用于监测构件应变的系统和方法与流程

本公开大体涉及用于监测构件应变的系统和方法，并且更特别地，涉及扫描和测量定位在构件上的多个基准(fiducial)标记的系统和方法。

背景技术：

在多个工业应用中，设备构件会经受许多极端情况(例如，高温、高压、大的应力负载等等)。随着时间的推移，设备的个别构件可遭受蠕变和/或变形，这可缩短构件的可用寿命。例如一些涡轮机可能也有这样的问题。

涡轮机在诸如功率发生和飞机发动机的领域中广泛使用。例如，传统燃气涡轮系统包括压缩机区段、燃烧器区段和至少一个涡轮区段。压缩机区段构造成在空气流过压缩机区段时压缩空气。然后空气从压缩机区段流到燃烧器区段，在燃烧器区段中，空气与燃料混合且燃烧，从而产生热气流。对涡轮区段提供热气流，涡轮区段通过从热气流中抽取能量来利用它对压缩机、发电机和其它多个负载提供功率。

在涡轮机的操作期间，涡轮机内且特别是涡轮机的涡轮区段内的多个构件(诸如涡轮叶片)由于高温和应力可遭受蠕变。对于涡轮叶片，蠕变可使叶片的一部分或全部变长，使得叶片末梢接触固定结构，例如涡轮壳，并且可能在操作期间引起不必要的振动和/或降低性能。

因此，可能要对构件监测蠕变。对构件监测蠕变的一种方法是在构件上配置应变传感器，以及以多个时间间隔分析应变传感器，以监测与蠕变应变相关联的变形。但是，一般必须在应变传感器处监测这种变形。应变传感器可能出现独立于构件或超过构件的移动。此外，应变传感器本身可能受损或者随着时间的推移难以监测。

因此，本领域中希望有一种用于监测构件应变的备选系统和方法。特别地，不需要在构件上配置分立应变传感器的系统和方法将是有利的。

技术实现要素：

将在下面部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点将是明显的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

根据本公开的一个实施例，提供一种用于监测构件的系统。该系统包括多个基准标记、用于分析基准标记的光扫描器和处理器。多个基准标记可在构件的外表面上。处理器与光扫描器处于可操作通信，并且可操作来沿着x轴、y轴和z轴测量基准标记，以获得x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集。x轴、y轴和z轴相互垂直。

根据本公开的另一个实施例，提供一种用于监测构件的方法。该方法包括以光学的方式扫描定位在构件的外表面上的多个基准标记，以及沿着x轴、y轴和z轴测量基准标记。测量可获得第一x轴数据点集、第二y轴数据点集和第二z轴数据点集，其中，x轴、y轴和z轴相互垂直。

技术方案1.一种用于监测构件的系统，所述系统包括：

定位在所述构件的外表面上的多个基准标记；

用于分析所述基准标记的光扫描器；以及

与所述光扫描器处于可操作通信的处理器，所述处理器可操作来沿着x轴、y轴和z轴测量所述基准标记，以获得x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集，其中，所述x轴、所述y轴和所述z轴相互垂直。

技术方案2.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步可操作来基于所述x轴数据点集、所述y轴数据点集和所述z轴数据点集，而组合所述基准标记的同期三维轮廓。

技术方案3.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述基准标记各自包括氧化钇稳定的氧化锆。

技术方案4.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述基准标记定位在隔热涂层中。

技术方案5.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述基准标记定位成预定参考型式。

技术方案6.根据技术方案5所述的系统，其特征在于，所述参考型式对应于标准化轮廓。

技术方案7.根据技术方案6所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步可操作来比较所述同期三维轮廓与所述标准化轮廓。

技术方案8.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述构件是涡轮构件。

技术方案9.根据技术方案8所述的系统，其特征在于，各个基准标记具有介于5微米和5毫米之间的直径。

技术方案10.根据技术方案2所述的系统，其特征在于，所述光扫描器包括结构光扫描器。

技术方案11.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述结构光是蓝光。

技术方案12.根据技术方案10所述的系统，其特征在于，所述结构光是白光。

技术方案13.根据技术方案1所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步可操作来辨别所述多个基准标记的子部分。

技术方案14.一种用于监测构件的方法，所述构件具有外表面，所述方法包括：

接收定位在所述外表面上的多个基准标记的光学图像；以及

沿着x轴、y轴和z轴测量所述基准标记，以获得第一x轴数据点集、第一y轴数据点集和第一z轴数据点集，其中，所述x轴、所述y轴和所述z轴相互垂直。

技术方案15.根据技术方案14所述的系统，其特征在于，所述测量包括基于接收的图像来计算x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。

技术方案16.根据技术方案14所述的系统，其特征在于，所述测量包括辨别所述多个基准标记内的基准标记的子部分，以获得x轴数据点子集、y轴数据点子集和z轴数据点子集。

技术方案17.根据技术方案14所述的系统，其特征在于，所述方法进一步包括基于所述x轴数据点集、所述y轴数据点集和所述z轴数据点集，来组合所述基准标记的第一同期三维轮廓。

技术方案18.根据技术方案17所述的系统，其特征在于，所述接收和测量步骤在第一时间进行，并且所述方法进一步包括：

接收定位在所述外表面上的多个基准标记的另一个光学图像；

在第二时间沿着所述x轴、所述y轴和所述z轴测量所述基准标记，以获得第二x轴数据点集、第二y轴数据点集和第二z轴数据点集，以及

基于所述第二x轴数据点集、所述第二y轴数据点集和所述第二z轴数据点集，来组合所述基准标记的第二同期三维轮廓。

技术方案19.根据技术方案18所述的系统，其特征在于，所述方法进一步包括比较所述第一同期三维轮廓和所述第二同期三维轮廓。

技术方案20.根据技术方案17所述的系统，其特征在于，所述方法进一步包括比较所述第一同期三维轮廓与标准化轮廓。

参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在本说明书中且构成其一部分，附图示出本发明的实施例，并且与描述共同用来解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中对本领域普通技术人员阐述本发明的完整和能够实施例的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：

图1是根据本公开的一个或多个实施例的示例性构件的透视图，示例性构件包括多个基准标记；

图2是根据本公开的一个或多个实施例的用于监测构件应变的系统的透视图；

图3是根据本公开的一个或多个实施例的多个基准标记的俯视图；

图4是根据本公开的一个或多个实施例的多个基准标记的俯视图；

图5是根据本公开的一个或多个实施例的用于监测构件应变的系统的透视图；

图6是根据本公开的一个或多个实施例的用于监测构件应变的系统的透视图；

图7是示出根据本公开的一个或多个实施例的用于监测构件变形的方法的流程图；以及

图8是示出根据本公开的一个或多个实施例的用于监测构件变形的方法的流程图。

部件列表

10构件

12(12a，12b)基准标记

14外表面

16隔热涂层

18预定参考型式

20预选列间距

22预选行间距

24光扫描器

23系统

26处理器

28光

30发光二极管

32摄像头

34激光器

36光

38传感器

40透镜组件

42步进马达

44第一距离

46第二距离

200方法实施例

210方法步骤

220方法步骤

230方法步骤

240方法步骤

250方法步骤

260方法步骤

270方法步骤

300方法实施例

310方法步骤

320方法步骤

330方法步骤

340方法步骤

d距离

l长度

w宽度

md标记直径

m(基准标记的)移动。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，在附图中示出实施例的一个或多个示例。以解释本发明而非限制本发明的方式提供各个示例。实际上，对于本领域技术人员明显的将是，可对本发明作出多个修改和变化，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述成一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因而，意于的是本发明覆盖落在所附权利要求和它们的等效物的范围内的这样的修改和变化。

参照图1和2，示出构件10，多个基准标记12定位在构件的外表面14上。构件10(并且更特别地，整个构件10的衬底11)可包括在多种不同的应用中使用的多种类型的构件，诸如例如，在高温应用中使用的构件(例如，构件包括镍基或钴基超合金)。在一些实施例中，构件10可包括工业燃气涡轮或蒸汽涡轮构件，诸如燃烧构件或热气路径构件。在一些实施例中，构件10可包括涡轮叶片、压缩机叶片、导叶、喷嘴、护罩、转子、过渡件或壳。在其它实施例中，构件10可包括涡轮的任何其它构件，诸如用于燃气涡轮、蒸汽涡轮等的任何其它构件。在一些实施例中，构件可包括非涡轮构件，包括(但不限于)汽车构件(例如轿车、卡车等等)、宇航构件(例如，飞机、直升机、航天飞机、铝零件等等)、机车或轨道构件(例如火车、火车轨道等等)、结构、基础结构或土木工程构件(例如，桥梁、大厦、建筑装备等等)和/或功率装置或化学处理构件(例如，在高温应用中使用的管道)。

构件10具有外表面14，基准标记12定位在外表面14上。图1中显示的示例构件10的实施例包括涡轮构件，涡轮构件包括涡轮叶片。但是，构件10可包括多个额外或备选的构件，如上面描述的那样。基准标记12是在外表面14上的大体可识别的目标，它具有长度l和宽度w(参见图3)。某些基准标记12的实施例可进一步包括相对于外表面14的厚度，从而形成升高的标记表面。可用一种或多种打印方法将标记12应用于外表面14。例如，可通过直接陶瓷喷墨打印、气溶胶喷射印刷或者另一种适当的方法，将标记12打印在构件10的外表面14上。在额外或备选的实施例中，基准标记12可应用于和/或定位在可选的陶瓷隔热层中。将基准标记12直接应用在构件10上可提高耐用性，并且降低光扫描器随着时间的推移将无法测量标记12的风险。在一些基准标记12实施例中，各个标记12将包括氧化钇稳定的氧化锆(ysz)。此外，在实施例中，其中，基准标记12定位在隔热涂层16中，隔热涂层16可包括在外观上独特且在光学上与基准标记12形成对比的部分。例如，在示例性实施例中，隔热涂层16可形成为具有基本黑色颜色，而各个标记12具有基本白色颜色。

在额外或备选的实施例中，基准标记12可由设置或打印在外表面14上的纳米球形元件形成。纳米球形元件可各自包括不超过5000纳米的大体球形的本体。在一些这样的实施例中，各个基准标记12包括一个或多个纳米球形元件，并且各个纳米球形元件包括设定直径。在可选的实施例中，纳米球形元件的设定直径介于100纳米和1000纳米之间。

现在参照图1至4，基准标记12定位在构件10的外表面14的一部分上。基准标记12大体包括至少两个分立标记(例如，12a和12b)，它们可用来测量所述至少两个标记12a和12b之间的距离d。如本领域技术人员应当理解的那样，这些测量可帮助确定构件10的那个区域处的应变量、应变速率、蠕变、疲劳、应力等等。至少两个分立标记12a和12b可设置在多种距离处和多种位置上，这取决于特定构件10，只要可测量它们之间的距离d即可。可选地，基准标记12可定位成预定参考型式18。例如，基准标记12可在构件10的外表面14的限定部分上布置成阵列网格，如图3和4中示出的那样。阵列网格可包括预选列间距20和预选行间距22，以限定各个相邻标记12之间的距离。此外，多个构件或构件的一部分可包括个别化的预定参考型式18。换句话说，一个构件10或部分的预定参考型式18是可辨别的，并且不同于另一个构件10或部分的预定参考型式18。这可允许在构件10的使用期限中识别和追踪分立构件和/或部分。

基准标记12可包括点、线、圆形、长方形或任何其它几何或非几何形状，只要它们始终可被识别且可用来测量它们之间的距离d。基准标记12可诸如通过结合多种不同形状、大小和定位的基准标记12来形成多种不同的构造和横截面。例如，各个基准标记12可包括匹配形状或与别个不同的形状。在一些实施例中，各个标记12可限定与另一个基准标记相同(即，匹配)或不同的圆形、长方形或直线形。如所显示的那样，基准标记12的一个示例性实施例包括匹配形状，匹配形状为具有单个标记直径md的圆形。一些实施例的标记直径可小于1英尺。某些实施例的标记直径可介于大致5微米和大致5毫米之间。

基准标记12从而可定位在多个构件的多种位置中的一个或多个上。例如，如上面论述的那样，基准标记12可定位在涡轮叶片、导叶、喷嘴、护罩、转子、过渡件或壳上。在这样的实施例中，基准标记12可构造在已知在单元操作期间经历多个力的一个或多个位置上，诸如在翼型件、平台、末梢或任何其它适当的位置上或其附近。此外，基准标记12可设置在已知经历升高的温度的一个或多个位置上。例如基准标记12可定位在热气路径中和/或燃烧构件10上。一些实施例可包括定位成基本覆盖构件10的整个外表面14的型式的基准标记12。这样的实施例可容许可选地检测选择性可变的子部分(例如，两个相邻标记12之间的区域)上的局部应变和/或检测构件10上的全局应变。

现在参照图2至6，提供用于监测构件变形的系统的多个实施例。根据本公开这样的系统可有利于通过沿着三个轴(传统的x轴、y轴和z轴和相互垂直)测量基准标记12，来改进局部和/或全局应变分析。可在各个平面上追踪基准标记12的移动m，因为系统23测量各个标记的相对位移，并且从而测量构件10的变形，如图4中示出的那样。另外，在包括预定参考型式18的实施例中，可观察或检测相对于预定参考型式18的测量的使用前偏差，作为构件和/或构件制造过程中的故障的象征。

根据本公开的某些系统和方法可使用表面计量技术，以沿着三个轴测量基准标记12。特别地，可在示例性实施例中使用非接触表面计量技术。因为根据一些实施例可执行沿着三个轴的测量，可能不需要基于二维图像中的对比沿着轴的刻度外(inferred)测量。

系统23可包括例如多个基准标记12，它们定位在一个或多个构件的外表面14上，如上面论述的那样。另外，系统23可包括用于分析基准标记12的光扫描器24，以及与光扫描器24处于可操作通信的处理器26。

大体上，如本文使用，用语“处理器”不仅表示在本领域中称为包括在计算机中的集成电路，而且还表示控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、特定用途集成电路和其它可编程电路。处理器26还可包括多个输入/输出通道，以接收来自多个其它构件的输入和对多个其它构件发送控制信号，处理器26通过多个其它构件与诸如光扫描器24通信。处理器26可进一步包括适当的硬件和/或软件，以存储和分析来自光扫描器24的输入和数据，并且大体执行本文描述的方法步骤。

值得注意的是，处理器26(或其构件)可结合在光扫描器24内。在额外或备选的实施例中，处理器26(构件)可与光扫描器24分开。在示例性实施例中，例如，处理器26包括结合在光扫描器24内，以在一开始处理光扫描器24接收到的数据的构件，以及与光扫描器24分开，以测量基准标记12和/或根据数据组合同期三维轮廓且比较这些轮廓的构件。

大体上，处理器26可操作来沿着x轴、y轴和z轴测量基准标记12，以获得x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。如所论述的那样，轴相互垂直。x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点是与基准标记12的测量有关的无量纲数据点。例如，数据点可指示表面在一个或多个轴中相对于参考表面(诸如构件10的外表面14)(或相对于彼此)的位置。

在选定时间测得的或者与某些轮廓相关联的数据点共同形成数据点集。例如，在第一时间测得的x轴数据点形成x轴数据点集。在第一时间测得的数据点还可形成y轴数据点集和z轴数据点集。一些数据点可由处理器26收集且组织成数据点集。额外或备选的数据点集可从分立源或存储单元提供给处理器26。

在一些实施例中，处理器26进一步可操作来辨别多个基准标记12的一个或多个子部分。例如，可获得或形成一个或多个数据点子集，以包括x轴数据点子集、y轴数据点子集和z轴数据点子集。子集数据集可包含包括在x轴、y轴和/或z轴数据点集中的数据点子段。大体上，可根据少于全部多个基准标记12的一个或多个基准标记12来识别子部分。子部分可由用户选择或预定。在额外或备选的实施例中，处理器可操作来基于一个或多个预定标准(例如，一个子部分相对于一个或多个相邻子部分移动)，来主动和自动地辨别子部分。在一些实施例中，待辨别的子部分的大小是可变的(即，可包括来自所有多个基准标记的可变数量的基准标记)。辨别多个基准标记的子部分可允许获得较精确的局部测量，并且将其与全局测量(即，较大子部分或全部多个基准标记12上的测量)比较。

大体上，可使用在三维中在光学上识别基准标记12的任何适当的光扫描器24。在示例性实施例中，光扫描器24是使用非接触表面计量技术的非接触装置。另外，在示例性实施例中，根据本公开的光扫描器24沿着x轴、y轴和z轴具有介于大致1纳米和大致100微米之间的分辨率。因此且根据示例性方法，以介于大致1纳米和大致100微米之间的分辨率获得x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。

图2、5和6示出根据本公开的光扫描器24的多个实施例。例如，图2示出光扫描器24的实施例，其中，扫描器是结构光扫描器。结构光扫描器大体从所包括的发光二极管30或其它适当的发光设备中发射光28。在示例性实施例中，结构光扫描器所使用的发射的光28是蓝光或白光。大体上，发射光28大体以特定型式投射到基准标记12和构件10上。当光28接触基准标记12和构件10时，构件和基准标记12的表面轮廓使光28变形。这个变形被捕捉在摄像头32得到的图像中。接触基准标记12(和周围外表面14)的光28的图像由例如处理器26接收。处理器26然后例如通过比较光型式中的变形与预期型式，来计算基于接收到的图像的x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。值得注意的是，在示例性实施例中，处理器26执行和操作这样的光扫描器24来执行多个上面公开的步骤。

如图5中示出的那样，一些示例性实施例中的光扫描器24是激光扫描器。激光扫描器大体包括激光器34，激光器34大体朝对象(诸如在这些实施例中，基准标记12和构件10)发射呈激光束形式的光36。然后光36被扫描器的传感器38检测到。例如，在一些实施例中，然后光36从其所接触到的表面反射，并且被扫描器的传感器38接收。光36到达传感器38的往返时间用来确定沿着多个轴的测量。这些装置典型地被称为渡越时间装置。在一些实施例中，传感器38在光36所接触到的表面上检测光36，并且基于光36在传感器38的视野中的相对位置来确定测量。这些装置典型地称为三角测量装置。然后基于检测到的光来计算x轴、y轴和z轴数据点，如所提到的那样。值得注意的是，在示例性实施例中，处理器26执行和操作这样的光扫描器24来单独或共同地执行多个上面公开的步骤。

在一些实施例中，激光器34所发射的光36以宽度足以从待测量的对象(诸如单行基准标记12)的一部分反射的带发射。在这些实施例中，步进马达或其它适合移动激光器34的机构都可用来按需要移动激光器34和发射带，直到光36已经从待测量的全部对象反射为止。

图6示出光扫描器24的另一个实施例，其中，扫描器24是显微镜。显微镜大体包括透镜组件40，它可包括一个或多个透镜，并且显微镜进一步包括步进马达42或其它适合将透镜组件40移动到与离基准标记12和外表面14的多个距离44、46的机构。透镜组件40大体用来放大可通过透镜组件40看到的图像，如大体理解的那样。因此，这样的放大的图像可由诸如处理器26接收，以用来计算数据点。特别地，可在离基准标记12和外表面14的多个距离处接收图像，诸如第一距离44和第二距离46。步进马达42可操作来使透镜组件40在多个距离44、46之间(在示例性实施例中，这可分开大致1纳米到大致1000纳米之间)进行步进移动。在多个距离44、46处接收到的图像然后可用来计算x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。例如，在各个图像中，多个基准标记12可在焦点上，而多个其它基准标记12则可不在焦点上。在焦点上和不在焦点上的标记12取决于组件40与各个基准标记12和外表面14的距离44、46而改变。因此，这些部分可与距离44、46相互关联，以获得例如z轴数据点，同时可用传统方式测量x轴和y轴数据点。值得注意的是，在示例性实施例中，处理器26执行多个上面公开的步骤且操作这样的光扫描器24来执行多个上面公开的步骤。

如所提到的那样，在x轴数据点集之后，针对基准标记12获得y轴数据点集和z轴数据点集，诸如可通过处理器26，基于x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集来组合基准标记12的同期三维轮廓。例如，处理器26可收集数据点集，并且输出沿着相关的x轴、y轴和z轴的所有数据点的标图。还可根据一个或多个x轴子集、y轴子集和z轴子集，制作关于基准标记12的一个或多个子部分的三维轮廓。

在其中基准标记12定位成预定型式18的实施例中，可另外提供标准化轮廓。标准化轮廓可对应于成参考组的数据点集或子集。例如，参考x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集。这样的实施例形成标准化三维轮廓。参考集和/或轮廓可基于构件的外表面14以及预定型式的基准标记12的理想形状或基线形状。在示例性实施例中，标准化轮廓基于构件10在使用之前的模型形状。

另外，诸如处理器26可比较多个轮廓。例如，可观察和测量多个轮廓之间的基准标记12的多个局部结构或全局结构的沿着x轴、y轴和z轴的位置差，以在后面用来计算应变。另外，可执行这样的应变计算。比较的轮廓可包括在分立时间获得的基于多个同期轮廓的数据集或子集。另外或备选地，比较轮廓可包括一个或多个标准化轮廓，包括基于构件10的模型形状的轮廓。

在一些示例性实施例中，比较基准标记12的一个同期轮廓与基于另一个轮廓的x轴数据点集或子集、y轴数据点集或子集和z轴数据点集或子集，它们全部都是针对构件10在不同时间获得的。例如，第一同期三维轮廓可基于在第一时间获得的数据点集，并且第二同期三维轮廓可基于在第二时间获得的数据点集。第一时间可出现在涡轮机中使用或其它操作之前，或者可在某些这种操作之后进行。第二时间可出现在某些构件操作之后，而且在示例性实施例中，在第一时间已经出现之后。例如，对于新制造好的构件10来说，第一时间可为零，而且第二时间可出现在使用构件10的特定时期之后。由于在不同的时间测量基准标记12，所以可计算由于使用构件10而产生变形等和导致的应变。在一些实施例中，可根据针对较大部分的多个基准标记12所计算出来的全局应变来计算和辨别多个基准标记12的子部分的局部应变。

在额外或备选的示例性实施例中，比较基准标记12的一个或多个同期轮廓与标准化轮廓。标准化轮廓可包括类似于同期轮廓的多个模型数据集。例如，一些实施例的标准化轮廓包括基于外表面14或其一部分的模型或理想形状的x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集。数据点集中于各个标准化轮廓集中，并且可指示基准标记12在使用构件10之前应当所处的位置。标准化轮廓可事先组合好和/或从外部源供应给处理器104。

在一个示例性实施例中，可比较第一同期三维轮廓与标准化轮廓。第一同期轮廓可基于在用于涡轮机中或其它操作之前进行的，或者可在某些这种操作之后进行的第一时间获得的数据点集。比较标准化轮廓与在使用构件之前出现的轮廓可允许轻易地检测到构件10中的缺陷或变形。当标准化轮廓对应于构件10的模型形状时，比较使用之后出现的轮廓还可允许计算由于使用而产生的应变。在一些实施例中，单个标准化轮廓可用于多个分立构件10(即，相同类型的构件的多个单元)。在这样的实施例中，标准化轮廓可减少或消除存储相同构件的多个数据集和/或轮廓的需要。从而可减少处理器26和/或用户的存储和计算需求。

现在参照图7和8，本公开另外涉及用于监测构件变形的方法200、300。示例性实施例中的这种方法200、300可由处理器26执行，如上面论述的那样。如图7中显示的那样，一个示例性方法实施例200可包括接收定位在构件10的外表面14上的多个基准标记12的光学图像的步骤210。还包括步骤220：沿着x轴、y轴和z轴测量基准标记12，以获得第一x轴数据点集、第一y轴数据点集和第一z轴数据点集。在一些实施例中，测量包括基于接收到的图像来计算x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。可选地，测量220可包括辨别多个基准标记12的一个或多个子部分。在一些实施例中，辨别包括获得x轴数据点子集、y轴数据点子集和z轴数据点子集，如上面描述的那样。进一步包括的可为步骤230：组合基准标记12的同期三维轮廓。

步骤210和220可在第一时间进行，并且三维轮廓可基于第一时间的x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集，如上面论述的那样。方法实施例200因而可进一步包括例如步骤240和250。步骤240可包括接收多个基准标记12的第二光学图像，而步骤250则可包括在第二时间测量基准标记12，以获得第二x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集。第二数据点集中的各个可另外或备选地针对多个基准标记12的子部分包括一个或多个对应的子集。此外，第二时间可不同于第一时间，而且在示例性实施例中，第二时间在第一时间的后面。此外，方法实施例200可包括基于第二x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集来组合第二同期三维轮廓的步骤260。仍然另外，方法实施例200可包括比较第一三维轮廓和第二三维轮廓的步骤270，如上面论述的那样。

如图8中显示的那样，额外或备选方法实施例300可包括接收定位在构件10的外表面14上的多个基准标记12的光学图像的步骤310。还包括步骤320：沿着x轴、y轴和z轴测量基准标记12，以获得x轴数据点集、y轴数据点集和z轴数据点集。测量可包括基于接收到的图像计算x轴数据点、y轴数据点和z轴数据点。可选地，测量320可包括辨别多个基准标记12的一个或多个子部分。在一些实施例中，辨别包括获得x轴数据点子集、y轴数据点子集和z轴数据点子集，如上面描述的那样。可进一步包括组合同期三维轮廓基准标记12的步骤330。仍然进一步包括在方法实施例300中的可为比较同期三维轮廓与标准化轮廓的步骤340，如上面论述的那样。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。