[发明专利]用于检查对象以检测表面破损的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于检查对象以检测该对象的有缺陷的表面的方法和设备。

背景技术

例如在长时间使用之后，燃气涡轮机叶片的涂层（所谓的“Thermal Barrier Coating，热障涂层”TBC）会裂开。在此称为“TBC-loss”，也就是TBC损失。在检查使用过的和将被再次使用的三维对象（例如这种叶片）的情况下，必须找到这种缺陷并加以存档。

常规的方式是借助肉眼检验来进行检查。在此，结果要么以文字保存要么手动地借助软件存储在三维扫描对象、尤其是涡轮机叶片的数据库中。

仅仅借助常规的、提供二维图像的照相机来确定TBC损失被证明是困难的，因为在这种方法中很难将污染物与TBC损失区分开来。

使用纯三维模型来与对象制造所基于的CAD（计算机辅助设计）模型（也就是借助计算机辅助装置来制造对象、尤其是叶片的模型）相比较同样是困难的，因为必须要测量由该对象的不同视图组成的整个几何结构，而该对象的几何结构可能是复杂的。此外在就破损纯检查所扫描的3D模型的情况下，也就是在不使用CAD模型的情况下不能对表面特征与破裂加以区分。按照常规的方式不能在任何情况下都提供原始的CAD模型。

发明内容

本发明的任务是提供用于检查对象、尤其是涡轮机叶片以检测表面破损的方法和设备，使得该对象表面中的缺陷能够被简单、快速和可靠地检测到。此外应当全自动地以及与人为因素无关地提供检查。对所检测的缺陷的存档同样应当简单地自动执行。

该任务通过根据独立权利要求的方法以及根据并列独立权利要求的设备解决。

根据第一方面，提供用于检查对象以检测该对象的有缺陷表面区域的方法，具有以下步骤：

借助扫描装置对该对象的待检查的表面进行测量，并且产生二维图像数据以及分别在该对象的至少一个横截面中测量的表面变化曲线；

借助计算装置对所述二维图像数据进行分析，以对可能有缺陷表面区域定位；

借助该计算装置基于在所述横截面的可能有缺陷表面区域之外测量的表面变化曲线产生在该可能或潜在或有可能有缺陷的表面区域内计算的表面变化曲线；

借助该计算装置将潜在有缺陷的表面区域内计算的和测量的表面变化曲线相比较，其中在存在所定义的差异特征的情况下将定位的表面区域评估为实际有缺陷的。所定义的差异特征例如可以是计算的表面区域与测量的表面区域的平均距离。如果该平均距离超过阈值，则存在所定义的差异特征。

根据第二方面，提供用于执行本发明方法的设备，该设备具有：扫描装置，用于测量所述对象的待检查表面并且产生二维图像数据以及分别在该对象的至少一个横截面中测量的表面变化曲线；计算装置，用于对所述二维图像数据进行分析以对潜在有缺陷的表面区域定位；该计算装置用于基于在所述横截面的潜在有缺陷的表面区域之外测量的表面变化曲线产生所述横截面中在该潜在有缺陷的表面区域内计算的表面变化曲线；该计算装置用于将潜在有缺陷的表面区域内计算的和测量的表面变化曲线相比较，其中在存在明显差异的情况下将定位的表面区域评估为实际有缺陷的。

已经认识到，二维和三维信息的组合以及对应的分析解决了本发明的任务。二维尤其是指二维图像数据。此外，二维信息可以是所述对象的横截面中的表面变化曲线。三维信息是在所述对象的至少两个彼此平行的横截面中的表面变化曲线。表面变化曲线不仅表示在横截面中的对象表面的材料变化曲线，而且同样可以包括表征该对象表面的任意物理参量的变化曲线。这种物理参量例如可以是反射率或温度。

本发明使得可以开发针对燃气涡轮机叶片的轮廓的自动缺陷检测，尤其是自动TBC损失检测。此外，可以支持按照常规方式或者要么在纸张上要么借助标记软件例如手动标记TBC损失的检验人员。该支持可以借助对对象的有缺陷表面区域的显示进行自动标记来进行。替换的，检验人员可以对结果在计算装置上进行手动增补或校正。此外，为其他的不同和改善的自动化检查方法打下基础。本发明克服了例如叶片上的表面特性不均匀的难题。本发明克服了在曾被置于长期的特别高的热量下并且由此大面积泛黑的区域中找到候选者、也就是缺陷位置的难题。也就是说，尤其是具有大的温度负荷的区域是难以检查的。此外，应当防止暗的污物位置被标记为缺陷位置、尤其是具有TBC损失的位置。此外，本发明克服了冷却开口在三维和二维信息方面被看成与TBC损失类似、由此将冷却气钻孔的位置输入到计算机装置中的难题。