三维立体相位扫描测量技术在发动机孔探中的应用.pdf

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1、维修MAINTENANCE三维立体相位扫描测量技术在发动机孔探中的应用Applicationof3DPhaseMeasurementTechnologyonCivilAero-Engines■蔡学军/国航工程技术分公司成都维修基地摘　要：介绍了工业视频内窥镜测量技术的发展历程及民航孔探工作的常用测量方式，并从工作质量、工作效率以及安全角度考虑，推荐使用高精度、单视窗的三维测量技术。关键词：工业视频内窥镜；三维立体相位扫描测量技术；孔探检查；航空发动机Keywords：iindustrialvideoborescope；3Dphasemeasurementtechnology；bor

2、escopeinspection；aero-engines1工业视频内窥镜测量技术的发参考值，对该叶片上的缺陷尺寸进行分成像视角不变，主机内的视频成像处展历程析测量。该方法要求已知尺寸与未知缺理器会根据直角几何运算原理计算出工业内窥镜的诞生是为了实现间陷在同一平面上，且探头的镜头与该平测量镜头与被测平面的距离，从而进接目视检查，而它应用于民航发动机孔面相对垂直，才能实现测量计算并具有一步在该平面上计算获得测量点的二探工作时，操作者除了需要通过它查找起码的相对准确度。在遇有较大尺寸的维坐标，以便进行各种测量模式下的缺陷，还需要对缺陷尺寸进行测量，以缺陷且测量精度要求不高时，可以选用精

3、确测量（见图2）。这种测量法的缺便满足视情维护的要求。为了得到有该测量技术。目前具有测量功能的工业镜片出光口的阴影刻线阴影投影判定价值的数据，最初采用接触式测量视频内窥镜产品都有该测量方式。但对法，即在光学硬杆镜或柔性光纤镜探头于民航发动机孔探工作需要检查的很多上捆绑已知尺寸的参照物，通过它与被位置，操作者很难在相对垂直的同一平测物的直接接触人为地比较估算缺陷实面上找到可作为比较计算参数的已知尺际尺寸的大小。这种方法增加了探头的寸，并且这种测量的精确度仍不能完全外径，并严重影响了探头的导向性能，满足要求。导致发动机内部需要检测的很多区域无美国韦林工业内窥镜在上世纪阴影测量镜头法到达

4、，且可能造成参照物因卡阻而脱九十年代初所研发的单物镜阴影测量图1　单物镜阴影测量法原理图落，形成发动机内部的多余物隐患。法技术首次实现了孔探工作中的精确随着美国韦林工业内窥镜在1983测量，这种测量法是工业视频内窥镜年研制出全球第一台工业视频内窥镜产上最早应用的非接触式精确测量技术品以后，通过视频成像处理技术实现了(见图1)，其在视频探头的测量镜头的非接触式的比较测量方法，很好地解决照明光输出窗口刻有一道黑色直线，了上述问题。这种比较测量法是使用发当照明光通过时，会在被测物体上形动机内已知机构的尺寸作为参数，通过成一条阴影线，探头距离物体的远近图像处理软件进行比较计算，从而得到变化

5、使阴影线在屏幕上的位置左右移测量数据。如将叶片气孔间距作为已知动变化，而测量镜头上的单一物镜的图2　单物镜阴影法的测量图像航空维修与工程2014/140AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn点同样是要求测量镜头与被测面相对无论是单物镜阴影测量法还是行阴影线交叉叠加投影到被测物体表垂直（不垂直时，只能沿阴影线进行双物镜测量法，都是基于二维画面进面上，物体表面几何形状的变化会导测量）才能保证测量精度，因而操作行处理和计算的，并且变量参数（位致出现畸变的条纹（见图6）,这些畸变难度相对较高，应用上有一定的局限移或夹角）少

6、、三角几何计算的数学条纹就包含了物体表面的三维信息。性。模型单一。为保证测量精度就要有较由视频内窥探头前端的CCD摄像头摄为了解决这一问题，随后又出现大的放大倍数，为此测量镜头的视野取这些三维信息，主机内的计算机处了双物镜测量技术，用测量镜头上的和焦距范围都偏小。需要首先使用视理系统再对此进行扫描和运算处理，两个物镜(见图3)之间的已知距离作为野范围相对较广、焦距范围相对较大然后根据相应的数学转换模型和重构底边，通过与测量点所形成的顶角大的观察镜头寻找并发现缺陷之后，将算法对物体的轮廓进行三维重构，即小的变化，建立准确的三角几何计算探头取出更换成测量镜头，然后再次获得了被测物体表面

7、的三维坐标数关系计算确定测量点与镜头的距离，穿入发动机寻找缺陷进行测量。由于据，进而就可以进行各种测量模式的并通过灰度识别区分不同的测量点，这两类测量镜头的视野很小（50°或具体操作，获得测量结果。进而计算获得测量点的坐标，以便进60°）、焦距较近，很难快速有效地行各种模式下的精确测量（见图4）。再次寻找到并达到缺陷位置，甚至有2三维立体相位扫描测量技术应由于采用夹角变化作为变量，不再需可能找不到缺陷；即便到达缺陷所在用于发动机孔探工作中的优点要镜头与被测物体垂直，一