工業內窺鏡的進步：從簡單內窺檢測到3D相位測量

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2016.06.15

工業內窺鏡的進步：從簡單內窺檢測到3D相位測量

無損檢測技術的基礎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。工業內窺鏡(RVI) 被廣泛用于航天工業，檢查飛機部件及結構, 從發動機到機身。近年來RVI 在成像和技術的測量能力方面取得了巨大改善，本文將給出具體闡述。

在航空領域，工業內窺鏡(RVI)是一種歷史悠久的檢查和無損檢測技術。盡管傳統的硬桿鏡仍然被廣泛用于飛機發動機檢測，但是視頻內窺鏡已經成為首選，可以應用于軍事和民用領域，檢查機身、輔助動力裝置和發動機。這些都被視為例行維修活動的一部分，原始設備制造商在制造發動機時也會用到視頻內窺鏡。利用視頻內窺鏡來檢查泄漏、腐蝕和表面裂縫，檢查內部縫隙，識別堵塞原因，探測外部物體。了解了視頻內窺鏡具有如此廣泛的潛在應用領域錄像帶已經實現了數字式數據的捕捉和保存。這項技術進一步發展成CD、DVD、閃存和固態記憶卡, 能夠將文件轉移到PC，作進一步評估或存儲。

RVI 的演變

工業內窺鏡起源于醫療業，1806年奧地利人研發出了第一個內窺鏡，用于人體血管和體腔的檢查。

二戰后，工業內窺鏡的發展才漸入佳境，早期的儀器由鏡頭和照明光源組成，連接到一個光傳輸擴展器，也就是目鏡。這些基礎內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構或者組件的妨礙，難以接近或者正常情況無法訪問的位置。

到60 年代，工業內窺鏡才具有圖像捕捉和測量能力，此時35mm 照相機添加了目鏡。隨之發展起來的還有：在光傳輸機理中引入了光纖，視頻鏡頭成為圖像捕捉的首選。與此同時，隨著機載計算能力的引入，視頻內窺鏡的功能有了顯著的改善，這使得內窺鏡能保存和存儲數字格式的視頻圖像。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節，尤其在航空領域，出于安全和經濟的考慮，經常要對發動機的正常運行進行專業評估。因此，共享信息的功能是最新一代RVI 儀器所特有的。

處理數據

將機載PC 植入RVI，即引入應用軟件，從而確保對大量生成數據進行有效管理。這類軟件能標記圖像，并以邏輯文件的形式排列，允許快速簡單讀取。GE 檢測控制技術推出的XLG3，在無損探傷中使用了數字成像和通信（DICONDE）格式，這是一種非專有格式，從醫療行業放射學使用的DICOM 發展起來，又納入了許多純粹的無損檢測方面的特性。

此協議構成了GE Rhythm 軟件平臺的基礎，可以獲得、報告、審核和歸檔數據。它還是重要的應用工具，包括圖像增強、操作和變焦。

航空業經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。它接受來自任意連接的局域網、遠程Rhythm Review 工作站的圖像，使用各種不同的壓縮技術來保存它們，在不犧牲圖像質量的同時又節省了內存空間。DICONDE 簡單的標記系統，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據，還會將Rhythm Review 工作站產生的增強圖像存儲下來。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據，因為可以在中央儲存器得到同一網絡里的所有工作站的全部信息。它還能控制圖像信息流，所以數據可以發送到其他的RhythmReview 工作站作進一步分析。

簡化

軟件也可以用來規范檢測程序，以確保檢測和檢測結果描述的一致性。菜單型檢測向導（MDI）是一種軟件解決方案，提供引導檢測，自動添加環境。例如，檢測發動機時, 下拉菜單會先讓檢測員選擇相關廠家和具體的發動機。在檢測人員啟動檢測之前，要按照相應的發動機或者部件規定的方式，輸入所有與任務相關的認證數據（檢測人員、位置、日期等）。然后在內窺鏡的數據捕捉系統中，給數據圖像文件標記上注釋和域。最終，一份報告的硬盤拷貝就產生了，點擊即可報告。

測量你所看到的

現在，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：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（參考尺寸經常由儀器制造者在適當的地方設置好，或者使用探頭確定）。

立體測量使用棱鏡來切分圖像，允許照相機使用精準的角度分離來捕捉左面和右面的視圖，然后用計算機算法來分析用戶光標的位置，用三角幾何方法獲得精密測量結果。

陰影測量依賴于到目標距離的測量。陰影鏡頭在檢測物體上投影，產生的陰影位置顯示了到物體的距離。有了這個信息，陰影探頭系統就能精確計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、點到線距離、多條線段的長度、圓。

相位測量可以改進成像，使測量更精確

雖然目前存在各種測量技術，但測量仍然是視頻內窺鏡最棘手的問題。測檢員必須訓練有素、經驗豐富，從而獲得穩定可靠、可反復驗證的結果。這一專業知識水平現在被稱為RVI ，是專業化的官方無損檢測準則，也是美國無損檢測協會 TC1ALevel-III 測試和認證過程中的一個部分。

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