най-прецизни тогава, когато ракурсът на камерата е перпендикулярен на равнината.

Методът на стереоскопичното измерване използва призма или двойна леща за разделяне на изображенията, което позволява на камерата да заснеме обекта едновременно в два кадъра – погледнат отляво и отдясно, като разделящият ги ъгъл е известен. След това се прилагат алгоритми и тригонометрични формули, за да се анализира позицията на марките, поставени от потребителя, и да се прецизират измерванията. Точността на този метод зависи от разстоянието между призмата или двойната леща и от разстоянието между отдалечения край на инструмента и измервания обект. Остротата и контрастът на изображението също са от значение за точността на измерването. За разлика от други методи, стереометричното измерване не зависи от перпендикулярността между равнината на обекта и видеоскопа.

Методът на измерване на сянка се обосновава на тригонометрични изчисления на базата на разстоянието от края на видеоскопа до обекта. Устройство, известно като апарат за измерване на сянка, проектира сянката в областта, която е предмет на инспекция. По този начин позицията и размерът на сянката в полученото изображение се обвързват с разстоянието от края на видеоскопа до обекта. С тази информация системата за измерване на сянка може точно да изчисли размера на всички параметри или дефекти. Точността на този метод зависи от разстоянието от отдалечения край на видеоскопа до обекта, който се изследва. Остротата и контрастът на изображението са по-малко важни, отколкото при стереометода. Равнината на обекта трябва да е перпендикулярна за някои типове измервания и може да е наклонена за други.

Визуална инспекция чрез инфрачервена термография

Инфрачервената термография е безразрушителен метод за контрол чрез визуализация на топлинните вълни, излъчвани или отразявани от заобикалящата среда. Технологията широко се прилага в индустриалните предприятия и инвеститорския контрол в строителството. Също така инфрачервените камери се използват за обследване на електрически повреди, претоварени и недобре изчислени ел. вериги, за инспекция на топлинни загуби и проникването на въздух, структурни дефекти на сгради и други повреди, както и с превантивна цел или преди и след извършване на ремонтни работи. С помощта на инфрачервената термография ремонтните работи може да се локализират само там, където са необходими, или да се провери качеството и надеждността на извършени такива.

Методът се основава на възбуждане на тествания материал от външен източник, който предава определено количество енергия на материала. Това предизвиква топлинен отговор в инспектирания материал, който се измерва с инфрачервена камера. Съвременните термографски системи с високоскоростни и високочувствителни IR камери разширяват възможностите на методите за визуална проверка. Термографията е приложима върху широк спектър от различни материали и може да се разглежда като метод на инфрачервена дефектоскопия, който може да разкрие несъвършенства на материала, като пукнатини, дефекти, празнини, кухини и други нарушения.