| ICB: | G01N 21/95; G01N 21/954 |
| MCD: | G01N 21/95; G01N 21/954 |
| ICP: | F02K 3/06, G01N 21/95, G01N 21/954, H04N 13/204 |
| CPC: | G01N 21/954, F02C 7/00, F05D 2260/80, F05D 2260/83, G01M 11/081, G01M 15/14, G01N 21/9515, G01N 2021/9544, G02B 23/2423, G02B 23/2484, G02B 23/2492, G03B 35/08, F01D 21/003, F05D 2220/323 |
| Anmeldeland / -nummer / -datum / -art: | EP / 2020000008 / 14.01.2020 / W |
| Prioritätsland / -nummer / -datum / -art: | DE / 102019100821 / 14.01.2019 / A |
| Entgegenhaltungen: | |
| DE102011114541A1 | |
| DE102017218426B3 | |
| JP002002336188A | |
| US020040183900A1 | |
| US020070132840A1 | |
| US020140139831A1 | |
| US020140207406A1 | |
| US020150338353A1 | |
PCT/EP2020/000008
Die Erfindung betrifft ein Boroskop zur optischen Inspektion von Gasturbinen, insbesondere von Flugzeugtriebwerken.
Im Stand der Technik sind diverse Verfahren zur optischen Inspektion von Gasturbinen, insbesondere von Flugzeugtriebwerken wie Strahltriebwerken, bekannt, bei denen ein Boroskop durch eine seitliche Öffnung in eine vollständig montierte Gasturbine eingeführt werden kann, um damit dann das Innere der Gasturbine optisch inspizieren zu können.
Aufgrund der im Betrieb wirkenden Belastungen wird die Boroskopie insbesondere für die Inspektion' von Turbinen- und Kompressorschaufeln von Flugzeugtriebwerken verwendet. Dabei wird gemäß dem Stand der Technik ein Boroskop seitlich in das Flugzeugtriebwerk eingeführt und so im Innern des Gaskanals positioniert, dass eine Schaufel einer Turbinen- oder Kompressorstufe sowie der Anschlussbereich der Triebwerksschaufel - bei größeren Triebwerksschaufeln ein vorgegebener Höhenbereich der Schaufeloberfläche - vollständig im Bildbereich des Boroskops liegt. Die Turbinen- oder Kompressorstufe wird dann rotiert, 0 um so sämtliche Triebwerksschaufeln der entsprechenden Stufe dynamisch erfassen zu können.
Die so erzeugten Videoaufnahmen werden manuell analysiert, um den Bauzustand der Triebwerksschaufeln zu dokumentieren. Bei signifikanten Beschädigungen kann eine manuelle statische 3D-5 Erfassung einer einzelnen Triebwerksschaufel erfolgen, um die Beschädigung noch genauer zu analysieren. Diese 3D-Erfassung ist jedoch sehr aufwendig und zeitintensiv, sodass sie nur in Ausnahmefällen durchgeführt wird.
BESTÄTIGUNGSKOPIE
PCT/EP2020/000008
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Boroskop zu schaffen, welches eine verbesserte 3D-Erfassung des Inneren einer Gasturbine ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Boroskop gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demnach betrifft die Erfindung ein Boroskop zur optischen Inspektion von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken, umfassend eine elektronische Bilderfassungseinheit als Boroskopobjektiv am Ende eines zur Einführung in eine Boroskopöffnung und genauen Positionierung des Boroskopobjektivs relativ zur Boroskopöffnung geeigneten Schafts, durch den Daten- und Versorgungsleitungen für die Bilderfassungseinheit geführt sind, wobei die Bilderfassungseinheit zwei voneinander beabstandete Bilderfassungssensoren aufweist, deren Aufnahmekegel in einer vorgegebenen Aufnahmeebene zur Bildung eines Aufnahmebereichs derart überlappen, dass durch Triangulation die Bilddaten der beiden Bilderfassungssensoren zu 3D-Daten verarbeitbar sind.
0 Das erfindungsgemäße Boroskop basiert auf dem Prinzip des sog.
Videoskops, bei dem die von einer Optik am freien Ende des Boroskop aufgenommenen Bilder nicht über eine optische Leitung zu einem Okular oder einer Kamera am anderen Ende des Boroskops geleitet werden, sondern unmittelbar am freien Ende in elektronische Bildinformationen gewandelt werden, die dann über eine Datenleitung bspw. an eine Anzeige oder an einen Computer zur weitere Verarbeitung übermittelt werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Bilderfassungseinheit zwei voneinander beabstandete Bilderfassungssensoren, die nicht zur Ver-0 größerung des erfassbaren Bildausschnitts des Boroskops bspw.
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parallel zueinander ausgerichtet sind, sondern deren Aufnahmekegel in einer Aufnahmeebene überlappen, sodass sich in der Aufnahmeebene ein Aufnahmebereich ergibt, der von beiden Aufnahmekegeln erfasst wird. Aufgrund des Abstandes der beiden Bilderfassungssensoren und dem daraus resultierenden abweichenden Sichtwinkel auf den Aufnahmebereich können für praktisch jeden Punkt im Aufnahmebereich mithilfe von Triangulation der Abstand von der Bilderfassungseinheit als 3D-Daten ermittelt werden. Dazu geeignete Verfahren sind unter dem Begriff Stereovision bekannt. Aus den Bildinformationen kann zusammen mit den 3D-Daten ein 3D-Modell des von dem Boroskop aufgenommenen Gegenstands bzw. Bildbereichs erzeugt werden.
Insbesondere bei der vorteilhaften dynamischen Erfassung durch das erfindungsgemäße Boroskop werden von den beiden Bilderfassungssensoren sehr große Datenmengen erzeugt, deren unmittelbare Weiterleitung an eine Anzeige oder einen externen Computer eine hohe Anzahl von leistungsstarken Datenleitungen erfordern würde, was wiederum einen großen Schaftdurchmesser zur Folge hätte. Es ist daher bevorzugt, wenn die Bilderfassungseinheit einen integrierten Schaltkreis zur Vorverarbeitung der von den Bilderfassungssensoren erzeugten Daten aufweist, um dadurch die über die Datenleitungen zu transportierenden Daten zu reduzieren. Die Datenreduktion kann bspw. durch Kompression der von den Bildsensoren stammenden Rohdaten erreicht werden.
Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass der integrierte Schaltkreis, bspw. ein ,,Field Programmable Gate Array" (FPGA), aus den Rohdaten diejenigen Daten entfernt, die nicht den letztendlichen, von beiden Sensoren erfassten Aufnahmebereich des Bilderfassungssystems abbilden.
0 Besonders bevorzugt ist es aber, wenn der integrierte Schaltkreis die von den beiden Bilderfassungssensoren zeitgleich aufgenommenen Bildinformationen mithilfe von Triangulation be-
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reits als 3D-Daten ermittelt. Dann muss anstelle von zwei Bildern nur noch ein einzelnes, um 3D-Daten ergänztes Bild über die Datenleitungen übermittelt werden, was die Datenübertragung deutlich reduziert. Bei dem einen zu übertragenen Bild kann es sich um das von einem der beiden Bilderfassungssensoren erfassten Bild, oder um ein aus den Daten beider Bilderfassungssensoren kombiniertes Bild handeln. Das Bild kann getrennt von den 3D-Daten oder mit diesen durch den integrierten Schaltkreis bereits zu einem 3D-Modell verarbeitet übermittelt werden.
Die Bilderfassungssensoren können so angeordnet und/oder ausgestaltet sein, dass die Aufnahmekegel beider Bilderfassungssensoren in einem vorgegebenen Blickwinkel gegenüber der Längsachse der Bilderfassungseinheit angeordnet sind. Beträgt dieser Blickwinkel 90°, können Bereiche seitlich der Bilderfassungseinheit erfasst werden. Durch eine andere Wahl des Blickwinkels abweichend von 9 0° können in Einschubrichtung des Boroskops davorliegende Bereiche (Winkelbereich 3 0°-90°) oder zurückliegende Bereiche (Winkelbereich 90°-150°) erfasst wer-0 den. Dies ist insbesondere für Bereiche, die für ein Boroskop mit seitlicher Erfassung nicht einsehbar sind, relevant, wie bspw. häufig die Schaufelblattwurzel und/oder die Schaufelspitzen .
Es ist möglich, mehrere Boroskope mit unterschiedlichen Blick-5 winkeln vorzusehen, die je nach Bedarf nacheinander in einer Gasturbine zum Einsatz kommen, um alle gewünschten Bereiche zu erfassen. Es ist aber auch möglich, mehrere Paare von Bilderfassungssensoren an einem einzelnen Boroskop vorzusehen, die jeweils unterschiedliche Blickwinkel aufweisen. Insbesondere 0 können zwei Paare von Bilderfassungssensoren vorgesehen sein, wobei die Aufnahmekegel beider Bilderfassungssensoren des ei-
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nen Paares in einem anderen Blickwinkel gegenüber der Längsachse der Bilderfassungseinheit ausgerichtet sind als die Aufnahmekegel beider Bilderfassungssensoren des anderen Paares.
Es ist bevorzugt, wenn die Bilderfassungssensoren mit einem Mittelpunktabstand von 2 mm bis 2 0 mm, vorzugsweise von 5 mm bis 15 mm, weiter vorzugsweise von 8 mm bis 11 mm angeordnet sind. Mit ´´Mittelpunktabstand" ist der Abstand der beiden Sensormittelpunkte zueinander bezeichnet. Die Genauigkeit der Ermittlung der 3D-Daten mithilfe von Triangulation hängt von dem Abstand der beiden Bilderfassungssensoren ab, wobei der geringe zur Verfügung stehende Bauraum und optische Verzerrungen aufgrund des regelmäßig nur geringen Abstands der Aufnahmeebene von der Bilderfassungseinheit limitierende Faktoren sind. Die genannten Abstände haben sich insbesondere für die Verwendung des erfindungsgemäßen Boroskops zur Inspektion von Gasturbinen als vorteilhaft erwiesen. Es ist insbesondere auch möglich, mehr als zwei, bspw. drei Bilderfassungssensoren vorzusehen, wobei zur Ermittlung der 3D-Daten mithilfe von Triangulation jeweils nur die Bilddaten von zwei der mehreren bzw. 0 drei Bilderfassungssensoren herangezogen werden. Bei geeigneter Anordnung der der mehreren bzw. drei Bilderfassungssensoren lässt sich durch die Wahl der beiden letztendlich genutzten Bilderfassungssensoren deren Abstand zueinander variieren und so an die jeweilige Aufnahmesituation anpassen.
5 Die Bilderfassungssensoren können zur unmittelbaren Erfassung von Farbinformationen ausgebildet sein. Steht kein ausreichender Bauraum für entsprechende Farb-Bildsensoren zur Verfügung ist es auch möglich, dass die Bilderfassungssensoren lediglich zur Grauwertbestimmung ausgebildet sind. Entsprechende 0 Schwarz-weiß-Bildsensoren sind in der Regel kleiner als Farb-Bildsensoren. Sind die beiden Bilderfassungssensoren lediglich zur Grauwertbestimmung ausgebildet, kann ein zusätzlicher
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Farbsensor vorgesehen sein, dessen Informationen mit den Grauwerten der Bilderfassungssensoren zu einem Farbbild zusammenfügbar sind. Da der Farbsensor bspw. nicht zwingend die gleiche Auflösung der Bilderfassungssensoren erfordert, kann der Farbsensor für den zur Verfügung stehenden Bauraum ausreichend klein ausgestaltet sein.
Bei den Bilderfassungssensoren handelt es sich vorzugsweise um CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren, vorzugsweise mit Global Shutter. Die Bilderfassungssensoren weisen vorzugsweise eine Auflösung von wenigstens 400 &khgr; 400 Pixel (bspw. bis 2400 &khgr; 2400 Pixel), eine Bildwiederholrate von bis zu 240 Aufnahmen pro Sekunde und/oder einen Bildfeldöffnungswinkel von 35° bis 65°, 90° oder 120°, vorzugsweise von 40°, 50° oder 60°, jeweils ± 5°, vorzugsweise jeweils ± 3° auf. Mit entsprechenden Bilderfassungssensoren ist insbesondere auch eine kontinuierliche Aufnahme von Bildinformationen möglich, die eine dynamische Erfassung von Bauteilen einer Gasturbine, wie bspw. Triebwerksschaufeln, ermöglichen, die sich bspw. durch das Drehen einer oder mehrerer Wellen der Gasturbine ergibt.
0 Es ist bevorzugt, wenn die Bilderfassungseinheit wenigstens eine LED zur Beleuchtung des Aufnahmebereichs aufweist. Durch die Anordnung der LED unmittelbar als Teil der Bilderfassungseinheit kann eine gute Be- und Ausleuchtung des Aufnahmebereichs sichergestellt werden. Die wenigstens eine LED kann sichtbares Licht und/oder Infrarotstrahlung aussenden, je nachdem, für welchen Wellenlängenbereich die Bilderfassungssensoren ausgelegt sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere unterschiedliche LEDs - bspw. eine für den sichtbaren und eine für den Infrarot-Bereich - vorzusehen.
0 Der Schaft des Boroskops kann starr oder flexibel sein. Ist der Schaft flexibel, kann das Boroskop durch ein Führungsrohr geführt werden. Das Führungsrohr kann dabei Teil des Boroskops
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oder einer gesonderten Führungsvorrichtung sein. Über das Führungsrohr kann dann die grundsätzliche Position des Boroskops bzw. dessen Bilderfassungseinheit festgelegt werden, wobei durch Verschieben und Verdrehen des Schaftes gegenüber dem Führungsrohr eine Feineinstellung der Position und Ausrichtung der Bilderfassungseinheit erreicht werden kann. Bei einem starren Boroskop kann die Position und Ausrichtung der Bilderfassungseinheit im Innern einer Gasturbine vergleichbar an dem aus der Gasturbine ragendem Teil des Boroskops abgelesen werden.
Das erfindungsgemäße Boroskop ist zur dynamischen Erfassung von Triebwerksschaufeln einer Gasturbine, insbesondere eines Flugzeugtriebwerks, geeignet. Insbesondere in Kombination mit einer (halb-)automatischen Führung des Boroskops, wie sie bspw. in der hiermit vollumfänglich in Bezug genommenen DE 10 2017 218 426.4 beschrieben ist, kann das erfindungsgemäße Boroskop zur automatischen 3D-Erfassung von Triebwerksschaufeln eingesetzt werden, bei dem das Boroskop gesteuert an einer sich drehenden Triebwerksstufe entlang geführt wird und dabei die Triebwerksschaufeln dreidimensional erfasst.
Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Schnittansicht eines Flugzeug-
triebwerks mit zwei erfindungsgemäßen Boroskopen;
Figur 2 :
eine schematische Teilansicht des Flugzeugtriebwerks aus Figur 1 mit dem ersten erfindungsgemäßen Boroskops ;
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Figur 3: eine Detailansicht des ersten, in das Flugzeug
triebwerk eingeführten erfindungsgemäßen Boroskops aus Figuren 1 und 2 ;
Figur 4a, b: Detailansichten der Bilderfassungseinheit des Boroskops aus Figur 3 ;
Figur 5a-c: schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsvarianten des Boroskops aus Figur 3 ; und
Figur 6: schematische Teilansicht des zweiten, in das
Flugzeugtriebwerk eingeführten Boroskops gemäß Figur 1.
In Figur 1 ist schematisch ein Schnitt durch ein Zweiwellen-Triebwerk 1 gezeigt, bei dem der Fan 2 sowie der Niederdruckkompressor 3 über eine erste Welle 4 mit der Niederdruckturbine 5 drehverbunden ist, während der Hochdruckkompressor 6 über eine zweite Welle 7 mit der Hochdruckturbine 8 drehverbunden ist. Zwischen Hochdruckkompressor 6 und Hochdruckturbine 8 ist die Brennkammer 9 angeordnet.
Zur Inspektion der Kompressorschaufeln 6' des Hochdruckkompressors ist ein erstes Boroskop 10 in das Triebwerk 1 einge-0 führt. Die Turbinenschaufeln 8&lgr; der Hochdruckturbine 8 können über ein zweites, in das Triebwerk 1 eingeführtes Boroskop inspiziert werden.
Bei dem ersten Boroskop 10 handelt es sich um ein starres Boroskop 10, welches von einer Führungsvorrichtung 3 0 geführt ist. Die Führungsvorrichtung 30 ist dabei zum elektronisch gesteuerten Einführen des Boroskops 10 in das Triebwerk 1 ausgestaltet. In anderen Worten kann der Führungsvorrichtung 3 0 über eine nicht dargestellte Steuerungseinheit vorgegebenen werden, wie weit das Boroskop 10 in das Triebwerk 1 eingeführt
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sein soll, was dann von der Führungsvorrichtung 30 entsprechend umgesetzt wird.
In Figur 2 ist der Bereich des Triebwerks 1, in den das erste Boroskop 10 eingeführt ist, detaillierter dargestellt. Um das Boroskop 10 deutlich erkennen zu können, wurde auf die Darstellung der Führungsvorrichtung 3 0 verzichtet.
Das starre Boroskop 10 ist durch eine Boroskopöffnung im Triebwerk 1 zwischen zwei Leitschaufeln 6xx des Hochdrückkompressors 6 eingeführt und so ausgerichtet, dass mit dem Boroskop 10 die Schaufeln 6 y der ersten Stufe des Hochdruckkompressors 6 betrachtet werden können. Durch Drehen der zweiten Welle 7 (vgl. Figur 1) können die Schaufeln 6' an dem Boroskop 10 vorbeigeführt werden, sodass sämtlich Schaufeln 6&lgr; der ersten Stufe des Hochdruckkompressors 6 inspiziert werden können.
Das erste Boroskop 10 aus Figuren 1 und 2 ist in Figur 3 gezeigt .
Das Boroskop 10 umfasst eine elektronische Bilderfassungseinheit 12 als Boroskopobjektiv an einem Ende des zur Einführung in eine Boroskopöffnung vorgesehenen Schafts 13, der bei dem ersten Boroskop 10 starr ausgebildet ist und im Bereich der Bilderfassungseinheit 12 eine seitliche Öffnung aufweist. Am anderen Ende des Schafts 13 ist ein Handgriff 14 vorgesehen, der auch zur Anbindung an eine Führungsvorrichtung 3 0 (vgl. Figur 1) geeignet ausgebildet ist. Durch den Schaft 13 sind Daten- und Versorgungsleitungen 15 für die Bilderfassungseinheit 12 geführt. Der Schaft weist einen AuSendurchmesser von 7,6 mm auf.
Damit die Bilderfassungseinheit 12 vollständig in dem Schaft 13 aufgenommen werden kann, umfasst sie - wie in Figur 4a dargestellt - ein Paket 16 aus mehreren übereinander angeordneten
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und miteinander verbundenen Leiterbahnen 17, 17 x . Die Oberseite der obersten, der Öffnung im Schaft 13 zugewandten Leiterbahn Ily ist in Figur 4b dargestellt.
Auf der Leiterbahn 17v sind im Abstand von 10 mm zwei Bilderfassungssensoren 18 angeordnet. Die Bilderfassungssensoren 18 sind dabei CMOS-Sensoren mit Global Shutter, die - aufgrund der erforderlichen geringen Baugröße - lediglich Graustufen erfassen können. Um dennoch Farbinformationen erfassen zu können, ist noch ein zusätzlicher Farbsensor 19 vorgesehen. Die Bilderfassungssensoren 18 weisen eine Auflösung von 400 &khgr; 400 Pixel, eine Bildwiederholrate von bis zu 240 Aufnahmen pro Sekunde. Für den Farbsensor 19 ist häufig eine geringere Auflösung ausreichend. Insbesondere kann für den Farbsensor 19 aber auf einen Global Shutter verzichtet werden und vielmehr ein Rolling Shutter zum Einsatz kommen, womit die Baugröße des Farbsensors 19 bei Ausführung als CMOS-Sensor deutlich reduziert werden kann.
Die beiden Bilderfassungssensoren 18 sowie der Farbsensor 19 sind so ausgestaltet, dass die grundsätzlich den gleichen Auf-0 nahmebereich 23 abdecken. Dabei kann der Aufnahmebereich 23 wie nachfolgend noch anhand Figur 5 näher erläutert - durch geeignete Ausgestaltung der Aufnahmekegel der Sensoren 18, 19 in weiten Bereichen frei definiert werden. Dazu können unmittelbar auf den Sensoren 18, 19 aufgeklebte Linsen (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Unabhängig von der Verwendung von Linsen und deren Ausgestaltung verlaufen die Aufnahmekegel 18' der beiden Bilderfassungssensoren 18 (bzw. deren jeweilige Achsen 18'') im Wesentlichen parallel zueinander. Dadurch ist es mit vergleichsweise 0 geringem Aufwand möglich, aus den Bilddaten der beiden Bilderfassungssensoren 18 über bekannte Stereovisionsverfahren mithilfe von Triangulation 3D-Daten zu ermitteln, die den Abstand
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der einzelnen Pixel von der Bilderfassungseinheit 12 widerspiegeln. Die Ermittlung dieser 3D-Daten wird unmittelbar in der Bilderfassungseinheit 12 von dem dort vorgesehenen integrierten Schaltkreis 2 0 - einem FPGA - durchgeführt und von diesem mit den Bilddaten eines der beiden Bilderfassungssensoren 18 sowie der Farbinformationen des Farbsensors 19 zu einem farbigen 3D-Modell des Aufnahmebereichs zusammengefasst. Ausschließlich dieses 3D-Modell wird über die Datenleitung 15 an eine Anzeige oder einen, die Daten weiterverarbeitenden oder speichernden Computer (nicht dargestellt) übermittelt. Die Rohdaten der verschiedenen Sensoren 18, 19 werden verworfen. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Rohdaten über die Datenleitung 15 zu übermitteln.
Auf der Bilderfassungseinheit 12 sind weiterhin sichtbares Licht ausstrahlende LEDs 21 und Infrarot-LEDs 21' zur Ausleuchtung des Aufnahmebereichs vorgesehen. Auch diese können bei Bedarf mit geeigneten aufgeklebten Linsen versehen sein, um den Aufnahmebereich gleichmäßig ausleuchten zu können.
In Figuren 5a-c sind verschiedene Ausführungsvarianten des Boroskops 10 aus Figur 3 skizziert. Die Ausführungsvarianten weisen dabei einen grundsätzlich identischen Aufbau des Boroskops 10 auf und unterscheiden sich lediglich durch über auf die Bilderfassungssensoren 18 aufgeklebten Linsen voneinander. Die Darstellung in Figuren 5a-c beschränkt sich daher auf den Bereich des Boroskops 10, in dem die Bilderfassungseinheit 12 angeordnet ist.
In der Ausführungsvariante gemäß Figur 5a sind die Achsen 18'x der Aufnahmekegel 18' der beiden Bilderfassungssensoren 18 jeweils ca. rechtwinklig zur Achse des Schafts 13 bzw. der Bilderfassungseinheit 12 angeordnet. Auf einer Aufnahmeebene 22, die in einem typischen Abstand des Boroskops 10 von den aufzunehmenden Gegenständen, bspw. den Schaufeln 6&lgr; (siehe Figuren
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1 und 2), angeordnet ist, ergibt sich der Aufnahmebereich 23 als derjenige Bereich, der von beiden Bilderfassungssensoren 18 erfasst wird.
In Figur 5b sind die Linsen auf den Bilderfassungssensoren 18 so gewählt, dass die Achsen ISy' der Aufnahmekegel 18&lgr; der beiden Bilderfassungssensoren 18 zwar weiterhin parallel zueinander verlaufen, aber einen Blickwinkel von ca. 65° gegenüber der Achse des Schafts 13 in Einschubrichtung des Boroskops 10 aufweisen. Dadurch können in Einschubrichtung vor dem Boroskop 10 liegende Bereiche inspiziert werden, bspw. die Schaufelblattwurzel der Schaufeln 6', wie sie in Figuren 1 und 2 dargestellt sind.
Vergleichbar sind bei der Ausführungsvariante in Figur 5c die Linsen auf den Bilderfassungssensoren 18 so gewählt, dass die Achsen 18(x der Aufnahmekegel 18y der beiden Bilderfassungssensoren 18 in einen Blickwinkel von jeweils ca. 115° gegenüber der Achse des Schafts 13 in Einschubrichtung des Boroskops 10 verlaufen. In der Folge ist der Aufnahmebereich 23 entgegen der Einschubrichtung nach hinten verschoben und kann so die Inspektion bspw. der Spitze der Schaufeln 6X (vgl. Figuren 1 und 2) vereinfachen. Die Aufnahmekegel 18v bzw. deren Achsen 18'' verlaufen weiterhin parallel, um so eine einfache Stereovisionsberechnung bzw. Triangulation zu ermöglichen.
Es wird nun das zweite Boroskop 11 aus Figur 1 näher beschrie-5 ben. Das Boroskop 11 und die dafür vorgesehene Führungsvorrichtung 3 0 sind dabei grundsätzlich gemäß DE 10 2017 218 426.4 ausgebildet, auf die zur näheren Erläuterung verwiesen wird. Es dient der Inspektion der Turbinenschaufeln 8V der ersten Stufe der Hochdruckturbine 8.
0 Das Boroskop 11 ist als flexibles Boroskop 11 ausgestaltet, d.h., der Schaft 13 ist vollständig flexibel und biegsam. Um
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das Boroskop 11 durch die Brennkammer 9 zu den fraglichen Turbinenschaufeln 8* zu führen, weist die Führungsvorrichtung 30 ein geeignet gebogenes Führungsrohr 31 auf, durch welches das Boroskop 11 geschoben werden kann. Das freie Ende des Führungsrohrs 31 kann über die Führungsvorrichtung 30, bspw. mit einem computergesteuerten Antrieb, bewegt und genau positioniert werden, womit auch ein darin geführtes Boroskop 11 genau positioniert werden kann. Zur Feineinstellung der Position des Boroskops 11 kann auch die Einschubtiefe des Boroskop 11 in das Führungsrohr 31 verändert werden.
In Figur 6 ist das freie Ende des ins Triebwerk 1 eingeführten Führungsrohr 31 näher dargestellt. Das Führungsrohr 31 ist durch die Leitschaufeln der Hochdruckturbine 8 geführt. Aus dem Führungsrohr 31 ragt das. Boroskop 11 hervor.
Der flexible Schaft 13 des Boroskops 11, der durch das Führungsrohr 31 geschoben ist, ist an seinem Einschubende derart elastisch abgeknickt, dass der Bereich des Schaftes 13 mit der Bilderfassungseinheit 12 im Einsatzzustand, wie dargestellt, abgewinkelt ist, sich bei Zurückziehen des Schaftes 13 durch 0 das Führungsrohr 31 aber koaxial mit dem Führungsrohr 31 ausrichtet .
Die Bilderfassungseinheit 12 umfasst zwei Bilderfassungssensoren 18 zur Aufnahme zur Triangulation geeigneter Bilder. Die Bilderfassungseinheit 12 kann dabei vergleichbar zur Bilderfassungseinheit 12 des ersten Boroskops 10 ausgeführt sein, weshalb zur weiteren Erläuterung auf d ie vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
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Boroskop (10, 11) zur optischen Inspektion von Gasturbinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken (1), umfassend eine elektronische
Bilderfassungseinheit (12) als Boroskopobjektiv am Ende eines zur Einführung in eine Boroskopöffnung und genauen
Positionierung des Boroskopobjektivs relativ zur Boroskopöf fnung geeigneten Schafts (13), durch den Daten- und
Versorgungsleitungen (15) für die Bilderfassungseinheit
(12) geführt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungseinheit (12) zwei voneinander beabstandete Bilderfassungssensoren (18) aufweist, deren Aufnahmekegel
(18*M in einer vorgegebenen Aufnahmeebene (22) zur
Bildung eines Aufnahmebereichs (23) derart überlappen, dass durch Triangulation die Bilddaten der beiden Bilderfassungssensoren
(18) zu 3D-Daten verarbeitbar sind.
Boroskop nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungseinheit (12) einen integrierten Schaltkreis (20) zur Vorverarbeitung der von den Bilderfassungssensoren (18) erzeugten Daten aufweist, um die über die Datenleitungen (15) zu transportierenden Daten zu reduzieren.
Boroskop nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der integrierte Schaltkreis (20) zur Verarbeitung von durch die Bilderfassungssensoren (18) gleichzeitig aufgenommen
Bilddaten zu 3D-Daten mit Hilfe von Triangulation ausgebildet ist.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
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die Bilderfassungssensoren (18) so angeordnet und/oder ausgestaltet sind, dass die Aufnahmekegel (18&lgr;) beider Bilderfassungssensoren (18) in einem vorgegebenen Blickwinkel (24) gegenüber der Längsachse der Bilderfassungseinheit (12) ausgerichtet sind.
Boroskop nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Paare von Bilderfassungssensoren (18) vorgesehen sind, wobei die Aufnahmekegel (18v) beider Bilderfassungssensoren (18) des einen Paares in einem anderen Blickwinkel (24) gegenüber der Längsachse der Bilderfassungseinheit (12) ausgerichtet sind als die Aufnahmekegel (18&lgr;) beider Bilderfassungssensoren (18) des anderen Paares.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungssensoren (18) mit einem Mittelpunktabstand von 2 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 5 mm bis 15 mm, weiter vorzugsweise von 8 mm bis 11 mm angeordnet sind.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungssensoren (18) zur unmittelbaren Erfassung von Farbinformationen ausgebildet sind oder die Bilderfassungssensoren (18) zur Grauwertbestimmung geeignet sind, wobei ein zusätzlicher Farbsensor (19) vorgesehen ist, dessen Informationen mit den Grauwerten der Bilderfassungssensoren (18) zu einem Farbbild zusammenfügbar sind.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bilderfassungssensoren (18) CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren sind, die vorzugsweise eine Auflösung von wenigstens
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400 &khgr; 400 Pixel, eine Bildwiederholrate von bis zu 240 Aufnahmen pro Sekunde und/oder einen Bildfeldöffnungswinkel von 35° bis 65°, vorzugsweise von 40°, 50° oder 60°, jeweils ± 5°, vorzugsweise jeweils ± 3° aufweisen.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (12) wenigstens eine LED (21, 21') zur Beleuchtung des Aufnahmebereichs aufweist, wobei die wenigstens eine LED (21, 21K) sichtbares Licht und/oder Infrarotstrahlung aussendet.
Boroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (13) starr oder flexibel ist.