Оптикалық аспаптар: Борескоптар мен олардың қолданылуы

Кіріспе

Оптикалық құрал

Бороскоп (кейде бороскоп деп те аталады, бірақ бұл жазу стандартты емес) – бір шетінде көзілдірік немесе дисплейі бар, қатты немесе икемді түтікшеден тұратын, екінші жағынан объектив линзасы немесе камерасымен, ал олардың арасында оптикалық немесе электрлік жүйемен байланысқан, тар және қол жеткізу қиын қуыстарды визуальды тексеруге арналған оптикалық құрал. Кейбір жағдайларда оптикалық жүйеге жарықтық пен контрастты жақсарту үшін (әдетте талшықты-оптикалық) жарықтандыру қосылады. Объектив линзасы жарықтандырылған нысанның ішкі бейнесін қалыптастырады және оны көрерменнің көзіне көрсететін көзілдірік арқылы ұлғайтады. Қатты немесе икемді бороскоптар сырттан фотосуретке түсіру немесе бейнежазу құрылғысына қосылуы мүмкін. Медициналық қолдану үшін осыған ұқсас құралдар эндоскоптар деп аталады.

Қолданылуы

Борескоптар мақсатты аймаққа басқа тәсілдермен қол жеткізу мүмкін емес болғанда немесе қол жеткізу үшін бұзу, уақытты талап ететін және/немесе қымбатқа түсетін демонтаж жұмыстары қажет болғанда визуалды тексеру жұмыстары үшін қолданылады. Адам денесінде қолданылатын осыған ұқсас құрылғылар эндоскоптар деп аталады. Борескоптар көбінесе ақауларды немесе кемшіліктерді анықтау үшін бұзылмайтын сынақ техникаларында қолданылады. Борескоптар әуе кемелерінің қозғалтқыштарын, газ турбиналарын (әуе кемесінен шығарылған), бу турбиналарын, дизельдік қозғалтқыштарды, сондай-ақ автомобильдер мен жүк көліктерінің қозғалтқыштарын визуалды тексеруде кеңінен қолданылады. Газ және бу турбиналары қауіпсіздік және техникалық қызмет көрсету талаптарына байланысты ерекше назарды қажет етеді. Қозғалтқыштарды борескоппен тексеру артық техникалық қызмет көрсетуді болдырмауға мүмкіндік береді, бұл үлкен турбиналар үшін өте қымбатқа түсуі мүмкін. Олар сондай-ақ машинамен өңделген немесе құйылған бөлшектерді өндіру кезінде маңызды ішкі беттерде шыршалардың, беттік өңдеудің немесе толық тесіктердің болуын тексеру үшін қолданылады. Басқа да көп қолданылатын салаларға құқық қорғау органдары мен ғимараттарды тексерудегі сот-медициналық сараптама, сондай-ақ қару жасаушылардың атыс қаруының ішкі бөлігін тексеру кіреді. Екінші дүниежүзілік соғыста үлкен артиллериялық қарулардың ішкі бөліктерін (содан "bore" scope атауы шыққан) тексеру үшін қарапайым, қатаң борескоптар қолданылды.

Иілгіш пен қатты

Дәстүрлі икемді борескопта кескінді пиксельдерге бөлетін оптикалық талшықтар жиынтығы бар. Ол сондай-ақ фиберскоп деп аталады және оны күйдіру камерасы немесе "жану камерасы" сияқты қисықтардың маңындағы қуыстарға қол жеткізу үшін, қозғалтқышты демонтаждамай, сығылған ауа кіреберістерінің, турбина қанаттарының және тығыздағыштардың жағдайын тексеруге болады. Дәстүрлі икемді борескоптар оптикалық талшықтар арқылы бейне беруге байланысты пикселдену және пикселдердің араласуынан зардап шегеді. Оптикалық талшықтардың саны мен құрылысына байланысты икемді борескоптардың әртүрлі модельдеріндегі бейне сапасы әртүрлі болады. Кейбір жоғары сапалы борескоптар кез келген ақаулы аймақтың мөлшерін бағалауға көмектесетін бейнелерде "көрнекі торды" ұсынады. Икемді борескоптар үшін буыны механизмдарының құрауы, буынының диапазоны, көру өрісі және объективтің көру бұрыштары да маңызды. Икемді реледегі талшықтардың мөлшері көрерменге ең жоғары ажыратымдылықты қамтамасыз ету үшін де маңызды. Ең төменгі мөлшері 10 000 пикселді құрайды, ал ең жақсы бейнелер үлкен диаметрлі борескоптар үшін 15 000 – 22 000 аралығындағы талшықтар санымен алынады. Түсіру түтігінің ұшындағы жарықты басқару мүмкіндігі борескопты пайдаланушыға бейне немесе тұрақты суреттердің айқындығын жақсартуға мүмкіндік береді. Қатты борескоптар фиберскоптарға ұқсас, бірақ әдетте икемді борескоптарға қарағанда төмен құнмен жақсырақ бейне береді. Қатты борескоптардың шектеуі – қарауға тиіс нысанға тікелей бағытта қол жеткізу қажеттігі. Сондықтан қатты борескоптар автомобиль цилиндрлерін, жанармай инжекторларын және гидравликалық коллекторларды тексеру, сондай-ақ қару жасау сияқты белгілі бір тапсырмаларға жақсырақ сәйкес келеді. Борескопты таңдау критерийлері әдетте бейне айқындығы және қол жетімділік болып табылады. Бірдей сапалы құралдар үшін тесікке сыятын ең үлкен қатты борескоп ең жақсы бейнені береді. Қатты борескоптардағы оптикалық жүйелердің үш негізгі түрі бар: Гарольд Хопкинс таяқша линзалары, ахроматтық дублеттер және градиенттік индекс таяқша линзалары. Үлкен диаметрлі (бірнеше миллиметрден жоғары) борескоптар үшін ахроматтық дублеттер жақсы жұмыс істейді, бірақ борескоп түтігінің диаметрі кішірейгенде Хопкинс таяқша линзасы және градиенттік индекс таяқша линзасы жоғарырақ бейне береді. Өте кішкентай қатты борескоптар үшін (бірнеше миллиметрден төмен) градиенттік индекс линзаларының релелері жақсырақ.

The traditional flexible borescope includes a bundle of optical fibers which divide the image into pixels. It is also known as a fiberscope and can be used to access cavities which are around a bend, such as a combustion chamber or "burner can", in order to view the condition of the compressed air inlets, turbine blades and seals without disassembling the engine. Traditional flexible borescopes suffer from pixelation and pixel crosstalk due to the fiber image guide. Image quality varies widely among different models of flexible borescopes depending on the number of fibers and construction used in the fiber image guide. Some high end borescopes offer a "visual grid" on image captures to assist in evaluating the size of any area with a problem. For flexible borescopes, articulation mechanism components, range of articulation, field of view and angles of view of the objective lens are also important. Fiber content in the flexible relay is also critical to provide the highest possible resolution to the viewer. Minimal quantity is 10,000 pixels while the best images are obtained with higher numbers of fibers in the 15,000 to 22,000 range for the larger diameter borescopes. The ability to control the light at the end of the insertion tube allows the borescope user to make adjustments that can greatly improve the clarity of video or still images. Rigid borescopes are similar to fiberscopes but generally provide a superior image at lower cost compared to a flexible borescope. Rigid borescopes have the limitation that access to what is to be viewed must be in a straight line. Rigid borescopes are therefore better suited to certain tasks such as inspecting automotive cylinders, fuel injectors and hydraulic manifold bodies, and gunsmithing. Criteria for selecting a borescope are usually image clarity and access. For similar quality instruments, the largest rigid borescope that will fit the hole gives the best image. Optical systems in rigid borescopes can be of three basic types: Harold Hopkins rod lenses, achromatic doublets, and gradient index rod lenses. For large diameter borescopes (over ), the achromatic doublet relays work quite well, but as the diameter of the borescope tube gets smaller the Hopkins rod lens and gradient index rod lens designs provide superior images. For very small rigid borescopes (under ), the gradient index lens relays are better.

Видео-борескоптар

Видеоборескоп немесе "тексеру камерасы" икемді борескопқа ұқсас, бірақ икемді түтіктің соңында миниатюралық бейнекамера қолданылады. Енбеге түсірілетін түтіктің ұшында жарық орнатылған, ол жабдықтардың, қозғалтқыштардың және басқа да қараңғы кеңістіктердің тереңінен бейне немесе тұрақты суреттерді түсіруге мүмкіндік береді. Қашықтан визуалды тексеру құралы ретінде бейне немесе тұрақты суреттерді кейін тексеру үшін сақтау мүмкіндігі зор артықшылық болып табылады. Басқа жағындағы дисплей камерадан көріністі көрсетеді, ал кейбір модельдерде қарау бұрышын джойстик немесе ұқсас басқару құралы арқылы өзгертуге болады. Дәстүрлі борескоптағы күрделі оптикалық талшық толқын жетек арзан электр кабелімен алмастырылғандықтан, видеоборескоптар әлдеқайда төмен бағалы және камераның сипаттамаларына байланысты әлеуетті түрде жақсырақ ажыратымдылыққа ие болуы мүмкін. Пайдалануға оңай, батареямен жұмыс істейтін, 320×240 пикселді немесе одан да жақсы LCD дисплейі бар видеоборескоптар шамамен 2012 жылдан бастап бірнеше өндірушілерден қолжетімді болды және кейбір қолданулар үшін жеткілікті. Көптеген модельдерде бейнекамера мен иілгіш түтік суға батыруға жарамды. Кейінгі модельдер жақсартылған мүмкіндіктерді ұсынды, мысалы, жақсырақ ажыратымдылық, реттелетін жарықтандыру немесе орнатылған дисплейді компьютерге қосылыммен, мысалы USB кабелімен алмастыру.