ES2280915T3 - Dispositivo de busqueda y deteccion de defectos de piezas por endoscopia. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de búsqueda y de detección de defectos en piezas por resudación o examen de penetración y endoscopia, comprendiendo este dispositivo una caña cilíndrica tubular rígida (16) de pequeño diámetro, conductos (24, 28) alojados en la caña (16) para llevar aire y productos de resudación sobre una parte de pieza (12) que se va a examinar y medios de guía de luz y de transmisión de imágenes alojados en la caña (16) para la iluminación y la observación de la parte de pieza que se va a examinar, caracterizado porque los medios de guía de luz y de transmisión de imágenes están constituidos por un primer endoscopio (22) de luz visible montado axialmente en la caña (16) y rodeado por conductos (24, 26, 28) de productos de resudación y de aire, comprendiendo este endoscopio (22) un tubo rectilíneo (44) en el cual están montados en paralelo medios (46) de guía de luz visible y medios (50) de transmisión de imágenes, y porque el dispositivo comprende un segundo endoscopio (60) de luz ultravioleta, independiente del primer endoscopio y de la caña (16) citada anteriormente para la observación de las partes de pieza tratadas por los productos de resudación.
Description
Dispositivo de búsqueda y detección de defectos
de piezas por endoscopia.
La invención se refiere a un dispositivo de
búsqueda y de detección por endoscopia de defectos de piezas
sensiblemente inaccesibles que se encuentran detrás de una
pared.
Es ya conocido inspeccionar los componentes
internos de un material o de una máquina con la ayuda de un
endoscopio, que es un instrumento óptico alargado de pequeño
diámetro que se hace pasar por un pequeño orificio de una pared
para examinar el aspecto de los componentes que se encuentran al
otro lado de la pared. Se puede así, principalmente, proceder a la
inspección de los álabes de una turbomáquina tal como un
turbo-reactor o un turbo-propulsor
de avión, sin desmontaje de la turbomáquina.
Sin embargo, la capacidad de detección de los
defectos está limitada por la resolución del sistema óptico del
endoscopio, por la iluminación, por la orientación del endoscopio
con relación a la superficie observada y por la naturaleza de los
defectos, entre
otros.
otros.
Es conocido, por otra parte, buscar defectos en
componentes de máquinas utilizando una técnica de resudación o
examen de penetración, que consiste en depositar productos orgánicos
sobre la superficie examinada de un componente y en observar el
resultado en iluminación ultravioleta. Se pueden así detectar
discontinuidades de superficie tales como grietas o fisuras de muy
pequeñas dimensiones, invisibles en iluminación normal, depositando
sobre el componente un producto fluorescente que penetra en las
discontinuidades de superficie, y después lavando y secando en una
estufa o secando la superficie correspondiente del componente, y
depositando a continuación un producto revelador que pone en
evidencia el producto fluorescente infiltrado en las
discontinuidades de superficie. Se ilumina entonces el componente
mediante un rayo ultravioleta que excita el producto fluorescente,
emitiendo este último en respuesta un rayo de otra longitud de onda,
por ejemplo de color verde en el espectro visible.
Esta técnica de resudación necesita, en general,
desmontar más o menos completamente la máquina examinada.
Se ha propuesto ya, en el documento
US-A-4 273 110, combinar las
técnicas de endoscopia y de resudación en un mismo instrumento que
comprende, en un manguito cilíndrico alargado de pequeño diámetro,
un tubo de cuarzo para la transmisión de luz ultravioleta y de luz
visible hacia una extremidad del instrumento adyacente al
componente que se va a examinar, un conducto óptico que contiene
lentes para la observación de una zona iluminada del componente, y
tres conductos para la conducción y la pulverización de productos de
resudación sobre el componente que se va a examinar. Un filtro
óptico que retiene la luz visible está montado de manera amovible
en la otra extremidad del instrumento, entre el tubo de cuarzo y una
fuente luminosa que emite con luz visible y en el ultravioleta,
para permitir una iluminación del componente alternativamente con
luz visible y en ultravioleta. El diámetro exterior del manguito
del instrumento es suficientemente pequeño para permitir su paso por
un orificio endoscópico que tiene un diámetro del orden de 9
milímetros.
Este instrumento conocido presenta algunos
inconvenientes:
La iluminación del componente con luz
ultravioleta es de salida axial para evitar la utilización de
espejos de transmisión que son muy inapropiados en términos de
volumen y de absorción luminosa. Las salidas de los conductos de
pulverización son necesariamente axiales, como las salidas de la
iluminación y medios de observación, lo que limita mucho la
utilización del instrumento. Además, la sección del conducto óptico
de observación es muy pequeña, debiendo este conducto dejar en el
manguito un espacio suficiente para el montaje del tubo de cuarzo y
de los conductos de transporte y de pulverización de los productos
de resudación, de manera que, cuando el instrumento es utilizado en
iluminación ultravioleta, no pueda captar más que una pequeña parte
de la luz emitida por los productos de resudación y no permite una
observación fiable.
La invención tiene principalmente por objeto
aportar una solución simple, satisfactoria y poco costosa a este
problema.
Tiene por objeto un dispositivo que combina las
técnicas de endoscopia y de resudación, evitando al propio tiempo
los inconvenientes de los medios conocidos.
Propone a este efecto un dispositivo de búsqueda
y de detección de defectos por resudación y endoscopia,
comprendiendo este dispositivo una caña cilíndrica tubular rígida
de pequeño diámetro, conductos alojados en la caña para el
transporte de aire y de productos de resudación sobre una parte de
pieza a examinar, y medios de guía de luz y de transmisión de
imágenes alojados en la caña para la iluminación y la observación de
la parte de pieza que se va a examinar, caracterizado porque los
medios de guía de luz y de transmisión de imágenes están
constituidos por un primer endoscopio de luz visible montado
axialmente en la caña y rodeado por los conductos de productos de
resudación, comprendiendo este endoscopio un tubo rectilíneo rígido
en el cual están montados en paralelo medios de guía de luz visible
y medios de transmisión de imágenes, y porque el dispositivo
comprende un segundo endoscopio de luz ultravioleta, independiente
del primer endoscopio y de la caña citada anteriormente para la
observación de las piezas tratadas por los productos de
resudación.
En el dispositivo de acuerdo con la invención,
es un endoscopio de luz visible el que está alojado con los
conductos de productos de resudación en la caña cilíndrica y el que
sirve únicamente para la observación con luz visible de la parte de
pieza sobre la cual se pulverizan los productos de resudación. Los
efectos de estos productos son observados a continuación por medio
del segundo endoscopio, cuyos rendimientos ópticos no están
limitados por una reducción de sección transversal debida a la
presencia de conductos de transporte de productos de resudación en
un tubo que tiene dimensiones suficientemente pequeñas para permitir
su paso por un orificio endoscópico.
La iluminación con luz visible de la parte de
pieza que se va a tratar es suficiente para controlar bien la
deposición de los productos de resudación, y la iluminación con luz
ultravioleta de esta parte de pieza por medio del segundo
endoscopio permite observar bien los efectos de los productos de
resudación y asegura, por consiguiente, una detección óptima de los
defectos de las piezas examinadas.
De acuerdo con otra característica de la
invención, los medios de guía de luz del primer endoscopio
comprenden un cable de fibras ópticas que se extiende de una
extremidad a otra del tubo, teniendo este cable una extremidad
acodada de salida orientada oblicuamente con relación al eje del
tubo y destinada a ser llevada a la proximidad de una parte de
pieza que se va a examinar.
La salida de la iluminación no es, por
consiguiente, axial, sino, por ejemplo, perpendicular al eje del
tubo, y la rotación de la caña alrededor de su eje, combinada con
una traslación axial de esta caña permite iluminar y observar
grandes superficies de piezas.
Los medios de transmisión de imágenes del primer
endoscopio comprenden un conjunto rectilíneo de componentes
ópticos, que comprende un objetivo de formación de imagen y lentes
de transferencia de imagen, extendiéndose este conjunto de una
extremidad a otra del tubo y comprendiendo igualmente medios ópticos
de transmisión, montados en la extremidad de este conjunto sobre el
eje óptico de éste y orientados oblicuamente con relación a este
eje óptico.
Estos medios ópticos de transmisión y la
extremidad acodada de salida del cable de iluminación están próximos
y orientados de manera correspondiente para iluminar y observar una
misma parte de pieza.
Preferentemente, los medios ópticos de
transmisión están formados por un prisma.
La cara reflectante de este prisma está
orientada ventajosamente a 45 grados sobre el eje óptico de los
medios de transmisión de imágenes y la extremidad acodada del cable
de iluminación se extiende perpendicularmente al eje del tubo.
Los conductos que están alojados en la caña
alrededor del primer endoscopio comprenden un conducto de aire, un
conducto de polvo y un conducto de líquido, que se extienden de una
extremidad a la otra de la caña, y que comprenden una primera
extremidad destinada a ser unida a medios de alimentación. Las
segundas extremidades de los conductos de polvo y de líquido
desembocan en la extremidad correspondiente de la caña en la misma
dirección que los medios de iluminación y los medios de transmisión
de imágenes del primer endoscopio, mientras que la segunda
extremidad del conducto de aire desemboca axialmente en la
extremidad de la caña para proteger al primer endoscopio y evitar
la deposición de polvo y de líquido en su extremidad.
En un modo de realización particular de la
invención, el tubo del primer endoscopio tiene un diámetro del
orden de 8 milímetros.
El segundo endoscopio de iluminación con luz
ultravioleta puede tener un diámetro exterior sensiblemente igual
al de la caña citada anteriormente, lo que asegura buenos
rendimientos de iluminación con luz ultravioleta y de observación
de los defectos de
pieza.
pieza.
La invención se comprenderá mejor y otras
características, detalles y ventajas de ésta se harán evidentes más
claramente con la lectura de la descripción que sigue, hecha a
título de ejemplo en referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática del
dispositivo de acuerdo con la invención para la iluminación con luz
visible y la deposición de productos de resudación sobre una pieza
que se va a examinar;
- la figura 2 es una vista esquemática del
segundo endoscopio para la iluminación con luz ultravioleta de la
pieza examinada;
- las figuras 3 y 4 son vistas esquemáticas en
planta de la caña de iluminación con luz visible y del depósito de
productos de resudación;
- la figura 5 es una vista esquemática en corte
axial del endoscopio de luz visible utilizado en esta caña.
En la figura 1, la referencia 10 designa una
pared, tal como una carcasa de turbomáquina, detrás de la cual se
encuentran piezas 12 que se van a examinar, tales como álabes de
rotor de la turbomáquina.
La pared 10 comprende un orificio endoscópico 14
de pequeña dimensión (que tiene típicamente un diámetro de 9
milímetros), por el cual se puede introducir una caña 16 de
iluminación con luz visible y de pulverización de productos de
resudación, una extremidad de la cual está provista de un bloque 18
de conexión a medios de alimentación de productos de resudación y
de aire comprimido, y la otra extremidad 20 de la cual está
destinada a ser llevada enfrente de una superficie de la pieza 12
que se va a examinar.
La caña 16 está representada con más detalle en
las figuras 3 y 4. Esta caña es cilíndrica tubular rígida, por
ejemplo metálica, y contiene un primer endoscopio 22 de iluminación
y de observación con luz visible, un conducto 24 de transporte y de
pulverización de un polvo sobre la superficie de la pieza 12 que se
va a examinar, un conducto 26 de transporte de aire comprimido y un
conducto 28 de transporte y de pulverización de un líquido que
puede ser sucesivamente acetona, un penetrador, un emulsionante y
agua. El primer endoscopio 22 y los conductos 24, 26, 28 se
extienden longitudinalmente en la caña 16 de una extremidad a otra
de ésta, estando el endoscopio dispuesto en el eje de la caña 16 y
estando los conductos 24, 26 y 28 alrededor del endoscopio.
Como se representa esquemáticamente en las
figuras 1 y 3, el primer endoscopio 22 comprende una primera
extremidad 30 de conexión a una fuente de luz visible y una segunda
extremidad que se describirá con más detalle posteriormente y que
desemboca en la extremidad 20 de la caña 16.
Los conductos 24, 28 de transporte de los
productos de resudación tienen primeras extremidades 32 de conexión
a depósitos 34 que contienen los productos de resudación, a su vez
unidos a una alimentación 36 de aire comprimido, y segundas
extremidades 38 que desembocan en la extremidad 20 de la caña 16
perpendicularmente al eje de esta caña.
Preferentemente, los medios de alimentación de
aire comprimido y las fuentes de luz visible y ultravioleta están
agrupados en un módulo de alimentación 40 que comprende a su vez
medios de alimentación de energía eléctrica y de aire
comprimido.
La extremidad 30 del primer endoscopio 22
comprende un ocular 42 para una visión directa por un observador de
la superficie de la pieza 12 examinada que se encuentra enfrente de
la extremidad 20 de la caña.
El endoscopio 22 está representado con más
detalle en la figura 5 y comprende esencialmente un tubo cilíndrico
rígido 44, por ejemplo metálico, en el cual están dispuestos un
cable 46 de fibras ópticas para el guiado de la luz visible de una
extremidad a otra del endoscopio, teniendo este cable 46 una primera
extremidad destinada a ser unida a la fuente de luz visible
prevista en el módulo de alimentación 40 y una segunda extremidad 48
de salida de luz, que se extiende, por ejemplo, perpendicularmente
al eje del tubo 44 en la extremidad del endoscopio opuesta a la
equipada en el ocular 42. Medios de transmisión de imágenes 50 están
igualmente dispuestos en el interior del tubo 44 y se extienden
longitudinalmente de una extremidad a la otra de éste, estando estos
medios de transmisión 50 de imágenes constituidos por un conjunto
rectilíneo de componentes ópticos que comprenden principalmente un
objetivo 52 de formación de imagen y una o varias lentes de
transferencia 54. Medios de transmisión o reflexión 56 están
situados en el tubo 44 en la proximidad del objetivo 52, entre este
objetivo y la segunda extremidad 48 de los medios 46 de guía de
luz, estando los medios ópticos de transmisión 56 formados por un
prisma que está dispuesto en el eje óptico de los medios de
transmisión de imágenes 50 y que tiene una cara reflectante
inclinada 45 grados, por ejemplo, con respecto a este eje, para la
observación en una dirección perpendicular al citado eje óptico y
paralela a la dirección en la cual se extiende la extremidad 48 de
guía de luz 46.
Como se ve bien en la figura 5, la guía de luz
46 se extiende a lo largo de la pared del tubo 44 y los medios 50
de transmisión de imágenes ocupan casi la totalidad del resto del
tubo, lo que permite utilizar una sección tan grande como sea
posible para los medios de transmisión de imágenes 50 con el fin de
una mejor observación.
En un modo particular de la invención, dado aquí
a título de ejemplo, el tubo rígido 44 tiene un diámetro exterior
de 4 milímetros aproximadamente y una longitud de aproximadamente 40
centímetros. Está destinado a una visión a 90 grados con respecto a
su eje y para un campo de observación de 55 grados.
El dispositivo de acuerdo con la invención
comprende un segundo endoscopio 60, representado esquemáticamente
en la figura 2, que es independiente de la caña 16 y del primer
endoscopio 22 y que está destinado a ser introducido por el
orificio endoscópico 14 de la pared 10 para observar la superficie
de la pieza 12 que ha sido tratada por los productos de
resudación.
Este endoscopio 60 comprende una primera
extremidad provista de un ocular 62 y de un medio 64 de conexión a
una fuente de luz ultravioleta que forma parte del módulo de
alimentación 40, y una segunda extremidad 66 de salida luminosa
perpendicular en el eje del endoscopio para la iluminación con luz
ultravioleta y la observación de la superficie tratada de la pieza
12.
Este endoscopio 60 puede ser de un tipo clásico
o preferentemente del tipo descrito en otra solicitud de patente de
la solicitante. Como este endoscopio 60 se utiliza solo, puede tener
dimensiones transversales más importantes que si se utilizase con o
en lugar del primer endoscopio 22 en la caña 16, lo que de manera
general permite una mejor iluminación con ultravioleta de la
superficie de la pieza 12 y una mejor observación de los resultados
de inspección.
El dispositivo de acuerdo con la invención se
utiliza de la manera siguiente:
En un primer tiempo, la caña 16 es introducida
por el orificio 14 de la pared 10 y su extremidad 20 es desplazada,
por traslación axial y por rotación alrededor del eje, enfrente de
la superficie de una pieza 12 que se va a examinar.
Para verificar si un defecto aparente de la
pieza 12 es o no un defecto real, tal como una grieta o una fisura,
se pulverizan sucesivamente productos de resudación sobre la parte
correspondiente de la pieza 12, comprendiendo estos productos un
producto fluorescente líquido que va a penetrar en las
discontinuidades de superficie, un líquido de lavado y un polvo que
forma revelador, gracias al cual se pone en evidencia la presencia
del producto penetrante infiltrado en una discontinuidad de
superficie incluso de muy pequeñas dimensiones.
El examen de la pieza 12 y la observación de la
pulverización de los productos de resudación sobre esta pieza se
efectúan con luz visible, siendo la superficie de la pieza 12
iluminada por el flujo luminoso que sale de la extremidad acodada
48 de la guía de luz 46 del primer endoscopio, siendo esta luz
reflejada y/o retro difundida por la superficie de la pieza y
recogida por el espejo 56 que la transmite al eje de los medios 50
de transmisión de imágenes hacia el ocular 42 montado en la otra
extremidad del primer endoscopio.
La caña 16 es a continuación retirada del
orificio endoscópico 14 y después el segundo endoscopio 60 conectado
a la fuente de luz ultravioleta del módulo de alimentación 40 es
introducido a su vez por el orificio 14 y su extremidad 66 es
llevada enfrente de la superficie tratada de la pieza 12. La
iluminación con luz ultravioleta de la superficie tratada de la
pieza 12 provoca una excitación del producto penetrante infiltrado
en una discontinuidad de superficie y que se ha difundido en el
revelador, emitiendo el producto penetrante en respuesta a esta
excitación una fluorescencia por ejemplo de color verde, bien
visible en la oscuridad y que el usuario puede observar por medio
del ocular 62.
De manera general, la separación de la
iluminación con luz ultravioleta y de la iluminación con luz visible
en el dispositivo de acuerdo con la invención permite mejorar los
rendimientos de estas dos iluminaciones y de la observación de los
resultados
correspondientes.
correspondientes.
Claims (13)
1. Dispositivo de búsqueda y de detección de
defectos en piezas por resudación o examen de penetración y
endoscopia, comprendiendo este dispositivo una caña cilíndrica
tubular rígida (16) de pequeño diámetro, conductos (24, 28)
alojados en la caña (16) para llevar aire y productos de resudación
sobre una parte de pieza (12) que se va a examinar y medios de guía
de luz y de transmisión de imágenes alojados en la caña (16) para la
iluminación y la observación de la parte de pieza que se va a
examinar, caracterizado porque los medios de guía de luz y
de transmisión de imágenes están constituidos por un primer
endoscopio (22) de luz visible montado axialmente en la caña (16) y
rodeado por conductos (24, 26, 28) de productos de resudación y de
aire, comprendiendo este endoscopio (22) un tubo rectilíneo (44) en
el cual están montados en paralelo medios (46) de guía de luz
visible y medios (50) de transmisión de imágenes, y porque el
dispositivo comprende un segundo endoscopio (60) de luz
ultravioleta, independiente del primer endoscopio y de la caña (16)
citada anteriormente para la observación de las partes de pieza
tratadas por los productos de resudación.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque los medios (46) de guía de luz del
primer endoscopio comprenden un cable de fibras ópticas que se
extienden de una extremidad a otra del tubo (44).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque el cable (46) de fibras ópticas
comprende una extremidad de salida acodada (48) orientada
oblicuamente con relación al eje del tubo y destinada a ser llevada
a la proximidad de una parte de pieza (12) que se va a iluminar con
luz visible.
4. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
transmisión de imágenes comprenden un conjunto rectilíneo de
componentes ópticos que comprenden un objetivo (52) de formación de
imagen y lentes (54) de transferencia de imagen y que se extienden
sensiblemente de una extremidad a otra del tubo (44).
5. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios (50)
de transmisión de imágenes del primer endoscopio comprenden
igualmente medios ópticos de transmisión (56) montados en la
extremidad del tubo (44) en el eje óptico de los medios (50) de
transmisión de imágenes y orientados oblicuamente con relación a
este eje óptico.
6. Dispositivo de acuerdo con el conjunto de las
reivindicaciones 3 y 5, caracterizado porque los medios
ópticos de transmisión (56) y la extremidad acodada de salida del
cable (46) de fibras ópticas están próximos y orientados de manera
que iluminan y observan respectivamente una misma parte de
pieza.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque los medios ópticos de transmisión
(56) están situados entre la extremidad del conjunto rectilíneo de
componentes ópticos y la extremidad acodada (48) de salida del
cable (46) de fibras ópticas.
8. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los medios
ópticos de transmisión (56) están formados por un prisma.
9. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque los medios
ópticos de transmisión (56) tienen una superficie reflectante
orientada a 45 grados en el eje óptico de los medios (50) de
transmisión de imágenes y la extremidad acodada (48) de salida del
cable 46 se extiende perpendicularmente al eje del tubo 44.
10. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque el cable de
fibras ópticas (46) se extiende a lo largo de la pared del tubo
(44) y los medios (50) de transmisión de imágenes ocupan
sensiblemente el resto del tubo.
11. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
conductos alojados en la caña (16) alrededor del primer endoscopio
(22) comprenden un conducto de aire (26), un conducto de polvo (24)
y un conducto de líquido (28), que se extienden de una extremidad a
otra de la citada caña y que tienen una primera extremidad
destinada a ser unida a medios (40) de alimentación, teniendo los
conductos (24, 28) de polvo y de líquido otra extremidad que
desemboca en el exterior de la caña (16) en la misma dirección que
los medios de iluminación y los medios de transmisión de imágenes, y
teniendo el conducto de aire (26) otra extremidad que desemboca
axialmente en la extremidad de la caña (16) para generar una
circulación de aire que protege la extremidad del primer endoscopio
(22).
12. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tubo
(44) del primer endoscopio (22) tiene un diámetro del orden de 4
milímetros, y la caña (16) citada anteriormente, un diámetro del
orden de 8 milímetros.
13. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo
endoscopio (60) con luz ultravioleta tiene un diámetro exterior
sensiblemente igual al de la caña (16) citada anteriormente.
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