Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 21-10-2025 Nguồn gốc: Địa điểm
Là thành phần quang học cốt lõi của mô-đun máy ảnh nội soi, hiệu suất bảo vệ của ống kính quyết định trực tiếp đến độ ổn định của hình ảnh và tuổi thọ của thiết bị. Trong các tình huống theo đuổi việc thu nhỏ (ví dụ: thấu kính có đường kính 1,5 mm), việc thêm lớp vỏ thép sẽ hạn chế khả năng thích ứng không gian. Do đó, hệ thống bảo vệ đa chiều phải được thiết lập thông qua nâng cấp vật liệu, tối ưu hóa cấu trúc, kiểm soát quy trình và xác minh thử nghiệm. Kết hợp đặc điểm sản phẩm và thực tiễn kỹ thuật của ngành, bài viết này phân tích lộ trình triển khai bảo vệ cho thấu kính không có vỏ thép.
Hiệu suất vốn có của chất nền thấu kính đóng vai trò là nền tảng cho khả năng bảo vệ, đòi hỏi sự cân bằng giữa thiết kế nhẹ và khả năng chống hư hại. Đối với các thấu kính nhựa được sử dụng trong sản phẩm, nhựa kỹ thuật cấp y tế (chẳng hạn như PC hoặc PEEK đã được cải tiến) được ưu tiên. Những vật liệu này không chỉ cho phép xử lý thu nhỏ với đường kính 1,5mm mà còn chịu được quá trình khử trùng bằng ethylene oxit trong các tình huống y tế và ăn mòn hóa học trong môi trường công nghiệp. Để bù đắp cho độ cứng không đủ của nhựa, cần có công nghệ tăng cường bề mặt để cải thiện khả năng chống mài mòn—lớp phủ chân không có thể được sử dụng để lắng đọng lớp phủ carbon giống kim cương (DLC) dày 2-5μm, nâng độ cứng bề mặt thấu kính lên trên HV1000 trong khi vẫn duy trì độ truyền quang ≥92%, do đó tránh làm giảm chất lượng hình ảnh.
Để bảo vệ tạm thời, có thể sử dụng vỏ bảo vệ bằng polyetylen chất lượng cao. Cấu trúc lỗ lưới của chúng không chỉ cho phép chất khử trùng xâm nhập mà còn ngăn các vật sắc nhọn làm trầy xước thấu kính trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Ngoài ra, không còn chất bám dính còn sót lại sau khi khử trùng, đáp ứng các yêu cầu về tính vô trùng trong các tình huống y tế. Hệ thống vật liệu này, kết hợp giữa 'bảo vệ bề mặt nội tại + tăng cường bề mặt + rào cản vật lý tạm thời', có thể thay thế chức năng bảo vệ cơ học của vỏ thép.
Để đạt được khả năng chống bụi và nước ở cấp độ IP67, các ống kính không có vỏ thép dựa vào thiết kế cấu trúc kín, với lõi nằm trong lớp bịt kín giao diện giữa ống kính và thân mô-đun cũng như giữa các thành phần quang học. Để kết nối giữa ống kính và giá đỡ ống kính, có thể sử dụng chất bịt kín không chứa cồn trung tính Elaplus SIPC 2150. Vật liệu này duy trì tính linh hoạt trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -60oC ~ 260oC, tạo thành lớp bịt kín dày đặc sau khi đóng rắn. Nó có thể chịu được khi ngâm trong nước ở độ sâu 1,5 mét mà không bị rò rỉ và không tạo ra các chất dễ bay hơi dạng sương mù trắng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất quang học. Việc sử dụng chất bịt kín được điều khiển chính xác bởi robot phân phối, với chiều rộng giới hạn ở mức 0,2-0,3mm, đảm bảo bịt kín hiệu quả trong giới hạn đường kính 1,5mm.
Đối với các bộ phận quang học bên trong của thấu kính, có thể áp dụng giải pháp 'niêm phong trước + xử lý' tích hợp: sau khi lắp ráp nhóm thấu kính thông qua quy trình Căn chỉnh chủ động (AA), chất kết dính xử lý bằng tia cực tím (UV) ngay lập tức được bơm vào các khoảng trống giữa các bộ phận, sau đó được xử lý trong buồng xử lý bằng tia cực tím được bảo vệ bằng nitơ. Môi trường không có oxy ngăn ngừa sự hình thành bong bóng trong quá trình đóng rắn, tăng tỷ lệ đạt tiêu chuẩn bịt kín từ 88% lên 99,5% đồng thời giảm 60% thời gian đóng rắn, đảm bảo tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt. Hơn nữa, một cơ chế phát hiện dấu kín đơn giản có thể được tích hợp—giấy kiểm tra khả năng thấm nước và các rãnh thoát nước được lắp ở đuôi ống kính để theo dõi sự xâm nhập của nước trong thời gian thực và đưa ra cảnh báo.
Quy trình sản xuất chính xác là chìa khóa để thực hiện hiệu quả bảo vệ. Để ép phun thấu kính, các khuôn siêu chính xác được sử dụng, với dung sai được kiểm soát trong phạm vi ±0,005mm để tránh bịt kín các khoảng trống do sai lệch kích thước. Trước khi phủ ống kính, cần phải làm sạch bằng siêu âm với độ sạch Cấp 10 để loại bỏ các tạp chất dạng hạt lớn hơn 0,1μm khỏi bề mặt, đảm bảo lớp phủ bám dính đúng cách.
Trong giai đoạn lắp ráp mô-đun, quy trình Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) phải được thực hiện trong phòng sạch Cấp 100 để ngăn chặn các chất gây ô nhiễm như xỉ hàn ảnh hưởng đến hiệu ứng bịt kín. Việc lắp ráp thấu kính và cảm biến đạt được độ chính xác căn chỉnh ở cấp độ μm thông qua quy trình AA, giảm nguy cơ nứt lớp keo do ứng suất cơ học gây ra. Ngay sau khi bịt kín, tiến hành thử nghiệm độ kín khí hai kênh, sử dụng thử nghiệm áp suất dương ở mức 95-150kPa. Trong vòng 21 giây (5 giây bơm phồng + 10 giây giữ áp suất + 5 giây phát hiện + 1 giây xả hơi), các rò rỉ trong khoảng -0,1~0,05kPa được xác định chính xác, đảm bảo hiệu suất bảo vệ của từng sản phẩm đạt tiêu chuẩn.
Độ tin cậy của hiệu suất bảo vệ phải được xác minh thông qua thử nghiệm đa chiều. Thử nghiệm khả năng thích ứng với môi trường bao gồm 50 chu kỳ đạp xe ở nhiệt độ cao-thấp (-40oC~80oC), với tính toàn vẹn của vòng đệm và độ rõ nét của hình ảnh được kiểm tra sau mỗi chu kỳ. Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn mô phỏng các quy trình khử trùng y tế—sau 200 chu kỳ khử trùng bằng oxit ethylene, độ suy giảm độ truyền qua của thấu kính là 3%.
Trong thử nghiệm hiệu suất cơ học, thử nghiệm thả rơi từ độ cao 1,5 mét (rơi xuống bề mặt gỗ cứng) được lặp lại 10 lần mà không thấy có hư hỏng cấu trúc nào đối với ống kính sau đó. Để kiểm tra khả năng chống mài mòn, bề mặt thấu kính được chà xát 1000 lần bằng vải cotton nhúng cồn 75%, không có vết xước rõ ràng. Tất cả dữ liệu thử nghiệm được lưu trữ đồng bộ trong cơ sở dữ liệu và hệ thống truy xuất nguồn gốc được thiết lập cùng với các yêu cầu chứng nhận như CE, FCC và RoHS, đảm bảo hiệu suất bảo vệ đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của các tình huống y tế và công nghiệp.
Tóm lại, việc bảo vệ thấu kính không có vỏ thép trong mô-đun máy ảnh nội soi yêu cầu 'khả năng chống hư hại của vật liệu làm nền tảng, độ kín cấu trúc làm lõi, độ chính xác của quy trình làm sự đảm bảo và thử nghiệm toàn kịch bản làm xác minh.' Thông qua sức mạnh tổng hợp của nhiều công nghệ, có thể đạt được khả năng tương thích giữa bảo vệ và thu nhỏ. Lộ trình kỹ thuật này không chỉ đáp ứng các yêu cầu về không gian của ống kính 1,5mm siêu mịn mà còn đạt được mức bảo vệ IP67 và độ tin cậy lâu dài, mang đến giải pháp khả thi cho các tình huống như thủ tục y tế xâm lấn tối thiểu và kiểm tra ống mỏng công nghiệp.
