用多軸檢測(cè)儀自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的和其它發(fā)電機(jī)械的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】諸如蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)械的內(nèi)部部件用光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)，光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)能夠沿預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑自動(dòng)地將相機(jī)視場(chǎng)（F0V)定位至機(jī)械內(nèi)的關(guān)注區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲圖像。自動(dòng)相機(jī)定位和圖像捕獲可以自動(dòng)地開(kāi)始或在接收到操作者許可后開(kāi)始。預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑可通過(guò)操作者將檢測(cè)儀器手動(dòng)定位在發(fā)電機(jī)器或相同類型的類似機(jī)器內(nèi)并記錄定位步驟以用于將來(lái)再現(xiàn)而限定。導(dǎo)航路徑還可通過(guò)虛擬仿真來(lái)限定。檢測(cè)系統(tǒng)包括適于檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪機(jī)部分的多軸檢測(cè)儀器。
【專利說(shuō)明】用多軸檢測(cè)儀自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的和其它發(fā)電機(jī) 械的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求與其同時(shí)提交的指定序列號(hào)為13/362,417的題名"System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery"的案號(hào)為No. 2011P28983US的共同未決的美國(guó)實(shí)用新型 專利申請(qǐng)以及與其同時(shí)提交的指定序列號(hào)為13/362, 387的題名"System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Articulated Multi-Axis Inspection Scope" 的案號(hào)為 No. 2011P22744US的共同未決的美國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容 通過(guò)引用并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)和其它發(fā)電機(jī)械（非限制性地舉例來(lái)說(shuō)，包括 蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)）的無(wú)損內(nèi)部檢測(cè)的光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種光學(xué) 相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，其能夠?qū)⑾鄼C(jī)視場(chǎng)（F0V)自動(dòng)地定位至機(jī)械內(nèi)的關(guān)注區(qū)域，并在不受人為 干擾的情況下捕獲圖像。自動(dòng)相機(jī)定位和圖像捕獲可以自動(dòng)地開(kāi)始或在接收到操作者許可 后開(kāi)始。
【背景技術(shù)】
[0004] 比如蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)械通常以定期的檢測(cè)和維護(hù)周期連續(xù)地運(yùn)行， 在定期的檢測(cè)和維護(hù)周期時(shí)，渦輪機(jī)離線（taken off line)并關(guān)閉。舉例來(lái)說(shuō)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā) 動(dòng)機(jī)通常將連續(xù)地運(yùn)行約4000小時(shí)以發(fā)電，因此，其離線并用于日常維護(hù)、檢測(cè)，并維修在 檢測(cè)期間確認(rèn)的任何部件。為了定期維護(hù)而使燃?xì)廨啓C(jī)離線并最終完全關(guān)閉它是多天工程 (multi-day project)。一些潤(rùn)輪機(jī)部件（比如潤(rùn)輪機(jī)轉(zhuǎn)子部分）在超過(guò)100(TC (1832 °F ) 的溫度下運(yùn)行。在完全關(guān)閉之前，渦輪機(jī)需要48到72小時(shí)的冷卻時(shí)間來(lái)達(dá)到環(huán)境溫度，以 降低部件扭曲或其它變形的可能性。在關(guān)閉階段期間，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)在約 10RPM或更小下以"轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式（turning gear mode)"旋轉(zhuǎn)，以降低轉(zhuǎn)子扭曲的可能性。 其它渦輪機(jī)部件，比如渦輪機(jī)殼體也緩慢地冷卻到環(huán)境溫度。
[0005] -旦渦輪機(jī)在高達(dá)約72小時(shí)的過(guò)程中冷卻至環(huán)境溫度時(shí)，可以用光學(xué)相機(jī)檢測(cè) 系統(tǒng)檢測(cè)如今靜止的渦輪機(jī)的內(nèi)部部件。已知光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)使用剛性或柔性的光學(xué)管 道鏡，光學(xué)管道鏡插入位于渦輪機(jī)周界附近的檢測(cè)端口中。管道鏡手動(dòng)地定位成使其視場(chǎng) 涵蓋潤(rùn)輪機(jī)內(nèi)的關(guān)注區(qū)域，比如一個(gè)或多個(gè)輪葉或葉片、燃燒室籃（combustor basket)等。 光學(xué)地聯(lián)接至管道鏡的相機(jī)捕獲視場(chǎng)內(nèi)的關(guān)注物體的圖像，以由檢測(cè)者遠(yuǎn)程可視化和存儲(chǔ) (必要時(shí)）。
[0006] 如果想要得到給定渦輪機(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的不同關(guān)注區(qū)域的一系列不同圖像，則操作 者必須手動(dòng)地重新定位相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)管道鏡，以實(shí)現(xiàn)關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域與視場(chǎng)的期望相對(duì)對(duì) 準(zhǔn)。相對(duì)對(duì)準(zhǔn)可通過(guò)物理地移動(dòng)管道鏡使得其觀察端口定位在關(guān)注的靜止區(qū)域附近來(lái)實(shí) 現(xiàn)。管道鏡與靜止渦輪機(jī)部件的這種相對(duì)移動(dòng)的示例為：以不同取向?qū)⒐艿犁R插入靜止燃 料室內(nèi)或使管道鏡沿徑向進(jìn)出渦輪機(jī)部分內(nèi)的輪葉排和葉片排之間的空間。相對(duì)對(duì)準(zhǔn)還可 通過(guò)將管道鏡觀察端口維持在靜止位置并將所關(guān)注的渦輪機(jī)內(nèi)部部件移入靜止視場(chǎng)中來(lái) 實(shí)現(xiàn)。渦輪機(jī)內(nèi)部部件與靜止管道鏡的相對(duì)移動(dòng)的示例是：通過(guò)相繼地手動(dòng)旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)轉(zhuǎn) 子幾度以及捕獲葉片圖像來(lái)檢測(cè)葉片排內(nèi)的不同葉片。轉(zhuǎn)子相繼地旋轉(zhuǎn)以在相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)對(duì) 準(zhǔn)排中的每個(gè)期望單獨(dú)葉片。
[0007] 完整的渦輪機(jī)檢測(cè)要求檢測(cè)人員在相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)觀察端口與渦輪機(jī)內(nèi)的關(guān)注區(qū) 域之間進(jìn)行多次手動(dòng)相對(duì)重新定位序列。檢測(cè)質(zhì)量和生產(chǎn)率受到檢測(cè)者和檢測(cè)組的檢測(cè)和 操縱技術(shù)的影響。由于燃?xì)廨啓C(jī)中的部件之間的復(fù)雜操縱路徑，檢測(cè)設(shè)備定位是有挑戰(zhàn)性 的。例如，將管道鏡插入通過(guò)燃燒室檢測(cè)端口以檢測(cè)第一排輪葉的前緣或有關(guān)支撐件要求 復(fù)合的操縱。檢測(cè)設(shè)備在渦輪機(jī)內(nèi)的不恰當(dāng)定位會(huì)潛在地?fù)p壞渦輪機(jī)內(nèi)部部件。通常需要 多個(gè)操作者的檢測(cè)組來(lái)使用已知檢測(cè)方法和設(shè)備執(zhí)行手動(dòng)檢測(cè)。總之，已知的手動(dòng)相機(jī)檢 測(cè)過(guò)程和檢測(cè)系統(tǒng)操縱是耗時(shí)的、本質(zhì)上是重復(fù)性的，并通常要求多個(gè)人員的檢測(cè)組進(jìn)行 輔助。已知的手動(dòng)相機(jī)檢測(cè)過(guò)程和檢測(cè)系統(tǒng)操縱所需的"人為因素"基于人為技術(shù)水平差別 會(huì)引入非期望的檢測(cè)工藝差異。在給定人為技術(shù)差異的情況下，與其它組相比，一些檢測(cè)組 能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)，獲得更好的圖像質(zhì)量，并具有較少的檢測(cè)損壞風(fēng)險(xiǎn)。理想地， 高績(jī)效檢測(cè)組的技術(shù)可由所有組取得而使用。
[0008] 光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域中存在的一種需求是，與已知檢測(cè)設(shè)備和方法 所獲得的相比，減少了執(zhí)行發(fā)電機(jī)械（非限制性地舉例來(lái)說(shuō)，包括蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)和 發(fā)電機(jī)）的無(wú)損內(nèi)部檢測(cè)所需的總用時(shí)，使得所述機(jī)械在維護(hù)周期期間可被更快地帶回線 上，用于恢復(fù)發(fā)電。
[0009] 光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域中存在的另一種需求是，能夠在單獨(dú)機(jī)器檢測(cè)周 期內(nèi)或在多個(gè)不同機(jī)器的檢測(cè)周期內(nèi)始終并重復(fù)地將檢測(cè)設(shè)備定位在發(fā)電機(jī)械（非限制 性地舉例來(lái)說(shuō)，包括蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)）內(nèi)，而與已知的手動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和方法 所獲得的相比，對(duì)機(jī)器內(nèi)部部件的損壞風(fēng)險(xiǎn)最小，并具有高圖像質(zhì)量和更快的檢測(cè)周期時(shí) 間。
[0010] 光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域中存在的又一種需求是，幫助在不同檢測(cè)組之間 使檢測(cè)技術(shù)水平和生產(chǎn)率均衡。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 相應(yīng)地，共同或個(gè)別地，本發(fā)明的潛在目的是制造用于發(fā)電機(jī)械（非限制性地舉 例來(lái)說(shuō)，包括蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)）的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)和方法，與已知的檢測(cè) 設(shè)備和方法相比，其：減少了總的定期維護(hù)周期時(shí)間和單獨(dú)的檢測(cè)周期時(shí)間；在單獨(dú)機(jī)器 檢測(cè)周期內(nèi)或在多個(gè)不同機(jī)器檢測(cè)周期內(nèi)始終并重復(fù)地定位檢測(cè)設(shè)備定位檢測(cè)設(shè)備，而對(duì) 機(jī)器內(nèi)部部件的損壞風(fēng)險(xiǎn)最小，并具有高圖像質(zhì)量；有助于在不同檢測(cè)組之間使檢測(cè)技術(shù) 水平和生產(chǎn)率均衡。
[0012] 發(fā)電機(jī)械（蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)或發(fā)電機(jī)）的內(nèi)部部件由光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái) 檢測(cè)，光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)能夠沿預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑自動(dòng)地將相機(jī)視場(chǎng)（F0V)定位至機(jī) 械內(nèi)的關(guān)注區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲圖像。自動(dòng)相機(jī)定位和圖像捕獲可以自 動(dòng)地開(kāi)始或在接收到操作者許可后開(kāi)始。預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑可通過(guò)操作者將檢測(cè)儀器 (inspection scope)手動(dòng)定位在發(fā)電機(jī)器或相同類型的類似機(jī)器內(nèi)并記錄定位步驟的序 列以用于將來(lái)再現(xiàn)而限定。導(dǎo)航路徑還可通過(guò)虛擬仿真來(lái)限定。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的這些和其它目的可由一種用于包括工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)器的內(nèi) 部檢測(cè)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)包括固定到燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口的安裝凸緣。該系統(tǒng)包括檢測(cè) 儀器，檢測(cè)儀器具有限定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端；以及用于插入燃 氣輪機(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn)端。線性驅(qū)動(dòng)器使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸線平移。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器使 所述檢測(cè)儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。具有視場(chǎng)的攝像頭聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端。相機(jī)聯(lián)接 至所述檢測(cè)儀器，用于捕獲由所述攝像頭傳輸?shù)膱D像。該系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)聯(lián) 接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑將檢測(cè)儀器和 視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲內(nèi)部區(qū)域的相機(jī)圖 像。
[0014] 本發(fā)明還表征一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部檢測(cè)的方法，包括提供內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)的步 驟，內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)具有固定到燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口的安裝凸緣和檢測(cè)儀器。檢測(cè)儀器具有限 定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端；以及用于插入燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn) 端。檢測(cè)儀器具有用于使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸線平移的線性驅(qū)動(dòng)器和用于使所述檢測(cè) 儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。具有視場(chǎng)的攝像頭聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端。相機(jī) 聯(lián)接至檢測(cè)儀器的，用于捕獲由所述攝像頭傳輸?shù)膱D像。該系統(tǒng)還具有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng) 聯(lián)接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑將檢測(cè)儀器 和視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲內(nèi)部區(qū)域的相機(jī) 圖像。接下來(lái)，將安裝凸緣固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口，將檢測(cè)儀器遠(yuǎn)端插入燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端 口中。給控制系統(tǒng)提供導(dǎo)航路徑。然后，通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地定位 檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)所述燃?xì)廨啓C(jī)。存儲(chǔ)相 機(jī)圖像以便回顧。當(dāng)執(zhí)行該方法時(shí)，可以改變步驟的順序。
[0015] 本發(fā)明還表征一種用于檢測(cè)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪機(jī)部分的方法。首先關(guān)閉燃?xì)廨?機(jī)，以停止發(fā)電操作。提供內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)，所述內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)具有固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口 的安裝凸緣和檢測(cè)儀器。檢測(cè)儀器具有限定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端； 以及用于插入燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn)端。檢測(cè)儀器具有用于使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸 線平移的線性驅(qū)動(dòng)器和用于使所述檢測(cè)儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。具有視場(chǎng)的 攝像頭聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端。相機(jī)聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于捕獲由所述攝像頭傳輸 的圖像。該系統(tǒng)還具有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)聯(lián)接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)?輪機(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航路徑將檢測(cè)儀器和視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi) 有人為干擾的情況下捕獲內(nèi)部區(qū)域的相機(jī)圖像。在實(shí)施該方法時(shí)，將所述燃?xì)廨啓C(jī)冷卻至 小于150°C (300 T)的內(nèi)部溫度。之后，將所述安裝凸緣固定至位于葉片和輪葉排之間的 渦輪機(jī)部分檢測(cè)端口。給所述控制系統(tǒng)提供導(dǎo)航路徑。通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路 徑自動(dòng)地定位檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)所述渦輪 機(jī)部分。存儲(chǔ)相機(jī)圖像以便回顧。當(dāng)執(zhí)行該方法時(shí)，可以改變步驟的順序。
[0016] 導(dǎo)航路徑由許多方法預(yù)先確定，并隨后記錄下來(lái)以備將來(lái)通過(guò)檢測(cè)步驟中使用 的實(shí)際檢測(cè)儀器的控制系統(tǒng)進(jìn)行再現(xiàn)。導(dǎo)航路徑預(yù)先確定方法可包括：檢測(cè)步驟中所使 用類型的檢測(cè)儀器沿選擇的導(dǎo)航路徑在實(shí)際檢測(cè)的燃?xì)廨啓C(jī)（或在具有與實(shí)際檢測(cè)的 燃?xì)廨啓C(jī)相同類型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一燃?xì)廨啓C(jī)）內(nèi)的現(xiàn)有人為控制定位（prior human controlled positioning);檢測(cè)步驟中所使用類型的虛擬檢測(cè)儀器沿選擇的導(dǎo)航路徑在 正檢測(cè)類型的虛擬發(fā)電機(jī)器內(nèi)的人為控制模擬定位；以及檢測(cè)步驟中所使用類型的虛擬檢 測(cè)儀器和虛擬發(fā)電機(jī)器沿模擬選擇的導(dǎo)航路徑在沒(méi)有人為干擾的情況下的模擬定位。
[0017] 本發(fā)明的目的和特征可由本領(lǐng)域技術(shù)人員以任意組合或子組合的形式共同或單 獨(dú)地應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0018] 結(jié)合附圖，通過(guò)考慮下列詳細(xì)描述可容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，附圖中：
[0019] 圖1是已知燃?xì)廨啓C(jī)的部分橫截面示意圖；
[0020] 圖2是已知燃?xì)廨啓C(jī)的部分橫截面示意圖，示出本發(fā)明的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施 例部分地插入燃燒室檢測(cè)端口中；
[0021] 圖3是已知燃?xì)廨啓C(jī)的部分橫截面示意圖，用圖2的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)燃 燒室內(nèi)部部件的檢測(cè)；
[0022] 圖4是已知燃?xì)廨啓C(jī)的部分橫截面示意圖，用圖2的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)排 1渦輪機(jī)葉片的前緣的檢測(cè)；
[0023] 圖5是圖2的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的示意性透視圖，示出可用運(yùn)動(dòng)度Ω、T、 Φ、Ε和 Θ ;
[0024] 圖6是處于圖2折疊插入位置的圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的示意性透視圖；
[0025] 圖7是處于圖3鎖定檢測(cè)位置的圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的示意性透視圖；
[0026] 圖8是圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的延伸管機(jī)械部分的示意性透視圖，示出運(yùn)動(dòng)度 Ω和Τ ;
[0027] 圖9是本發(fā)明的附接至渦輪機(jī)檢測(cè)端口的接合環(huán)的示意性透視圖；
[0028] 圖10是圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的攝像頭鉸接和旋轉(zhuǎn)（搖攝）機(jī)構(gòu)的示意性正 視圖，示出運(yùn)動(dòng)度Φ和Θ ;
[0029] 圖11是圖10的攝像頭鉸接和旋轉(zhuǎn)（搖攝）機(jī)構(gòu)的示意性俯視圖；
[0030] 圖12是圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的攝像頭延伸機(jī)構(gòu)的示意性正視圖，示出運(yùn)動(dòng)度 Ε ;
[0031] 圖13是圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的攝像頭的示意性透視圖；
[0032] 圖14是圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的攝像頭的示意性分解透視圖；
[0033] 圖15是圖14的攝像頭的示意性部分組裝透視圖；
[0034] 圖16是用于圖5的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的控制箱和控制系統(tǒng)的框圖；
[0035] 圖17是用于本發(fā)明的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的操作者遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制的平板電腦人 機(jī)界面（ΗΜΙ)實(shí)施例的示意性透視圖；
[0036] 圖18是已知燃?xì)廨啓C(jī)的部分橫截面示意圖，示出本發(fā)明的另一光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系 統(tǒng)實(shí)施例插入兩個(gè)分離渦輪機(jī)部分排的各自檢測(cè)端口中；
[0037] 圖19是圖18的光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的透視性正視圖，示出可用運(yùn)動(dòng)度Τ、Θ 和φ ;以及
[0038] 圖20是用于運(yùn)動(dòng)度Φ的擺動(dòng)棱鏡鉸接機(jī)構(gòu)的正視圖。
[0039] 為了便于理解，在可能的情況下，使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示附圖中共有的相同 元件。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 在考慮下列描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)清楚地認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的教導(dǎo)可容易地 用在用于發(fā)電機(jī)械（非限制性地舉例來(lái)說(shuō)，包括蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)）的無(wú)損內(nèi) 部檢測(cè)的光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)中。光學(xué)相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)⑾鄼C(jī)視場(chǎng)（F0V)自動(dòng)地定位至機(jī)械內(nèi) 的關(guān)注區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲圖像。自動(dòng)相機(jī)定位和圖像捕獲可自動(dòng)地開(kāi) 始或在接收到操作者許可后開(kāi)始?；蛘撸撓到y(tǒng)可以在"手動(dòng)"模式下由人操作。
[0041] 相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)概沭
[0042] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的實(shí)施例便于自動(dòng)地離線遠(yuǎn)程可視化檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)30內(nèi)部部 件，燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部部件包括燃燒室34、渦輪機(jī)部分排1和排2固定輪葉42、46、前緣排1和 排2旋轉(zhuǎn)葉片44、48和環(huán)區(qū)段。如圖2-4和18所示，本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例使得可通過(guò) 將遠(yuǎn)程致動(dòng)光學(xué)相機(jī)檢測(cè)儀器探針60、220附接至渦輪機(jī)檢測(cè)端口 36、50和52來(lái)檢測(cè)未完 全冷卻至環(huán)境溫度的離線渦輪機(jī)。在附接時(shí)，檢測(cè)儀器探針60、220經(jīng)由內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制伺服 電機(jī)（在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的指揮下）選擇性地定位（由操作者手動(dòng)定位或無(wú)操作者地自動(dòng)定 位）。得到、捕獲并在必要時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)以用于進(jìn)一步分析。
[0043] 鉸接檢測(cè)儀器
[0044] 圖2-4示出通過(guò)將鉸接檢測(cè)儀器實(shí)施例60插入（圖2)燃燒室34檢測(cè)端口 36中 而對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行檢測(cè)。為了操縱儀器60在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)施界限周圍的間隙，檢測(cè)儀器60 具有折疊關(guān)節(jié)，使得儀器可在縱長(zhǎng)儀器的情況下在一半處折疊成大致L形輪廓。當(dāng)檢測(cè)儀 器60定位在檢測(cè)端口 36內(nèi)時(shí)，關(guān)節(jié)變直，如圖3所示。在檢測(cè)儀器60固定至檢測(cè)端口 36 之后，其可用于通過(guò)旋轉(zhuǎn)和延伸其攝像頭來(lái)檢測(cè)燃燒室內(nèi)部部件。在圖4中，當(dāng)儀器60進(jìn) 一步延伸，其攝像頭鉸接活動(dòng)時(shí)，可以得到排1輪葉和排1葉片前緣的圖像。如果渦輪機(jī)轉(zhuǎn) 子處于轉(zhuǎn)動(dòng)模式，則當(dāng)排1葉片旋轉(zhuǎn)通過(guò)攝像頭視場(chǎng)時(shí)，可捕獲所有排1葉片的圖像。
[0045] 參見(jiàn)圖5,檢測(cè)儀器60具有三個(gè)主部件部分：延伸管部分62 (見(jiàn)圖5-9);電機(jī)箱 64 (見(jiàn)圖5、10-12);以及相機(jī)頂端66 (見(jiàn)圖5、12-15)，它們能夠執(zhí)行下列五個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度：
[0046] Ω--總體旋轉(zhuǎn)；
[0047] Τ--伸縮延伸；
[0048] Φ 攝像頭絞接活動(dòng)；
[0049] Ε 攝像頭頂端延伸；以及
[0050] Θ--攝像頭旋轉(zhuǎn)/搖攝。
[0051] 延伸管部分52具有附接至檢測(cè)端口，比如燃燒室檢測(cè)端口 36的安裝管70和安裝 軸環(huán)72。電機(jī)殼體74附接至安裝管70的遠(yuǎn)側(cè)安裝軸環(huán)72的相對(duì)端部，并容納執(zhí)行Ω和 Τ運(yùn)動(dòng)度所需的伺服電機(jī)。三個(gè)伸縮管75-77彎折進(jìn)安裝管70中，以提供Τ方向運(yùn)動(dòng)。
[0052] 如圖6和7所示，彈簧負(fù)載鎖定關(guān)節(jié)80使得整個(gè)檢測(cè)儀器60可折疊，以用于渦輪 機(jī)30周圍的緊湊操縱，如圖2所示及如上所述。如圖7所示，當(dāng)檢測(cè)儀器60位于鎖定檢測(cè) 位置時(shí)，鎖定套筒77A在伸縮管77上滑動(dòng)，并限制其中的關(guān)節(jié)80。
[0053] 如圖5所示，電機(jī)箱64容納定位電動(dòng)鉸接接頭82所需的伺服電機(jī)，其提供Φ運(yùn) 動(dòng)度、經(jīng)由攝像頭伸縮延伸件84、86的攝像頭66頭延伸運(yùn)動(dòng)E和攝像頭88旋轉(zhuǎn)/搖攝運(yùn) 動(dòng)度Θ。攝像頭88包括相機(jī)端口 90、92,用于相應(yīng)軸向和橫向視場(chǎng)（F0V)。
[0054] 圖8是電機(jī)殼體74的詳細(xì)圖，示出位于旋轉(zhuǎn)輪轂100中的兩個(gè)同軸嵌套的獨(dú)立驅(qū) 動(dòng)的大小直徑齒輪。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪102由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104驅(qū)動(dòng)，以通過(guò)旋轉(zhuǎn)位于旋轉(zhuǎn)輪轂 100中的較大直徑齒輪而實(shí)現(xiàn)Ω運(yùn)動(dòng)。伸縮延伸驅(qū)動(dòng)螺桿106剛性地聯(lián)接至旋轉(zhuǎn)輪轂100 中的較小直徑齒輪，較小直徑齒輪又接合延伸驅(qū)動(dòng)齒輪108。延伸伺服電機(jī)110用于通過(guò)旋 轉(zhuǎn)位于旋轉(zhuǎn)輪轂1〇〇中的較小直徑齒輪而實(shí)現(xiàn)T運(yùn)動(dòng)。安裝軸環(huán)72附接至接合環(huán)112,接 合環(huán)又附接至檢測(cè)端口，比如燃燒室檢測(cè)端口 36。如圖9所示，接合環(huán)包括多個(gè)周界螺紋 114,多個(gè)周界螺紋與軸環(huán)72內(nèi)的匹配內(nèi)螺紋接合。接合環(huán)112具有安裝孔116,用于接收 錐形頭機(jī)器螺釘118。螺釘118可被束縛地安裝在接合環(huán)112內(nèi)。將儀器固定至檢測(cè)端口 的接合環(huán)的其它構(gòu)造或基底的其它形式可代替接合環(huán)112。
[0055] 參見(jiàn)圖10,電機(jī)箱64具有帶一對(duì)間隔開(kāi)的耳狀電機(jī)箱樞軸122的電機(jī)箱殼體 120。鉸接運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)24使驅(qū)動(dòng)螺桿126旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)螺桿通過(guò)使相機(jī)樞轉(zhuǎn)輪轂128傾斜 來(lái)施加 Φ鉸接運(yùn)動(dòng)。傾斜運(yùn)動(dòng)軸132在旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至電機(jī)箱樞軸122的相機(jī)輪轂樞軸130 之間確立。偏移鏈接件133聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)螺桿126,并將線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔@傾斜運(yùn)動(dòng)軸132的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0056] 電機(jī)箱殼體120還包含對(duì)攝像頭66施加 Θ運(yùn)動(dòng)度的相機(jī)搖攝/旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī) 134,如圖11所示。伺服電機(jī)134驅(qū)動(dòng)錐齒輪系136,錐齒輪系又包括旋轉(zhuǎn)地捕獲在相機(jī)樞 轉(zhuǎn)輪轂128內(nèi)的被驅(qū)動(dòng)的錐齒輪，用于進(jìn)而使旋轉(zhuǎn)輪轂129旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)輪轂129剛性地聯(lián)接 至攝像頭伸縮延伸件84。相機(jī)頂端伸縮延伸件84和86通過(guò)延伸伺服電機(jī)140在E運(yùn)動(dòng)度 中延伸和縮回，延伸伺服電機(jī)又接合線性驅(qū)動(dòng)螺桿142。驅(qū)動(dòng)螺桿142包括驅(qū)動(dòng)滑輪144， 張緊纜線146在驅(qū)動(dòng)滑輪上通過(guò)。從滑輪148附接至攝像頭88,還聯(lián)接至纜線146。卷簧 150插入攝像頭88與旋轉(zhuǎn)輪轂129之間，并使它們遠(yuǎn)離彼此偏置，從而張緊纜線146。由此 得出結(jié)論，驅(qū)動(dòng)螺桿142借助延伸伺服電機(jī)140的選擇性平移使攝像頭88在附圖中向左右 移動(dòng)（運(yùn)動(dòng)E)。
[0057] 圖13-15示出攝像頭88,其具有帶攝像頭殼體152和選擇性地可移除蓋15的蛤 殼構(gòu)造。相機(jī)156具有穿過(guò)"相機(jī)1"端口 90的視場(chǎng)（F0V)，"相機(jī)1"端口 90沿?cái)z像頭88 的中心軸線延伸。相機(jī)158具有穿過(guò)"相機(jī)2"端口 92的視場(chǎng)（F0V)，"相機(jī)2"端口 92橫 向于或正交于攝像頭88的中心軸線延伸。相機(jī)156經(jīng)由棱鏡160產(chǎn)生其圖像。相機(jī)156、 158是日常與個(gè)人電腦一起使用的類型的已知自動(dòng)對(duì)焦USB相機(jī)。發(fā)光二極管（LED) 162和 164在發(fā)電機(jī)械的內(nèi)部檢測(cè)期間提供用于相機(jī)156U58的照明。
[0058] 檢測(cè)儀器60的外部由冷卻空氣線路170和加壓冷卻空氣源172 (例如壓縮空氣） 冷卻，如圖15示意性所示。冷卻空氣通過(guò)儀器60,以將熱量從器械傳送走，其中，在相機(jī) 156、158和LED 162、164周圍，冷卻空氣經(jīng)由儀器外表面內(nèi)的孔隙排出，比如相機(jī)端口 90、 92、棱鏡160。那些孔隙有效地充當(dāng)冷卻空氣排出端口。各冷卻端口排出的冷卻空氣有助于 將熱量從儀器60傳送出，并有助于在攝像頭88周圍產(chǎn)生熱障，攝像頭與未完全冷卻的渦輪 機(jī)30內(nèi)部溫度相比相對(duì)更冷。如此，檢測(cè)儀器60可在渦輪機(jī)冷卻至環(huán)境空氣溫度之前幾 小時(shí)插入仍然熱的已關(guān)閉渦輪機(jī)中。如此，與已知檢測(cè)系統(tǒng)所允許的情況相比，可提前幾小 時(shí)（可能幾天）開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)。如此，與過(guò)去的可能情況相比，在渦輪機(jī)保養(yǎng)周期中可以提 前開(kāi)始并完成檢測(cè)過(guò)程，從而可減少總的維護(hù)周期時(shí)間。
[0059] 相機(jī)檢測(cè)儀器控制和橾作
[0060] 通過(guò)激勵(lì)五個(gè)先前所述的精密運(yùn)動(dòng)控制伺服電機(jī)104(Ω)、110(Τ)、124(Θ)、 124(Φ)和140(E)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀器60沿其五個(gè)運(yùn)動(dòng)度的定位。伺服電機(jī)具有相關(guān)聯(lián)的編 碼器，相關(guān)聯(lián)的編碼器提供由已知運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器使用的電機(jī)位置信息反饋。圖16 是本發(fā)明的示例性運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的框圖。先前所述的檢測(cè)儀器60硬件由虛線60表示，并借 助已知的連通路徑（比如多路徑纜線192和USB相機(jī)纜線）與也由虛線表示的控制箱180 連通。
[0061] 控制箱180包括第一和第二電源182、184,用于給運(yùn)動(dòng)控制器186和運(yùn)動(dòng)控制器 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器188提供動(dòng)力。所有部件182-188具有用于工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的已知設(shè)計(jì)。運(yùn) 動(dòng)控制器186給運(yùn)動(dòng)控制器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器188發(fā)出命令，以激勵(lì)并反轉(zhuǎn)檢測(cè)儀器60伺服電機(jī) 104(Ω)、110(Τ)、124(Θ)、124(Φ)和140(E)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，所有這種電機(jī)統(tǒng)稱為"伺服電 機(jī)"。各伺服電機(jī)具有相關(guān)聯(lián)的編碼器，相關(guān)聯(lián)的編碼器產(chǎn)生指示位于儀器相應(yīng)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi) 的儀器位置的編碼器信號(hào)。例如，與伺服電機(jī)104相關(guān)聯(lián)的編碼器產(chǎn)生指示延伸管部分62 的總旋轉(zhuǎn)位置（Ω)的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)。來(lái)自每個(gè)編碼器的位置信號(hào)信息由運(yùn)動(dòng)控制器186 訪問(wèn)。運(yùn)動(dòng)控制器186使相應(yīng)電機(jī)編碼器信號(hào)與檢測(cè)儀器60空間位置關(guān)聯(lián)。數(shù)字光控制 器190控制LED 162、164的亮度輸出和開(kāi)/關(guān)，并與運(yùn)動(dòng)控制器186連通。運(yùn)動(dòng)控制器186 還控制進(jìn)入并穿過(guò)檢測(cè)儀器60的冷卻空氣流，例如離開(kāi)冷卻端口 174的流率。
[0062] 運(yùn)動(dòng)控制器186具有可選的無(wú)線連通容量194。硬件數(shù)據(jù)路徑198 (例如，傳輸符 合以太網(wǎng)協(xié)議的通信信號(hào)的纜線）與主機(jī)控制器200連通。示例性主機(jī)控制器200是具有 內(nèi)存儲(chǔ)器容量和外存儲(chǔ)器202 (必要時(shí)）的個(gè)人電腦。主機(jī)控制器電腦200還接收并處理 來(lái)自相機(jī)156 (USB相機(jī)1)和來(lái)自相機(jī)158 (USB相機(jī)2)的可處理的圖像數(shù)據(jù)。電腦200可 在存儲(chǔ)器202中存儲(chǔ)或另外貯存原始或處理后的圖像數(shù)據(jù)。檢測(cè)儀器60可在人為命令和 控制下比如經(jīng)由操縱桿204和/或HMI觀察/觸摸屏206進(jìn)行定位。來(lái)自相機(jī)156、158的 圖像可通過(guò)HMI觀察屏206觀察?？蛇x地，電腦200可具有無(wú)線通信能力，例如與其它電腦 (比如平板電腦）通信，其它電腦包括例如具有HMI的平板電腦210。圖17示出包括相機(jī) 1圖像顯示器212、相機(jī)2圖像顯示器214、探針位置信息顯示器216和操縱檢測(cè)儀器60位 置的HMI控制界面218的示例性平板電腦HMI顯示屏。平板電腦210可具有與運(yùn)動(dòng)控制器 186進(jìn)行直接通信的能力，而不需要經(jīng)由主機(jī)控制器電腦200進(jìn)行通信。
[0063] 葉片/輪葉檢測(cè)儀器
[0064] 圖18-20示出葉片/輪葉檢測(cè)儀器220實(shí)施例。該實(shí)施例尤其適用于燃?xì)廨啓C(jī)30 渦輪機(jī)部分38界限內(nèi)、在旋轉(zhuǎn)葉片和靜止輪葉各排之間的檢測(cè)。圖18示出分別安裝到排 1檢測(cè)端口 50和排2檢測(cè)端口 52每個(gè)上的一對(duì)檢測(cè)儀器220。然而，由檢測(cè)組酌情處理， 單個(gè)檢測(cè)儀器220可安裝至選擇的檢測(cè)端口，或者多于兩個(gè)檢測(cè)儀器220可在檢測(cè)過(guò)程期 間同時(shí)安裝到渦輪機(jī)30。類似地，根據(jù)其酌情處理，檢測(cè)組還可在任何檢測(cè)過(guò)程中同時(shí)或不 同時(shí)操作一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)儀器60實(shí)施例與檢測(cè)儀器220實(shí)施例。
[0065] 如圖19和20所示，檢測(cè)儀器220實(shí)施例通過(guò)安裝凸緣222安裝至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè) 端口（在此，為排1檢測(cè)端口 50)。具有相關(guān)聯(lián)的伺服電機(jī)和編碼器的線性驅(qū)動(dòng)器224使 檢測(cè)儀器在伸縮延伸位置運(yùn)動(dòng)度T中平移。具有相關(guān)聯(lián)的伺服電機(jī)和編碼器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器 226使檢測(cè)儀器在相機(jī)旋轉(zhuǎn)/搖攝運(yùn)動(dòng)度Θ中旋轉(zhuǎn)。管道鏡228機(jī)械地聯(lián)接至線性驅(qū)動(dòng)器 224和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器226,并具有攝像頭230,攝像頭在其視場(chǎng)（FOV)內(nèi)捕獲。攝像頭230包括 樞轉(zhuǎn)棱鏡232,樞轉(zhuǎn)棱鏡在鉸接Φ運(yùn)動(dòng)度中的運(yùn)動(dòng)由相關(guān)聯(lián)的伺服電機(jī)和編碼器施加。管 道鏡228具有已知構(gòu)造，并包括光纖透鏡234和輔助外部照明設(shè)備（未示出），輔助外部照 明設(shè)備照明并給相機(jī)336傳輸攝像頭視場(chǎng)內(nèi)的圖像。相機(jī)236可以是自動(dòng)對(duì)焦USB相機(jī)， 其聯(lián)接至運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，比如圖16所示。檢測(cè)儀器220沿其運(yùn)動(dòng)度Φ、Θ和T的總體運(yùn)動(dòng) 控制和定位以及相機(jī)圖像捕獲如先前參考檢測(cè)儀器實(shí)施例50所述那樣執(zhí)行。
[0066] 檢測(cè)儀器220包括外部冷卻系統(tǒng)，當(dāng)渦輪機(jī)部分30仍具有高達(dá)約150°C的高溫時(shí)， 外部冷卻系統(tǒng)用于渦輪機(jī)30冷卻階段內(nèi)的檢測(cè)。如參考檢測(cè)儀器實(shí)施例50所述，冷卻系 統(tǒng)包括平行于管道鏡228或在管道鏡228內(nèi)延伸的空氣線路170,管道鏡將從冷卻空氣源 獲得的冷卻空氣排放通過(guò)一個(gè)或多個(gè)功能性冷卻空氣排出端口，比如攝像頭230周圍的端 □。
[0067] 葉片/輪葉檢測(cè)儀器220實(shí)施例中的三個(gè)運(yùn)動(dòng)度Φ、Θ和T足以在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子以 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式旋轉(zhuǎn)時(shí)獲得給定排內(nèi)的所有旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)葉片的前側(cè)或后側(cè)完整圖像。例如， 在圖18中，每個(gè)排1渦輪機(jī)葉片44的前側(cè)可由定位在檢測(cè)端口 50中的檢測(cè)儀器220檢測(cè)。 當(dāng)每個(gè)單獨(dú)葉片在攝像頭230視場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其圖像由相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)捕獲。在渦輪機(jī) 30處于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式時(shí)，部分或全系列葉片圖像可在單獨(dú)電機(jī)40旋轉(zhuǎn)期間獲得。單個(gè)攝像 頭230視場(chǎng)可能不會(huì)捕獲渦輪機(jī)葉片上關(guān)注區(qū)域的全徑向長(zhǎng)度。通過(guò)重新定位攝像頭傾角 Φ或沿T自由度插入/縮回管道鏡228,相機(jī)視場(chǎng)可沿葉片或輪葉長(zhǎng)度在徑向方向上重新 定位。在不同葉片/輪葉徑向位置捕獲的圖像可結(jié)合以產(chǎn)生整個(gè)葉片的全圖像。類似地， 排1中的每個(gè)葉片44后緣的圖像可通過(guò)將檢測(cè)儀器220定位在渦輪機(jī)檢測(cè)端口 52中而捕 獲，如針對(duì)前緣所做的那樣。
[0068] 示例件渦輪機(jī)檢測(cè)討稈
[0069] 本發(fā)明的相機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)提供了檢測(cè)相機(jī)視場(chǎng)在無(wú)人為干擾的情況下相對(duì)于渦輪 機(jī)（比如燃?xì)廨啓C(jī)）的關(guān)注區(qū)域的自動(dòng)定位和圖像捕獲的能力。在給系統(tǒng)提供了檢測(cè)儀器 定位序列信息之后，由不同檢測(cè)組重復(fù)進(jìn)行后續(xù)檢測(cè)，而不管它們各自的檢測(cè)儀器定位技 術(shù)或檢測(cè)速度如何。與已知檢測(cè)過(guò)程相比，自動(dòng)檢測(cè)可以更快速完成，產(chǎn)生人為誤差的可能 性更小。本發(fā)明的檢測(cè)方法的其它解釋參考示例性工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的檢測(cè)。
[0070] 檢測(cè)儀器定位順序信息可通過(guò)將本發(fā)明的檢測(cè)儀器實(shí)施例安裝在選擇的檢測(cè)端 口上并將所有受控運(yùn)動(dòng)取向?yàn)槌跏蓟?開(kāi)始"位置而獲得。檢測(cè)人員例如使用操縱桿或觸 摸屏板引導(dǎo)檢測(cè)儀器經(jīng)由渦輪機(jī)內(nèi)的導(dǎo)航路徑（記錄在一個(gè)或兩個(gè)控制系統(tǒng)控制器/主機(jī) 電腦內(nèi)）通過(guò)控制系統(tǒng)HMI。導(dǎo)航路徑選擇成將檢測(cè)儀器攝像頭視場(chǎng)取向在關(guān)注區(qū)域內(nèi)，而 不會(huì)使渦輪機(jī)內(nèi)部部件對(duì)儀器造成不需要的影響。
[0071] 控制系統(tǒng)保留來(lái)自初始人為受控檢測(cè)的導(dǎo)航路徑信息，并可隨后重復(fù)檢測(cè)儀器定 位序列，以用于將來(lái)對(duì)相同渦輪機(jī)或具有相同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的其它渦輪機(jī)的檢測(cè)周期。例如， 導(dǎo)航路徑序列可在單個(gè)測(cè)試渦輪機(jī)上執(zhí)行，所述序列可傳送至其它遠(yuǎn)程地點(diǎn)而由檢測(cè)位于 該地點(diǎn)的相同結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C(jī)的檢測(cè)組使用。在現(xiàn)場(chǎng)，檢測(cè)組可關(guān)心不同燃?xì)廨啓C(jī)可具有 與原始燃?xì)廨啓C(jī)不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)組可逐步地回顧存儲(chǔ)的導(dǎo)航路徑，以本地優(yōu)先地 (override)包含現(xiàn)場(chǎng)安裝渦輪機(jī)所需的任何路徑變化，從而執(zhí)行檢測(cè)，或者可選擇規(guī)劃專 用于現(xiàn)場(chǎng)地點(diǎn)渦輪機(jī)的新導(dǎo)航路徑。
[0072] 可替代地，導(dǎo)航路徑可在虛擬空間中由檢測(cè)人員在模擬渦輪機(jī)中模擬導(dǎo)航路徑并 記錄路徑以待隨后應(yīng)用在實(shí)際渦輪機(jī)檢測(cè)中來(lái)確定。作為另一替代，儀器檢測(cè)模擬程序可 準(zhǔn)備建議的檢測(cè)導(dǎo)航路徑，以由檢測(cè)人員回顧和核定。
[0073] 導(dǎo)航路徑序列可使攝像頭視場(chǎng)從一個(gè)關(guān)注位置移動(dòng)至另一關(guān)注位置。例如，檢測(cè) 儀器可固定至燃燒室檢測(cè)端口，在燃燒室檢測(cè)端口上，檢測(cè)系統(tǒng)可捕獲并記錄燃燒室內(nèi)的 內(nèi)部部件的圖像，然后移向排1輪葉的前緣，通過(guò)那些輪葉并檢測(cè)排1葉片的前緣。如果渦 輪機(jī)處于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式，則攝像頭可在單個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間相繼記錄每個(gè)葉片的相同圖像。
[0074] 當(dāng)在導(dǎo)航路徑位置時(shí)，攝像頭可重新定位以從相同參考點(diǎn)獲得來(lái)自不同相機(jī)視場(chǎng) 的圖像信息。來(lái)自相同參考點(diǎn)的各圖像可結(jié)合以獲得結(jié)構(gòu)元件的復(fù)合或"縫合"視圖，或者 得到渦輪機(jī)內(nèi)部的任何或所有部分的虛擬"巡視"。
[0075] 除了將檢測(cè)儀器攝像頭視場(chǎng)從一個(gè)位置移動(dòng)至另一位置，還可移動(dòng)靜止攝像頭視 場(chǎng)內(nèi)的所關(guān)注渦輪機(jī)部件區(qū)域。例如，插入葉片和輪葉排之間的檢測(cè)儀器可捕獲在相機(jī)視 場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的每個(gè)葉片的圖像，而不管渦輪機(jī)處于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式還是操作者在攝像頭前方相 繼地手動(dòng)"撞動(dòng)（bump) "完全停止渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的每個(gè)葉片。
[0076] 盡管在本文中詳細(xì)示出和描述了包含本發(fā)明教導(dǎo)的各種實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員可易于設(shè)想許多仍包含這些教導(dǎo)的其它變型實(shí)施例。例如，可在可見(jiàn)光光譜或紅外 光譜中獲得渦輪機(jī)內(nèi)部部件的"光學(xué)圖像"。檢測(cè)儀器運(yùn)動(dòng)度不必受限于那些由伺服電機(jī) 104(Ω)、110(Τ)、124( θ )、124(Φ)和140(E)實(shí)現(xiàn)的示例性運(yùn)動(dòng)。儀器運(yùn)動(dòng)不必由伺服電 機(jī)施加，并可包括已知的替代氣動(dòng)或其它運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部檢測(cè)的系統(tǒng)，包括： 安裝凸緣，固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口； 檢測(cè)儀器，具有：限定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端；以及用于插入燃 氣輪機(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn)端； 線性驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸線平移； 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)； 具有視場(chǎng)的攝像頭，聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端； 相機(jī)，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于捕獲由所述攝像頭傳輸?shù)膱D像；以及 控制系統(tǒng)，聯(lián)接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航 路徑將檢測(cè)儀器和視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲 內(nèi)部區(qū)域的相機(jī)圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地并相繼地將 視場(chǎng)定位至多個(gè)關(guān)注區(qū)域，并捕獲多個(gè)關(guān)注區(qū)域的各自的圖像。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)儀器在相繼位置之間保持靜止，機(jī)器內(nèi)的 多個(gè)關(guān)注區(qū)域沿所述導(dǎo)航路徑移動(dòng)，并且當(dāng)它們位于所述視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，控制器使所述相機(jī)捕 獲所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域的圖像。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域包括渦輪機(jī)葉片。
5. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域的圖像被結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生復(fù)合圖 像。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括結(jié)合從由以下內(nèi)容構(gòu)成的群組中選擇的圖像： 結(jié)合多個(gè)關(guān)注區(qū)域的圖像，并產(chǎn)生復(fù)合圖像；以及 結(jié)合在多個(gè)時(shí)刻攝取的圖像，并覆蓋所述圖像。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)儀器是管道鏡，所述管道鏡中合并了所述 攝像頭。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括鉸接驅(qū)動(dòng)器（articulation drive),所述鉸接驅(qū) 動(dòng)器聯(lián)接至所述攝像頭和所述控制系統(tǒng)，用于使攝像頭視場(chǎng)相對(duì)于檢測(cè)儀器中心軸線鉸接 活動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用 于將加壓的冷卻氣體發(fā)送通過(guò)所述檢測(cè)儀器。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)聯(lián)接至所述攝像頭，用 于照明攝像頭視場(chǎng)。
11. 一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部檢測(cè)的方法，包括以下步驟： 提供內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)，所述內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)具有： 安裝凸緣，固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口； 檢測(cè)儀器，具有：限定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端；以及用于插入燃 氣輪機(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn)端； 線性驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸線平移； 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)； 具有視場(chǎng)的攝像頭，聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端； 相機(jī)，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于捕獲由所述攝像頭傳輸?shù)膱D像；以及 控制系統(tǒng)，聯(lián)接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航 路徑將檢測(cè)儀器和視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲 內(nèi)部區(qū)域的相機(jī)圖像； 將所述安裝凸緣固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口，并將檢測(cè)儀器遠(yuǎn)端插入燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口 中； 給所述控制系統(tǒng)提供導(dǎo)航路徑；以及 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地定位檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾 的情況下捕獲相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)所述燃?xì)廨啓C(jī)；以及 存儲(chǔ)相機(jī)圖像以便回顧。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在檢測(cè)步驟期間，所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑 將所述視場(chǎng)自動(dòng)地并相繼地定位至多個(gè)關(guān)注區(qū)域，并捕獲多個(gè)關(guān)注區(qū)域的各自的圖像。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，在沿所述導(dǎo)航路徑行進(jìn)至下一步驟之前，所述檢 測(cè)步驟內(nèi)的相繼定位和圖像捕獲允許在至少一個(gè)步驟中的人為干擾。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述檢測(cè)步驟期間： 利用所述控制系統(tǒng)將所述檢測(cè)儀器維持在靜止位置； 沿所述導(dǎo)航路徑在機(jī)器內(nèi)移動(dòng)所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域；以及 當(dāng)所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域移入所述視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，利用所述相機(jī)和所述控制系統(tǒng)捕獲所述多個(gè) 關(guān)注區(qū)域的圖像。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述多個(gè)關(guān)注區(qū)域是安裝在以轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式 (turning gear mode)旋轉(zhuǎn)的潤(rùn)輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的潤(rùn)輪機(jī)葉片。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括結(jié)合從由以下內(nèi)容構(gòu)成的群組中選擇的圖像： 結(jié)合多個(gè)關(guān)注區(qū)域的圖像，并產(chǎn)生復(fù)合圖像；以及 結(jié)合在多個(gè)時(shí)刻攝取的圖像，并覆蓋所述圖像。
17. -種用于檢測(cè)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪機(jī)部分的方法，包括以下步驟： 關(guān)閉燃?xì)廨啓C(jī)操作； 提供內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)，所述內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)具有： 安裝凸緣，固定至燃?xì)廨啓C(jī)檢測(cè)端口； 檢測(cè)儀器，具有：限定中心軸線的縱長(zhǎng)主體；聯(lián)接至安裝凸緣的近端；以及用于插入燃 氣輪機(jī)檢測(cè)端口內(nèi)的遠(yuǎn)端； 線性驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器沿其中心軸線平移； 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于使所述檢測(cè)儀器繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)； 具有視場(chǎng)的攝像頭，聯(lián)接至檢測(cè)儀器主體遠(yuǎn)端； 相機(jī)，聯(lián)接至所述檢測(cè)儀器，用于捕獲由所述攝像頭傳輸?shù)膱D像；以及 控制系統(tǒng)，聯(lián)接至線性和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器以及相機(jī)，用于沿燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的預(yù)先指定的導(dǎo)航 路徑將檢測(cè)儀器和視場(chǎng)自動(dòng)地定位至所關(guān)注的內(nèi)部區(qū)域，并在沒(méi)有人為干擾的情況下捕獲 內(nèi)部區(qū)域的相機(jī)圖像； 將所述燃?xì)廨啓C(jī)冷卻至小于150°C (300 T )的內(nèi)部溫度； 將所述安裝凸緣固定至位于葉片和輪葉排之間的渦輪機(jī)部分檢測(cè)端口； 給所述控制系統(tǒng)提供導(dǎo)航路徑； 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地定位檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾 的情況下捕獲相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)所述渦輪機(jī)部分；以及 存儲(chǔ)相機(jī)圖像以便回顧。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，用于檢測(cè)相應(yīng)具有第一和第二側(cè)的渦輪機(jī)葉片排，包 括以下步驟： 通過(guò)使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式旋轉(zhuǎn)從而使葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)操作燃?xì)廨啓C(jī)； 將所述安裝凸緣固定至位于渦輪機(jī)葉片的所述第一側(cè)近端的檢測(cè)端口； 給所述控制系統(tǒng)提供第一導(dǎo)航路徑，用于使所述視場(chǎng)面向渦輪機(jī)葉片的所述第一側(cè)取 向； 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地定位檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾 的情況下捕獲至少多個(gè)渦輪機(jī)葉片的所述第一側(cè)的相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)葉片的 所述第一側(cè)； 將所述安裝凸緣固定至位于渦輪機(jī)葉片的所述第二側(cè)近端的檢測(cè)端口； 給所述控制系統(tǒng)提供第二導(dǎo)航路徑，用于使所述視場(chǎng)面向渦輪機(jī)葉片的所述第二側(cè)取 向； 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)沿所述導(dǎo)航路徑自動(dòng)地定位檢測(cè)儀器和視場(chǎng)，并在沒(méi)有人為干擾 的情況下捕獲至少多個(gè)渦輪機(jī)葉片的所述第二側(cè)的相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)葉片的 所述第二側(cè)；以及 存儲(chǔ)葉片第一和第二側(cè)相機(jī)圖像以便回顧。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，用于檢測(cè)分別地具有比攝像頭視場(chǎng)長(zhǎng)的徑向長(zhǎng)度的渦 輪機(jī)葉片排，包括以下步驟： 通過(guò)使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)動(dòng)裝置模式旋轉(zhuǎn)從而使葉片旋轉(zhuǎn)來(lái)操作燃?xì)廨啓C(jī)； 將所述安裝凸緣固定至位于渦輪機(jī)葉片一側(cè)近端的檢測(cè)端口； 給所述控制系統(tǒng)提供具有第一和第二位置的導(dǎo)航路徑，用于使攝像頭視場(chǎng)分別地面向 渦輪機(jī)葉片的第一和第二鄰接徑向長(zhǎng)度； 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)將檢測(cè)儀器視場(chǎng)自動(dòng)地定位在導(dǎo)航路徑第一位置，并在沒(méi)有人為 干擾的情況下捕獲至少多個(gè)渦輪機(jī)葉片的所述第一長(zhǎng)度的相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī) 葉片的所述第一徑向長(zhǎng)度； 通過(guò)用所述控制系統(tǒng)將檢測(cè)儀器和視場(chǎng)自動(dòng)地定位在導(dǎo)航路徑第二位置，并在沒(méi)有人 為干擾的情況下捕獲至少相同多個(gè)渦輪機(jī)葉片的所述第二長(zhǎng)度的相機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的 渦輪機(jī)葉片的所述第二徑向長(zhǎng)度；以及 存儲(chǔ)葉片第一和第二長(zhǎng)度相機(jī)圖像以便回顧，必要時(shí)，針對(duì)至少一個(gè)渦輪機(jī)葉片結(jié)合 對(duì)應(yīng)的第一和第二圖像以形成渦輪機(jī)葉片的復(fù)合圖像。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括鉸接驅(qū)動(dòng)器，所述鉸接驅(qū)動(dòng) 器聯(lián)接至所述攝像頭和所述控制系統(tǒng)，用于使攝像頭視場(chǎng)相對(duì)于檢測(cè)儀器中心軸線鉸接活 動(dòng)，其中，所述控制系統(tǒng)使所述攝像頭分別在第一和第二鉸接位置處鉸接活動(dòng)，第一和第二 鉸接位置與導(dǎo)航路徑分別的第一和第二位置對(duì)應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G01N21/954GK104220866SQ201380015606
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】小克利福德.哈徹 申請(qǐng)人:西門子能量股份有限公司