內視鏡和使用內視鏡的方法
【專利摘要】本發明涉及測試機械部件的領域，并且尤其涉及能夠被用于對難以到達的部件進行頻率檢查的內視鏡(1)，以及涉及使用所述內視鏡(i)的方法，該內視鏡包括內視鏡端部(2)、用于顯示經由所述內視鏡端部(2)獲得的圖像的器件(3)以及將內視鏡端部(2)連接到顯示器件(3)的細長元件(4)，并且其中內視鏡端部(2)還包括頻率檢查器件(7)，該頻率檢查器件(7)包括至少一個旨在用于獲得供頻率檢查的對象的振動響應的振動傳感器(10)。
【專利說明】內視鏡和使用內視鏡的方法
[0001]發明背景
[0002]本發明涉及檢查機械部件的領域，尤其涉及檢查難以到達的機械部件的領域。
[0003]本領域的技術人員知道內視鏡可被用于視覺地檢查難以到達的機械部件。機械工程、建筑以及醫學中使用的種類的內視鏡通常包括內視鏡端部、用于顯示通過所述內視鏡端部獲得的圖像的器件、和連接至內視鏡端部的細長元件。由此，內視鏡端部能插入并穿過狹窄的孔，且細長元件可被用于將其引向供檢查的對象，以經由內視鏡端部和顯示器件繼續進行視覺檢查。這種內視鏡包括剛性的內視鏡，也包括柔性的內視鏡，以便能繞過內視鏡端部行經的路徑上的障礙物。此外，與其中內窺鏡端部具有以有線或無線方式連接至顯示器件的視頻傳感器的視頻內窺鏡一樣，光學內視鏡也是已知的，在該光學內視鏡中，內視鏡端部通過至少一個直接傳送由內視鏡端部獲得的光的光纖連接至顯示器件。這種內視鏡通常還設有發光器件，直接設置于內視鏡端部上，或者通過至少一個光纖連接至內視鏡端部， 從而使得供檢查的對象能被照亮，以使它們能被視覺地檢查。
[0004]然而，在一些情況下，為了確定機械部件的完整性狀態，僅僅視覺檢查是不夠的。 對純視覺檢查隱藏的某些缺陷可通過頻率檢查(也被稱為“ping”測試)來檢測。通過這種頻率檢查，供檢查的對象受到至少一次敲擊以便觸發振動，并且分析振動機械響應的頻率可使得有可能檢測供檢查的對象中的潛在缺陷或僅僅是表征供檢查的對象。在它的最簡單的版本中，檢查器輕輕地敲擊供檢查的對象，并聽其作為響應發出的聲音。
[0005]然而，在本領域的狀態中，為了對難以到達的部件進行這種頻率檢查，通常有必要對其進行拆卸，這可能非常浪費時間和人力。并且，對已經被拆卸的部件進行的頻率檢查可能無代表性。
[0006]發明的目的和概述
[0007]本發明試圖彌補這些缺點。尤其是，本公開試圖提出一種內視鏡，該內視鏡使得有可能不僅對難以到達的部件進行視覺檢查，還對其進行頻率檢查。
[0008]在至少一個實施例中，該目的通過以下事實實現:內視鏡的內視鏡端部包括頻率檢查器件，該器件包含至少一個振動傳感器、用于機械激勵供頻率檢查的對象的接觸元件、 和用于使所述接觸元件敲擊供頻率檢查的對象的致動器。
[0009]通過這些構造，內視鏡端部可被視覺地引導至難以到達的供頻率檢查的對象，以將該部件帶入振動傳感器和接觸元件的范圍內，以便能夠對該對象進行頻率檢查。
[0010]具體地，頻率檢查器件可包括至少一個機電微系統，機電微系統包括振動傳感器和/或至少用于機械地激勵供頻率檢查的對象的接觸元件的致動器，由此使得有可能限制內視鏡端部所占用的空間，以便能使其能夠到達特別難以到達的位置。
[0011]為了使得供檢查的對象的振動響應能以特別準備的方式被獲得，具體地，振動傳感器可以是話筒。
[0012]為了使得有可能繞過內視鏡端部的路徑上的障礙物，內視鏡可以是柔性內視鏡， 即其中細長元件可以彎曲(例如完全至少30°)的內視鏡。替換地，內視鏡可能仍然是剛性內視鏡，即其中細長元件無法以此方式彎曲的內視鏡。
[0013]內視鏡可以是光學內視鏡，即其中內視鏡端部經由至少一個光纖連接至圖像顯示器件的內視鏡。替換地，內視鏡可能仍然是視頻內視鏡，即其中內視鏡端部具有連接至圖像顯示器件的視頻傳感器。
[0014]自然地，內視鏡還可以包括發光器件。具體地，發光器件可被直接安裝于內視鏡端部上，或可以經由至少一個光纖連接到內視鏡端部。
[0015]此外，致動器可不同于振動傳感器，然而致動器也可以與振動傳感器結合，特別是在致動器是壓電、磁性或機電致動器的情況下。此外，其他類型的致動器(尤其是氣動致動器)和有彈性的彈簧可被同樣好地設想用于驅動該撞擊器(striker)。致動器可以被配置為使得接觸元件給予供檢查的對象單次敲擊，從而通過單次撞擊引起該對象的振動響應，或者使得接觸元件振動，由此使得能夠以至少一個預定的激勵頻率來分析供頻率檢查的對象的響應。
[0016]作為將接觸元件和致動器合并與振動傳感器相同的內視鏡端部中的替換方案，本公開還提供一種裝置，該裝置包括第一內視鏡和第二內視鏡，第一內視鏡具有:內窺鏡端部，該內視鏡端部具有含振動傳感器的頻率檢查器件；用于顯示經由內視鏡端部獲得的圖像的圖像顯示器件；以及，連接至內視鏡端部的細長元件;第二內視鏡包括:內視鏡端部，該內視鏡端部具有至少一個用于機械地激勵供頻率檢查的對象的接觸元件；用于使該接觸元件敲擊供頻率檢查的對象的致動器;用于顯示經由第二內視鏡的內視鏡端部獲得的圖像的圖像顯示器件；以及，連接至所述第二內視鏡的內視鏡端部的細長元件。單獨的器件有可能被用于顯示來自第一和第二內視鏡的圖像以便共享資源，且第一和第二內視鏡作為光學或視頻內視鏡可同樣好，且它們可以是柔性或剛性的。在該替換例中，同樣可使用所有上述類型的致動器。
[0017]本發明還提供了使用內視鏡對供檢查的對象進行頻率檢查的方法。在至少一個實現中，該方法可包括:以被引導的方式使內視鏡端部接近供檢查的對象，通過使用致動器來使接觸元件敲擊供檢查的對象以便引起振動響應來激勵供檢查的對象，以及經由振動傳感器接收所述振動響應。由振動傳感器獲得的振動響應可隨后受到尤其是頻率分析，以便確定供檢查的對象的完整性狀態。
[0018]附圖簡述
[0019]通過閱讀以下作為非限制性示例示出的數個實施例的詳細描述，本發明可以被很好地理解本發明，并且其優點看上去更好。該描述參考所附的附圖，在附圖中:
[0020]圖1A是示出第一實施例中的內視鏡的示圖；[0021 ]圖1B是圖1A的內視鏡的內視鏡端部的詳細視圖；[〇〇22]圖2A至2C是示出使用圖1A的內視鏡來檢查渦輪發動機的不同部分的方式的示圖； [〇〇23]圖3是示出第二實施例中的內視鏡的內視鏡端部的示圖；
[0024]圖4是示出第三實施例中的內視鏡的內視鏡端部的示圖；
[0025]圖5是示出第四實施例中的內視鏡的內視鏡端部的示圖；
[0026]圖6是示出第六實施例中的包含第一和第二內視鏡的裝置的示圖。[〇〇27]發明的詳細描述[〇〇28]圖1A和1B示出了第一實施例的內視鏡1。該內視鏡1包括內視鏡端部2、顯示器件3、 和細長元件4，該細長元件4采用桿的形式，該桿將內視鏡端部2連接至顯示器3，并使得在通過顯示器件3向外部的用戶顯示由內視鏡端部2獲得的圖像時內視鏡端部2能被插入受限空間。在示出的實施例中，細長元件4是柔性的，能夠在其兩端之間彎曲至少30°，并且有可能是至少90°，從而能夠在內視鏡端部2的路徑上移動經過障礙物。然而，在可替換實施例中， 細長元件可實質上是剛性的。
[0029]圖1B示出了該第一實施例中的內視鏡1的內視鏡端部2的詳細視圖。由此，該第一實施例中的內視鏡1是視頻內視鏡，且由此可在內視鏡端部2上看到:視頻傳感器5,視頻傳感器5可以例如是電荷耦合器件(CXD)型傳感器或互補金屬氧化物半導體(CMOS)型傳感器； 發光器件6,作為示例發光器件6可以是發光二極管(LED);以及頻率檢查器件7,頻率檢查器件7包括:接觸元件8、適合于使接觸元件8敲擊供頻率檢查的對象的致動器9、以及適合于響應于供頻率檢查的對象被接觸元件8機械地激勵而從該供頻率檢查的對象獲得振動的振動傳感器10。致動器9可被配置為使得接觸元件8敲擊供檢查的對象一次，從而通過單次撞擊在其中激勵振動，或者將接觸元件8設置成相對于供檢查的對象振動。接觸元件8的材料可根據接觸元件8如何被使用來選擇。由此，例如，如果頻率檢查器件7被配置為通過單次撞擊來激勵供檢查的對象的振動響應，則接觸元件8可由比較硬的材料(例如陶瓷或金屬材料) 制成。然而，如果接觸元件8將把振動從致動器9傳送到供頻率檢查的對象，則有可能將較軟的材料(特別是諸如彈性體或一些其他合成聚合物)用于該接觸元件8。
[0030]在此第一實施例中，致動器9和振動傳感器10是兩個不同的機電微系統。作為示例，致動器9可以是壓電的、靜電的、或電磁的，而振動傳感器10為話筒，話筒可同樣是例如壓電的、靜電的、或電磁的。然而，替換地，致動器9可以是氣動致動器，而振動傳感器10可以是某種其它類型的具有或不具有觸點的振動傳感器，諸如例如激光振動計或加速計，或光纖話筒。
[0031]視頻傳感器5經由細長元件4連接至顯示器件3,而致動器9和振動傳感器10也可經由細長元件4分別連接至控制器件(未示出)和信號分析器件(未示出)，從而能夠觸發接觸元件8對供頻率檢查的對象的的敲擊，并且因此能夠分析供頻率檢查的對象響應于被敲擊的振動，以便評估其完整性。這些連接可以是有線連接(例如電連接或通過光纖的連接)，或者它們可以是無線連接(例如，通過無線電或超聲應答器連接)。
[0032]由此，當在使用中時，內視鏡端部2可被插入難以到達的受限空間中，且該內視鏡端部2能被視覺地向上引導將通過使用由視頻傳感器5用來自發光器件6的光獲得的圖像來進行頻率檢查的對象。在供頻率檢查的對象的附近，致動器9能被啟動，以使接觸元件8敲擊供頻率檢查的對象。通過該敲擊在供頻率檢查的對象中觸發振動，且該振動被傳感器10獲得，可能供經由細長元件4傳送以供分析，以便確定供頻率檢查的對象的完整性。[〇〇33]圖2A至2C示出了對內視鏡和用于檢查蝸輪發動機(并且更具體地為蝸輪發動機 20)中難以到達的部件的頻率檢查方法的示例應用，該渦輪發動機20包括離心壓縮機21、燃燒室22、被強制隨著壓縮機21旋轉的高壓軸流式汽輪機23、低壓軸流式汽輪機24、被強制隨著低壓軸流式汽輪機24旋轉的功率輸出軸25、以及與功率輸出軸25連接且包括一連串嚙合齒輪27的變速箱26。[〇〇34]在圖2A中，內視鏡1可由此被看到用于離心壓縮機21的葉片的視覺和頻率檢查。為此，內視鏡端部被插入通過發動機20的進氣口并被引導至離心壓縮機21。除了利用內視鏡1 的顯示器件3來視覺地檢查壓縮機21的葉片外，用戶還能通過啟動致動器9以使接觸元件8敲擊每個葉片由此觸發振動(該振動被振動傳感器10獲得以用于可能的后續分析)來進行頻率檢查，以便檢測僅通過視覺檢查無法檢測到的缺陷。
[0035]在圖2B中，內視鏡1可被看到用于高壓軸流式汽輪機23的葉片的視覺和頻率檢查。 為此，內視鏡端部2被插入通過發動機20的排氣裝置且通過它的低壓軸流式汽輪機24—直到高壓軸流式汽輪機23。低壓軸流式汽輪機24的葉片可由此按與如圖2A所示的對壓縮機21 的葉片的檢查類似的方式受到視覺和頻率檢查。[〇〇36]在圖2C中，內視鏡1可被看到用于對變速箱26的齒輪27進行視覺和頻率檢查。在這個例子中，在打開變速箱26中的檢查窗28后，內視鏡端部2被插入其中，以便在真實的嗤合條件下，且以與如圖2A和2B所示的對葉片的檢查類似的方式對齒輪27進行視覺和頻率檢查。
[0037]也可以構想內視鏡的替換的實施例。由此，在圖3中，可以看到第二實施例中的內視鏡1的內視鏡端部2,其中致動器9和振動傳感器10被合并在單個的機電微系統中。因此， 用于使接觸元件8敲擊供頻率檢查的對象的壓電、電磁或靜電元件隨后也被用于獲得供頻率檢查的對象的振動響應。該內視鏡1中的其余元件與第一實施例中的那些元件相同，且它們被賦予相同的附圖標記。
[0038]在上面的兩個實施例中，接觸元件被固定在其致動器上，從而限制了它的范圍。在圖4所示的第三實施例中，接觸元件8采用珠子(bead)的形式，其通過電磁體30抵抗構成致動器9的彈簧的作用地保持在內視鏡端部2。停用電磁體30從而使得接觸元件8將敲擊供檢查的對象，其以僅通過碰撞或撞擊引起它的振動響應的方式敲擊。然而，作為其替換，也可構想其他類型的致動器(例如氣動致動器或磁致動器)。即使可將接觸元件8從內視鏡端部2 移走，但接觸元件8仍通過皮帶31保持附連到該內視鏡端部，由此避免污染在其中進行檢查的空間。內視鏡1的其他元件都與第一實施例中的那些元件相同，并且因此它們被給予相同的附圖標記。
[0039]在上面的所有三個實施例中，內視鏡1是視頻內視鏡。然而，也可能設想將相同的原理應用于光學內視鏡，例如第四實施例的具有如圖5所示的內視鏡端部2的內視鏡。從而， 該內視鏡端部2不再具有視頻傳感器，而是通過光纖41與在細長元件4的另一端的顯示器件連接的光學透鏡40。該顯示器件可以因此是一簡單的光學目鏡。此外，為了進一步限制內視鏡端部2的總體尺寸和復雜性，照明器件不再被安裝在其上，而是細長元件還包含用于將發光器件發出的光傳送至內視鏡端部的其他光纖42。內視鏡1的其他元件都與第二實施例中的那些元件相同，并且因此它們被給予相同的附圖標記。
[0040]此外，內視鏡不必一定是柔性的。
[0041]用于引起振動響應的裝置也不必一定被安裝在與將獲得該響應的振動傳感器相同的內視鏡端部上。由此，在圖6所示的第六實施例中，使用有兩個內視鏡1和1’的裝置。第一內視鏡1類似于第一實施例的內視鏡，只是它的內視鏡端部2不具有接觸元件8或致動器 9。特別地，這些元件被安裝到第二內視鏡1’的內視鏡端部2’，該第二內視鏡1’同樣類似于第一實施例的內視鏡，只是缺少振動傳感器。由此，通過這個裝置，有可能使用第二內視鏡 1’在一個位置觸發供頻率檢查的對象中的振動，并使用第一內視鏡1在另一個位置獲得該振動。第一和第二內視鏡1、1’的其他元件都與第一實施例的內視鏡1中的那些元件相同，因此它們被給予相同的附圖標記。
[0042]盡管本發明是參考具體實施例來描述的，但顯然可以對這些實施例作出各種的修改和改變而不超出由權利要求書所定義的本發明的一般范圍。同樣，所提及的各實施例的各個體特征可被結合到另外的實施例中。具體地，即使第六實施例的裝置中的兩個內視鏡都類似于第一實施例的內視鏡，作為所示出的那些特征的替換或補充，這兩各內視鏡中的每一者也可以合并其他實施例的特征。因此，應當在說明性而非限制性的意義上考慮說明書和附圖。
【主權項】
1.一種內視鏡(1)，包括:內視鏡〗而部(2);圖像顯示器件(3)，所述圖像顯示器件(3)用于顯示經由所述內視鏡端部(2)獲得的圖 像；以及細長元件(4)，所述細長元件(4)連接至所述內視鏡端部(2);所述內視鏡的特征在于所述內視鏡端部(2)還包括頻率檢查器件(7)，所述頻率檢查器 件(7)包括至少一個振動傳感器(10)、用于機械地激勵供頻率檢查的對象的接觸元件(8)以 及用于使所述接觸元件(8)敲擊所述供頻率檢查的對象的致動器(9)。2.根據權利要求1的所述內視鏡(1)，其特征在于，所述頻率檢查器件(7)包括至少一個 機電微系統。3.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1)，其特征在于，所述振動傳感器(10)是話筒。4.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1)，其特征在于，所述細長元件(4)可彎曲至 少30°。5.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1)，其特征在于，所述內視鏡端部(2)經由至 少一個光纖(41)連接至圖像顯示器件(3)。6.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1 )，其特征在于，所述內視鏡端部包括連接至 所述圖像顯示器件(3)的視頻傳感器(5)。7.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1 )，其特征在于，還包括發光器件(6)。8.根據任一前述權利要求所述的內視鏡(1)，其特征在于，所述致動器(9)是壓電的。9.一種裝置，包括:第一內視鏡(1 )，所述第一內視鏡(1)包括:內視鏡端部(2)，所述內視鏡端部(2)具有包括至少一個振動傳感器(10)的頻率檢查器 件⑴；圖像顯示器件(3)，所述圖像顯示器件(3)用于顯示經由所述內視鏡端部(2)獲得的圖 像；以及細長元件(4)，所述細長元件(4)連接至所述內視鏡端部(2);以及第二內視鏡(1’)，所 述第二內視鏡(1’)包括:內視鏡端部(2’)，所述內視鏡端部(2’)具有至少一個用于機械地激勵供頻率檢查的對 象的接觸元件(8)和用于使所述接觸元件(8)敲擊所述供頻率檢查的對象的致動器(9);圖像顯示器件(3’)，所述圖像顯示器件(3’)用于顯示經由所述第二內視鏡(1’)的所述 內視鏡端部(2’)獲得的圖像;以及細長部件(4’)，所述細長部件(4’)連接至所述第二內視鏡(1’)的所述內視鏡端部(2，)。10.—種使用根據權利要求1至8中的任一項所述的內視鏡(1)的用于對供檢查的對象 進行頻率檢查的方法，所述方法包括以下步驟:以被引導的方式使所述內視鏡端部(2)接近所述供檢查的對象；通過利用所述致動器(9)使所述接觸元件(8)敲擊所述供檢查的對象來機械地激勵所 述供檢查的對象，以便引起振動響應;以及經由所述振動傳感器(10)來接收所述振動響應。11.一種使用根據權利要求9所述的裝置的用于對供檢查的對象進行頻率檢查的方法， 所述方法包括以下步驟:以被引導的方式使內視鏡端部(2,2’)接近所述供檢查的對象；通過利用所述致動器(9)使所述接觸元件(8)敲擊所述供檢查的對象來機械激勵所述 供檢查的對象，以便引起振動響應;以及經由振動傳感器(10)來接收所述振動響應。
【文檔編號】G02B23/24GK105980906SQ201480070101
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月10日
【發明人】F·賽格拉, F·卡埃塔諾, T·埃爾瓜揚, L·梅茲勒
【申請人】渦輪梅坎公司