PT1494060E - Dispositivo de pesquisa e de detecção de defeitos de peças por endoscopia - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO DE PESQUISA E DE DETECÇÃO DE DEFEITOS DE PEÇAS POR ENDOSCOPIA A invenção refere-se a um dispositivo de pesquisa e de detecção por endoscopia de defeitos de peças sensivelmente inacessíveis que se encontram por trás de uma parede. É já conhecida a inspecção de componentes internos de um material ou de uma máquina com a ajuda de um endoscópio que é um instrumento óptico alongado de pequeno diâmetro que se faz passar por um pequeno orifício de uma parede para examinar o aspecto dos componentes que se encontram do outro lado da parede. Pode-se assim, nomeadamente, proceder à inspecção das pás de uma turbomáquina, por exemplo, um turborreactor ou um turbopropulsor de avião sem desmontagem da turbomáquina.

Todavia, a capacidade de detecção dos defeitos é limitada pela resolução do sistema óptico do endoscópio, pela iluminação, pela orientação do endoscópio relativamente à superfície observada e pela natureza dos defeitos, entre outros.

Conhece-se aliás a pesquisa de defeitos de componentes de máquinas utilizando uma técnica de ressudação, que consiste em depositar produtos orgânicos sobre a superfície examinada de um componente e em observar o resultado com iluminação por ultravioletas. Podem-se assim detectar descontinuidades de superfície, por exemplo, pequenas bolsas ou fissuras de dimensões muito pequenas invisíveis com iluminação normal, depositando no componente um produto fluorescente que penetra nas descontinuidades de superfície, e depois lavando e secando em estufa ou por outra forma a superfície correspondente do componente, e 1 depositando em seguida um produto revelador que põe em evidência o produto fluorescente infiltrado nas descontinuidades da superfície. Ilumina-se então o componente por radiação ultravioleta que excita o produto fluorescente, emitindo este último em resposta uma radiação com outro comprimento de ondas, por exemplo, de cor verde, no espectro visível.

Esta técnica de ressudação necessita, de uma maneira geral, de desmontar mais ou menos completamente a máquina examinada. Já foi proposto, no documento US-A-4273110, combinar as técnicas de endoscopia e de ressudação num mesmo instrumento que compreende, num invólucro cilíndrico alongado de pequeno diâmetro, um tubo de quartzo para a transmissão de luz ultravioleta e de luz visível para uma extremidade do instrumento vizinha do componente a examinar, uma conduta óptica contendo lentes para observação de uma zona iluminada do componente, e três condutas para conduzir e pulverizar os produtos de ressudação no componente a examinar. Um filtro óptico, que interrompa a luz visível, é montado de forma amovível na outra extremidade do instrumento entre o tubo de quartzo e uma fonte luminosa, que emite no visível e no ultravioleta, para permitir alternadamente uma iluminação do componente com luz visível e com luz ultravioleta. 0 diâmetro exterior do invólucro do instrumento é suficientemente pequeno para permitir a sua passagem por um orifício endoscópico com um diâmetro da ordem dos 9 milímetros.

Este instrumento conhecido apresenta alguns inconvenientes: A iluminação do componente com luz ultravioleta é feita na saída axial para evitar a utilização de espelhos de retorno que são demasiadamente penalizantes em termos de 9 ocupação de espaço e de absorção luminosa. As saídas das condutas de pulverização são necessariamente axiais, como as saídas de iluminação e os meios de observação, o que limita fortemente a utilização do instrumento. Além disso, a secção da conduta óptíca de observação é muito pequena, devendo esta conduta deixar no invólucro um espaço suficiente para a montagem do tubo de quartzo e das condutas de condução e de pulverização dos produtos de ressudação, de maneira que, quando o instrumento é utilizado com iluminação ultravioleta, só possa captar uma parte pequena da luz emitida pelos produtos de ressudação e não permita uma observação fiável. A invenção tem, nomeadamente, por objecto conseguir uma solução simples satisfatória e de baixo custo para este problema.

Tem por objecto um dispositivo que combine as técnicas de endoscopia e de ressudação evitando assim os inconvenientes dos meios conhecidos.

Propõe para este efeito um dispositivo de pesquisa e de detecção de defeitos por ressudação e endoscopia, compreendendo este dispositivo um tubo metálico cilíndrico rigido de pequeno diâmetro, condutas alojadas no tubo metálico para a condução de ar e de produtos de ressudação numa parte da peça a examinar, e meios guia de luz e de transmissão de Imagens alojados no tubo metálico para a iluminação e a observação da parte da peça a examinar, caracterizado por os meios guia de luz e de transmissão de imagens serem constituídos por um primeiro endoscópio com luz visível montado axialmente no tubo metálico e rodeado pelas condutas de produtos de ressudação, compreendendo este endoscópio um tubo rectilíneo rígido, no qual são montados em paralelo meios guia de luz visível e meios de transmissão de imagens, e por o dispositivo compreender um 3 segundo endoscópío com luz ultravioleta, independente do primeiro endoscópío e do tubo metálico atrás citado para a observação das peças tratadas pelos produtos de ressudaçâo.

No dispositivo de acordo com a invenção, é um endoscópío de luz visível que é alojado com as condutas de produtos de ressudaçâo no tubo metálico cilíndrico e que apenas serve para a observação com luz visível da parte da peça, na qual foram pulverizados os produtos de ressudaçâo. Os efeitos destes produtos são observados em seguida por meio do segundo endoscópío, cujos desempenhos ópticos não são limitados por uma redução de secção transversal devida à presença de condutas de condução de produtos de ressudaçâo num tubo com dimensões suficientemente pequenas para permitir a sua passagem por um orifício endoscópico. A iluminação com luz visível da parte da peça a tratar é suficiente para controlar bem o depósito de produtos de ressudaçâo, e a iluminação com luz ultravioleta desta parte da peça por meio de um segundo endoscópío permite observar bem os efeitos dos produtos de ressudaçâo e assegurar portanto uma detecção óptima de defeitos das peças examinadas.

De acordo com outra característica da invenção, os meios guia de luz do primeiro endoscópío compreendem um cabo de fibras ópticas que se prolonga de uma extremidade à outra do tubo, tendo este cabo uma extremidade de saída em cotovelo orientada obliquamente em relação ao eixo do tubo e destinada a ser conduzida para a vizinhança de uma parte da peça a examinar. A saída de iluminação não é portanto axial, mas, por exemplo, perpendicular ao eixo do tubo, e a rotação do tubo metálico em torno do seu eixo, combinada com uma translação axial deste tubo metálico, permite iluminar e observar grandes superfícies de peças. 4

Os meios de transmissão de imagens do primeiro endoscópio compreendem um conjunto rectilíneo de componentes ópticos, que incluem uma objectiva de formação de imagem e lentes de transferência de imagem, estendendo-se este conjunto de uma extremidade à outra do tubo e incluindo igualmente meios ópticos de retorno, montados na extremidade deste conjunto no seu eixo óptico e orientados obliquamente relativamente a este eixo óptico.

Estes meios ópticos de retorno e a extremidade de saida em cotovelo do cabo de iluminação são vizinhos e orientados de maneira correspondente para iluminar e observar uma mesma parte da peça.

De um modo preferido, os meios ópticos de retorno são constituídos por um prisma. A face reflectora deste prisma está orientada, com vantagem, fazendo 45° com o eixo óptico dos meios de transmissão de imagens, e a extremidade em cotovelo do cabo de iluminação prolonga-se perpendicularmente ao eixo do tubo.

As condutas, que estão alojadas no tubo metálico em torno do primeiro endoscópio, compreendem uma conduta de ar, uma conduta de pó e uma conduta de líquido, que se estendem de uma extremidade à outra do tubo metálico, e que incluem uma primeira extremidade destinada a ser ligada a meios de alimentação. As segundas extremidades das condutas de pó e de líquido desembocam na extremidade correspondente do tubo metálico na mesma direcção que os meios de iluminação e os meios de transmissão de imagem do primeiro endoscópio, enquanto que a segunda extremidade da conduta de ar desemboca axialmente na extremidade do tubo metálico para proteger o primeiro endoscópio e evitar o depósito de pó e de líquido na sua extremidade. 5

Numa forma de realização particular da invenção, o tubo do primeiro endoscópio tem um diâmetro da ordem de 4 milímetros e o tubo metálico tem um diâmetro da ordem de 8 milímetros. 0 segundo endoscópio de iluminação com luz ultravioleta pode ter um diâmetro exterior sensivelmente igual ao do tubo metálico atrás citado, o que assegura bons desempenhos de iluminação com luz ultravioleta e de observação dos defeitos da peça. A invenção será melhor compreendida e outras suas características, pormenores e vantagens surgirão mais claramente da leitura da descrição que se segue, feita a titulo de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é uma vista esquemática do dispositivo de acordo com a invenção para a iluminação com luz visível e o depósito de produtos de ressudação numa peça a examinar; a figura 2 é uma vista esquemática do segundo endoscópio para iluminação com luz ultravioleta da peça examinada; as figuras 3 e 4 são vistas esquemáticas em planta do tubo metálico de iluminação com luz visível e de depósito de produtos de ressudação; a figura 5 é uma vista esquemática em corte axial do endoscópio de luz visível utilizado neste tubo metálico.

Na figura 1, a referência 10 designa uma parede, por exemplo, de uma carcaça de turbomáquina, por trás da qual se encontram peças 12 a examinar, por exemplo, pás do rotor da turbomáquina. A parede 10 compreende um orifício 14 endoscópico de pequena dimensão (tendo normalmente um diâmetro de 9 milímetros), pelo qual se pode introduzir um tubo 16 6 metálico de iluminação com luz visível e de pulverização de produtos de ressudação, cuja extremidade é munida de um bloco 18 de ligação a meios de alimentação de produtos de ressudação e de ar comprimido, e cuja outra extremidade 20 se destina a ser conduzida para a frente de uma superfície da peça 12 a examinar. O tubo 16 metálico está representado em maior pormenor nas figuras 3 e 4. Este tubo é cilíndrico tubular rígido, por exemplo, metálico, e contém um primeiro endoscópio 22 de iluminação e de observação com luz visível, uma conduta 24 de condução e de pulverização de um pó sobre a superfície da peça 12 a examinar, uma conduta 26 de condução de ar comprimido e uma conduta 28 de condução e de pulverização de um líquido que pode ser sucessivamente acetona, um produto penetrante, um produto emulsionante e água. 0 primeiro endoscópio 22 e as condutas 24, 26 e 28 prolongam-se longitudinalmente no tubo 16 de uma sua extremidade à outra, estando o endoscópio colocado no eixo do tubo 16 e estando as condutas 24, 26 e 28 em torno do endoscópio.

Como representado de maneira esquemática nas figuras 1 e 3, o primeiro endoscópio 22 compreende uma primeira extremidade 30 de ligação a uma fonte de luz visível e uma segunda extremidade que será descrita em maior pormenor posteriormente e que desemboca na extremidade 20 do tubo 16.

As condutas 24, 28 de condução de produtos de ressudação têm primeiras extremidades 32 de ligação a reservatórios 34 contendo produtos de ressudação, eles próprios ligados a uma alimentação 36 de ar comprimido, e segundas extremidades 38 que desembocam na extremidade 20 do tubo 16 perpendicularmente ao eixo deste tubo. 7

De um modo preferido, os meios de alimentação de ar comprimido e as fontes de luz visível e de luz ultravioleta são reagrupados num módulo de alimentação 40, incluindo ele próprio meios de alimentação de energia eléctrica e de ar comprimido. A extremidade 30 do primeiro endoscópio 22 inclui uma ocular 42 para uma visão directa por um observador da superfície da peça 12 examinada que se encontra à frente da extremidade 20 do tubo. O endoscópio 22 está representado em maior pormenor na figura 5 e compreende essencialmente um tubo 44 cilíndrico rígido, por exemplo, metálico, no qual são colocados um cabo 46 de fibras ópticas para guia da luz visível de uma extremidade à outra do endoscópio, tendo este cabo 46 uma primeira extremidade destinada a ser ligada à fonte de luz visível prevista no módulo 40 de alimentação e uma segunda extremidade 48 de saída de luz que se prolonga, por exemplo, perpendicularmente ao eixo do tubo 44 na extremidade do endoscópio oposta à que está equipada com a ocular 42. Meios 50 de transmissão de imagens são igualmente colocados no interior do tubo 44 e prolongam-se longitudinalmente de uma extremidade à outra do referido tubo, sendo estes meios 50 de transmissão de imagens constituídos por um conjunto rectilíneo de componentes ópticos que compreendem, nomeadamente, uma objectiva 52 de formação de imagem e uma ou mais lentes 54 de transferência. Meios 56 de retorno são colocados no tubo 44 na vizinhança da objectiva 52, entre esta objectiva e a segunda extremidade 48 dos meios 46 guia de luz, sendo os meios 56 ópticos de retorno formados por um prisma que está colocado no eixo óptico dos meios 50 de transmissão de imagens e que tem uma face reflectora inclinada a 45°, por exemplo, em relação a este eixo, para observação numa direcção perpendicular ao referido eixo óptico e paralela à 8 direcção na qual se estende a extremidade 48 do guia 46 de luz.

Como bem se vê na figura 5, o guia 46 de luz prolonga-se ao longo da parede do tubo 44, e os meios 50 de transmissão de imagens ocupam quase a totalidade do resto do tubo, o que permite utilizar uma secção tão grande quanto possível para os meios 50 de transmissão de imagens tendo em vista uma melhor observação.

Numa forma particular da invenção, dada a titulo de exemplo, o tubo 44 rígido tem um diâmetro exterior de cerca de 4 milímetros e um comprimento de cerca de 40 centímetros. Destina-se a uma mirada de 90 graus do seu eixo e a um campo de observação de 55 graus. O dispositivo de acordo com a invenção compreende um segundo endoscópio 60, representado esquematicamente na figura 2, que é independente do tubo 16 e do primeiro endoscópio 22 e que se destina a ser introduzido pelo orifício 14 endoscópico da parede 10 para observar a superfície da peça 12 que foi tratada pelos produtos de ressudação.

Este endoscópio 60 inclui uma primeira extremidade com uma ocular 62 e um meio 64 de ligação a uma fonte de luz ultravioleta que faz parte do módulo 40 de alimentação, e uma segunda extremidade 60 com saída luminosa perpendicular ao eixo do endoscópio para iluminação com luz ultravioleta e observação da superfí.cie tratada da peça 12.

Este endoscópio 60 pode ser de um tipo clássico ou, de um modo preferido, do tipo descrito num outro pedido de patente do requerente. Como este endoscópio 60 é utilizado isolado, pode ter dimensões transversais roais importantes que se fosse utilizado com ou em vez do primeiro endoscópio 22 no tubo 16, o que, de uma maneira geral, permite uma 9 melhor iluminação por ultravioletas da superfície da peça 12 e uma melhor observação dos resultados da ressudação. 0 dispositivo de acordo com a invenção é utilizado da forma seguinte:

Num primeiro tempo, o tubo 16 é introduzido no orifício 14 da parede 10 e a sua extremidade 20 é deslocada, por translação axial e por rotação em torno do eixo, para a frente da superfície de uma peça 12 a examinar.

Para verificar se um defeito aparente da peça 12 é ou não um defeito real, por exemplo, uma bolsa pequena ou uma fissura, produtos de ressudação são sucessivamente pulverizados na parte correspondente da peça 12, compreendendo estes produtos um produto fluorescente líquido que vai penetrar nas descontinuidades da superfície, um líquido de lavagem e um pó que forma um revelador, graças ao qual se põe em evidência a presença do produto penetrante infiltrado numa descontinuidade de superfície, mesmo de dimensões muito pequenas. 0 exame da peça 12 e observação da pulverização dos produtos de ressudação nesta peça são efectuados com luz visível, sendo a superfície da peça 12 iluminada pelo fluxo luminoso que sai da extremidade 48 em. cotovelo do guia 46 de luz do primeiro endoscópio, sendo esta luz reflectida ef ou rectrodifundida pela superfície da peça e retomada pelo espelho 56 que a envia de novo no eixo dos meios 50 de transmissão de imagens para a ocular 42 montada na outra extremidade do primeiro endoscópio. O tubo 16 é em seguida retirado do orifício 14 endoscópíco, em seguida o segundo endoscópio 60 ligado à fonte de luz ultravioleta do módulo 40 de alimentação é introduzido, por sua vez, no orifício 14 e a sua extremidade 66 é conduzida para a frente da superfície tratada da peça 12. A iluminação com luz ultravioleta da 10 superfície tratada da peça 12 provoca uma excitação do produto penetrante infiltrado numa descontinuidade de superfície e que foi difundido no revelador, emitindo o produto penetrante em resposta a esta excitação uma fluorescência, por exemplo, de cor verde, bem visível na obscuridade e que um utilizador pode observar por meio da ocular 62.

De uma maneira geral, a separação da iluminação com luz ultravioleta e da iluminação com luz visível no dispositivo de acordo com a invenção permite melhorar os desempenhos destas duas iluminações e da observação dos resultados correspondentes.

Lisboa, 3 de Abril de 2007 11

Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de pesquisa e de detecção de defeitos em peças por ressudação e endoscopia, compreendendo este dispositivo um tubo (16) cilíndrico rígido de pequeno diâmetro, condutas (24, 28) alojadas no tubo (16) para conduzir ar e produtos de ressudação para uma parte da peça (12) a examinar e meios guia de luz e de transmissão de imagens alojados no tubo (16) para a iluminação e a observação da parte da peça a examinar, caracterizado por os meios guia de luz e de transmissão de imagens serem constituídos por um primeiro endoscópio (22) de luz visível montado axialmente no tubo (16) e rodeado por condutas (24, 26, 28) de produtos de ressudação e de ar, compreendendo este endoscópio (22) um tubo (44) rectilíneo, no qual são montados em paralelo meios (46) guia de luz visível e meios (50) de transmissão de imagens, e por o dispositivo compreender um segundo endoscópio (60) de luz ultravioleta, independente do primeiro endoscópio e do tubo (16) atrás citado para observação das partes da peça tratadas pelos produtos de ressudação.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios (46) guia de luz do primeiro endoscópio compreenderem um cabo de fibras ópticas que se prolongam de uma extremidade à outra do tubo (44).
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o cabo (46) de fibras ópticas compreender uma extremidade (48) de saída em 1 cotovelo orientada obliquamente ao eixo do tubo e destinada a ser conduzida à vizinhança de uma parte da peça (12) a iluminar com luz visível.
4. 4. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por os meios de transmissão de imagens compreenderem um conjunto rectilíneo de componentes ópticos incluindo uma objectiva (52) de formação de imagem e lentes (54) de transferência de imagem e prolongando-se sensivelmente de uma extremidade à outra do tubo (44).
5. 5. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por os meios (50) de transmissão de imagens do primeiro endoscópio compreenderem igualmente meios (56) ópticos de retorno montados na extremidade do tubo (44) no eixo óptico dos meios (50) de transmissão de imagens e orientados obliquamente em relação a este eixo óptico.
6. 6. Dispositivo de acordo com as reivindicações 3 e 5, caracterizado por os meios (56) ópticos de retorno e a extremidade de saida em cotovelo do cabo (4 6) de fibras ópticas serem vizinhas e orientadas de maneira a iluminar e observar, respectivamente, uma mesma parte da peça.
7. 7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os meios (56) ópticos de retorno estarem situados entre a extremidade do conjunto rectilíneo de componentes ópticos e a extremidade (48) de saída em cotovelo do cabo (4 6) de fibras ópticas.
8. 8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado por os meios (56) ópticos de retorno serem constituídos por um prisma. 2
9. 9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado por os meios (56) ópticos de retorno terem uma superfície reflectora orientada de 45 graus relativamente ao eixo óptico dos meios (50) de transmissão de imagens e a extremidade (48) de saída em cotovelo do cabo (46) que se estende perpendícularmente ao eixo do tubo (44) .
10. 10. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 2 a 9, caracterizado por o cabo (46) de fibras ópticas se prolongar ao longo da parede do tubo (44) e por os meios (50) de transmissão de imagens ocuparem sensivelmente o resto do tubo.
11. 11. Dispositivo de acordo com, uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as condutas alojadas no tubo (16) em torno do primeiro endoscópio (22) compreenderem uma conduta (26) de ar, uma conduta (24) de pó e uma conduta (28) de liquido, que se prolongam de uma extremidade à outra do referido tubo e têm uma primeira extremidade destinada a ser ligada a meios (40) de alimentação, tendo as condutas (24, 28) de pó e de líquido uma outra extremidade que desemboca no exterior do tubo (16) na mesma dírecção que os meios de iluminação e de transmissão de imagens, e tendo a conduta (26) de ar uma outra extremidade que desemboca axialmente na extremidade do tubo (16) para gerar uma circulação de ar que protege a extremidade do primeiro endoscópio (22).
12. 12. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o tubo (14) do primeiro endoscópio (22) ter um diâmetro da ordem de 4 milímetros e o tubo (16) atrás citado uin diâmetro da ordem de 8 milímetros. 3
13. 13. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o segundo endoscópio (60) de luz ultravioleta ter um diâmetro exterior sensivelmente igual ao do tubo (16) atrás citado. Lisboa, 3 de Abril de 2007 4