無損檢測技術(shù)的基礎(chǔ)就是看到肉眼所看不到的。超聲波用于鑒別金屬中的缺陷和腐蝕, 尤其在焊縫處。放射顯影技術(shù)可用于檢查鑄件和夾雜物的管子、分層或其他瑕疵。渦流可用于檢查層狀表面隱藏的開裂。工業(yè)內(nèi)窺鏡(RVI) 被廣泛用于航天工業(yè)，檢查飛機(jī)部件及結(jié)構(gòu), 從發(fā)動機(jī)到機(jī)身。近年來RVI 在成像和技術(shù)的測量能力方面取得了巨大改善，本文將給出具體闡述。
在航空領(lǐng)域，工業(yè)內(nèi)窺鏡(RVI)是一種歷史悠久的檢查和無損檢測技術(shù)。盡管傳統(tǒng)的硬桿鏡仍然被廣泛用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)檢測，但是視頻內(nèi)窺鏡已經(jīng)成為首選，可以應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，檢查機(jī)身、輔助動力裝置和發(fā)動機(jī)。這些都被視為例行維修活動的一部分，原始設(shè)備制造商在制造發(fā)動機(jī)時(shí)也會用到視頻內(nèi)窺鏡。利用視頻內(nèi)窺鏡來檢查泄漏、腐蝕和表面裂縫，檢查內(nèi)部縫隙，識別堵塞原因，探測外部物體。了解了視頻內(nèi)窺鏡具有如此廣泛的潛在應(yīng)用領(lǐng)域錄像帶已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式數(shù)據(jù)的捕捉和保存。這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成CD、DVD、閃存和固態(tài)記憶卡, 能夠?qū)⑽募D(zhuǎn)移到PC，作進(jìn)一步評估或存儲。
RVI 的演變
工業(yè)內(nèi)窺鏡起源于醫(yī)療業(yè)，1806年奧地利人研發(fā)出了第一個內(nèi)窺鏡，用于人體血管和體腔的檢查。
二戰(zhàn)后，工業(yè)內(nèi)窺鏡的發(fā)展才漸入佳境，早期的儀器由鏡頭和照明光源組成，連接到一個光傳輸擴(kuò)展器，也就是目鏡。這些基礎(chǔ)內(nèi)窺鏡僅僅用于視覺檢測，而不能測量。這樣，人們就用它來檢測由于結(jié)構(gòu)或者組件的妨礙，難以接近或者正常情況無法訪問的位置。
到60 年代，工業(yè)內(nèi)窺鏡才具有圖像捕捉和測量能力，此時(shí)35mm 照相機(jī)添加了目鏡。隨之發(fā)展起來的還有：在光傳輸機(jī)理中引入了光纖，視頻鏡頭成為圖像捕捉的首選。與此同時(shí)，隨著機(jī)載計(jì)算能力的引入，視頻內(nèi)窺鏡的功能有了顯著的改善，這使得內(nèi)窺鏡能保存和存儲數(shù)字格式的視頻圖像。之前，軟盤光盤和檢測信息的共享是任何檢測過程的重要環(huán)節(jié)，尤其在航空領(lǐng)域，出于安全和經(jīng)濟(jì)的考慮，經(jīng)常要對發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行進(jìn)行專業(yè)評估。因此，共享信息的功能是最新一代RVI 儀器所特有的。
處理數(shù)據(jù)
將機(jī)載PC 植入RVI，即引入應(yīng)用軟件，從而確保對大量生成數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。這類軟件能標(biāo)記圖像，并以邏輯文件的形式排列，允許快速簡單讀取。GE 檢測控制技術(shù)推出的XLG3，在無損探傷中使用了數(shù)字成像和通信（DICONDE）格式，這是一種非專有格式，從醫(yī)療行業(yè)放射學(xué)使用的DICOM 發(fā)展起來，又納入了許多純粹的無損檢測方面的特性。
此協(xié)議構(gòu)成了GE Rhythm 軟件平臺的基礎(chǔ)，可以獲得、報(bào)告、審核和歸檔數(shù)據(jù)。它還是重要的應(yīng)用工具，包括圖像增強(qiáng)、操作和變焦。
航空業(yè)經(jīng)常要處理與日俱增的大量檢測信息，Archive 特性尤其與之息息相關(guān)。它接受來自任意連接的局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程Rhythm Review 工作站的圖像，使用各種不同的壓縮技術(shù)來保存它們，在不犧牲圖像質(zhì)量的同時(shí)又節(jié)省了內(nèi)存空間。DIConDE 簡單的標(biāo)記系統(tǒng)，使得信息的輸入和檢索快捷方便。而且，Rhythm Archive不僅存儲原料檢測數(shù)據(jù)，還會將Rhythm Review 工作站產(chǎn)生的增強(qiáng)圖像存儲下來。除此之外，還給用戶帶來了其他的效益。它能搜索更多的有效數(shù)據(jù)，因?yàn)榭梢栽谥醒雰Υ嫫鞯玫酵痪W(wǎng)絡(luò)里的所有工作站的全部信息。它還能控制圖像信息流，所以數(shù)據(jù)可以發(fā)送到其他的RhythmReview 工作站作進(jìn)一步分析。
相位檢測中的光標(biāo)定位
簡化
軟件也可以用來規(guī)范檢測程序，以確保檢測和檢測結(jié)果描述的一致性。菜單型檢測向?qū)В∕DI）是一種軟件解決方案，提供引導(dǎo)檢測，自動添加環(huán)境。例如，檢測發(fā)動機(jī)時(shí), 下拉菜單會先讓檢測員選擇相關(guān)廠家和具體的發(fā)動機(jī)。在檢測人員啟動檢測之前，要按照相應(yīng)的發(fā)動機(jī)或者部件規(guī)定的方式，輸入所有與任務(wù)相關(guān)的認(rèn)證數(shù)據(jù)（檢測人員、位置、日期等）。然后在內(nèi)窺鏡的數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)中，給數(shù)據(jù)圖像文件標(biāo)記上注釋和域。最終，一份報(bào)告的硬盤拷貝就產(chǎn)生了，點(diǎn)擊即可報(bào)告。
測量你所看到的
現(xiàn)在，缺陷、差異、間隙的測量就像它們的探測和識別一樣重要。迄今，已有3 個主要的測量系統(tǒng)：比較測量、立體測量和陰影測量。
比較測量是基于檢測圖像中一個已知的參考尺寸，以相同的視圖和平面來測量其他的物體（參考尺寸經(jīng)常由儀器制造者在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置好，或者使用探頭確定）。
立體測量使用棱鏡來切分圖像，允許照相機(jī)使用精準(zhǔn)的角度分離來捕捉左面和右面的視圖，然后用計(jì)算機(jī)算法來分析用戶光標(biāo)的位置，用三角幾何方法獲得精密測量結(jié)果。
陰影測量依賴于到目標(biāo)距離的測量。陰影鏡頭在檢測物體上投影，產(chǎn)生的陰影位置顯示了到物體的距離。有了這個信息，陰影探頭系統(tǒng)就能精確計(jì)算出用戶選擇的缺陷的大小。這些方法可以測量深度、長度、面積、點(diǎn)到線距離、多條線段的長度、圓。
相位測量可以改進(jìn)成像，使測量更精確
雖然目前存在各種測量技術(shù)，但測量仍然是視頻內(nèi)窺鏡最棘手的問題。測檢員必須訓(xùn)練有素、經(jīng)驗(yàn)豐富，從而獲得穩(wěn)定可靠、可反復(fù)驗(yàn)證的結(jié)果。這一專業(yè)知識水平現(xiàn)在被稱為RVI ，是專業(yè)化的官方無損檢測準(zhǔn)則，也是美國無損檢測協(xié)會 TC1ALevel-III 測試和認(rèn)證過程中的一個部分。
最近隨著相位測量方法的發(fā)展，視頻內(nèi)窺鏡的精度、重復(fù)性和易用性得到了極大的改善。
三維相位測量是一種基于現(xiàn)有光學(xué)計(jì)量的技術(shù)。它將線形光線投射到表面, 并用具有高質(zhì)量光學(xué)器件的攝像機(jī)捕捉這個線形模式，然后用專有算法處理圖像，得到整個表面的三維點(diǎn)云圖。然后將之與測量結(jié)合使用, 獲得更多有關(guān)缺陷或者被測對象的精確信息。測量本身僅僅包括游標(biāo)在全屏圖像上的放置, 并不需要進(jìn)行點(diǎn)匹配、陰影鑒定或點(diǎn)選擇，這些步驟用其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)比較困難。
該測量系統(tǒng)的一大創(chuàng)新在于具有旋轉(zhuǎn)和縮放功能的3D 掃描，為對象的大小和形狀提供了超強(qiáng)指示。該系統(tǒng)的剖面視圖特征為對象大小和形狀的估計(jì)提供了進(jìn)一步幫助。當(dāng)用戶把游標(biāo)放到自己感興趣區(qū)域兩邊中的任何一邊時(shí)，三維相位測量系統(tǒng)就會在兩邊之間畫一條線。然后選擇剖面視圖，沿著這條線的交叉部分就會顯示出來，使凹陷、裂縫或者腐蝕部分更加清楚。與此同時(shí),剖面視圖也可以用于測量截面部分點(diǎn)的深度。
通過更強(qiáng)的易用性提高生產(chǎn)率
使用立體聲和陰影的測量方法既耗時(shí)又需要專業(yè)知識。例如，采用立體測量，首先要使用觀察鏡頭識別缺陷，然后換成立體測量鏡頭，再重定位缺陷、鎖定圖像、匹配光標(biāo)，最后才能進(jìn)行測量。使用相位測量法，一旦定位缺陷、鎖定圖像，就能開始測量，而不需要更換鏡頭。
由于沒有必要進(jìn)行點(diǎn)匹配、陰影識別、光標(biāo)匹配或者其他測量技術(shù)需要的點(diǎn)選擇等步驟，3D 相位測量法顯示了極大的易用性。這意味著更少的操作失誤和更多可重復(fù)驗(yàn)證的精確結(jié)果。
更多的潛在應(yīng)用
三維相位測量技術(shù)的一個重要應(yīng)用就是測量飛機(jī)發(fā)動機(jī)頂端到護(hù)罩的間隙。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)和其他的軸體渦輪機(jī)，其特有的設(shè)計(jì)可以減少葉梢到葉片或外殼之間的徑距。如果葉梢和外殼之間存在間隙，汽油或者空氣就可能滲漏到下游部分，導(dǎo)致效率降低。因此無論是在生產(chǎn)還是檢修過程中，檢查間隙都顯得十分重要，因?yàn)樵诎l(fā)動機(jī)工作的時(shí)候間隙大小會變化（高轉(zhuǎn)速和高溫會導(dǎo)致葉片的彈性徑長增長以及外殼的熱膨脹）。
以前為了測量葉梢到外殼的間隙，可以將一個薄金屬棒插入軸螺栓中，再把這個配件連接到風(fēng)箱上，從而金屬棒的末端恰好就是葉梢所在的地方。發(fā)動機(jī)起動后, 就能測量金屬棒的磨損量。很明顯, 這不是一種高精度的技術(shù)，還經(jīng)常會產(chǎn)生問題, 如金屬棒會釋放金屬, 這可能會對發(fā)動機(jī)造成損害。
相位測量法提供了一種簡單的、非接觸式的高精度技術(shù)來測量葉梢到外殼的間隙。
結(jié)束語
工業(yè)內(nèi)窺鏡自誕生之日起就展示了其眾多先進(jìn)之處。由于全數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流和改進(jìn)的光學(xué)照明技術(shù)，成像質(zhì)量得到顯著改善。機(jī)載處理過程的集成大大擴(kuò)展了RVI 的功能，通過網(wǎng)絡(luò)連通性極大促進(jìn)了數(shù)據(jù)共享。應(yīng)用程序軟件（例如MDI）有助于提高探測成功率，同時(shí)減少探測錯誤的發(fā)生。采集、核查、報(bào)告和歸檔復(fù)雜數(shù)據(jù)的軟件平臺可以有效組織累積的數(shù)據(jù)，用以達(dá)到最佳效果。現(xiàn)在這種創(chuàng)新的RVI 測量技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，能提供快速、精確的結(jié)果，并且具有更全面的成像信息，提高了生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制水平，使得檢測更智能、有效。
