数据采集装置、系统及方法
【专利摘要】提供了用于分析参考对象(40)的数据采集装置(102)和用于监测涡轮构件(10)变形的系统(100)。数据采集装置(102)具有纵轴线(104)，且包括透镜组件(110)和与透镜组件(110)连通的图像获取装置(120)，图像获取装置(120)用于接收和处理来自透镜组件(110)的光以生成图像(312)。数据采集装置(102)还包括光源(130)和在后端(144)处联接至光源(130)的灯管(140)。灯管(140)沿纵轴线(104)在前端(142)与后端(144)之间延伸，且可操作成将光从光源(130)传送穿过其，且从前端(142)发射光。数据采集装置(102)还包括可操作成开动图像获取装置(120)和光源(130)的促动器(180)。
【专利说明】
数据采集装置、系统及方法
技术领域
[0001]本公开内容大体上涉及用于分析诸如应变传感器的参考对象的数据采集装置和方法，且涉及使用此装置来分析应变传感器的用于监测涡轮构件应变的系统。
【背景技术】
[0002]涡轮机广泛用于诸如发电和飞行器发动机的领域。例如，常规燃气轮机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。空气然后从压缩机区段流至燃烧器区段，在该处，其与燃料混合且燃烧，生成热气流。热气流提供至涡轮区段，涡轮区段通过从其获得能量来使用热气流，以对压缩机、发电机和其它各种负载供能。
[0003]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各种构件(共同称为涡轮构件)如涡轮叶片可经历高温和高应力引起的蠕变。对于涡轮叶片，蠕变可引起叶片的一部分或整个叶片伸长，使得叶片末梢接触静止结构(例如，涡轮壳)，且可能在操作期间引起不需要的振动和/或降低的性能。
[0004]因此，期望的是针对蠕变监测蜗轮构件。针对蠕变监测涡轮构件的一个途径在于将应变传感器配置在构件上，且以各种间隔分析应变传感器来监测与蠕变应变相关联的变形。然而，此变形可在许多情况中为原来大小的大约0.01%，因此需要用于应变监测的特殊设备。目前已知的用于监测此应变传感器的采集工具和技术在一些情况下可能未提供用于这些应用的期望的足够低的失真、高对比度、小规模图像。
[0005]因此，用于监测涡轮构件应变的备选系统和方法是本领域中所需的。此外，用于分析诸如应变传感器的参考对象的备选数据采集装置和方法是本领域中期望的。用于涡轮构件应变传感器监测的提供足够低的失真、高对比度、小规模图像的系统、装置和方法将是特别有利的。
【发明内容】
[0006]本发明的方面和优点将在以下描述中部分地提出，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。
[0007]按照本公开内容的一个实施例，提供了一种用于分析参考对象的数据采集装置。数据采集装置具有纵轴线，且包括透镜组件和与透镜组件连通的图像获取装置，图像获取装置用于接收和处理来自透镜组件的光以生成图像。数据采集装置还包括光源和在后端处联接到光源上的灯管。灯管沿纵轴线在前端与后端之间延伸，且可操作成将光从光源传送穿过其，且从前端发射光。数据采集装置还包括可操作成开动图像获取装置和光源的促动器。
[0008]按照本公开内容的另一个实施例，提供了一种用于监测涡轮构件变形的系统。涡轮构件具有外表面。系统包括可配置在涡轮构件的外表面上的应变传感器，以及用于分析应变传感器的数据采集装置。数据采集装置包括透镜组件和与透镜组件连通的图像获取装置，图像获取装置用于接收和处理来自透镜组件的光以生成图像。数据采集装置还包括光源和在后端处联接到光源上的灯管。灯管沿纵轴线在前端与后端之间延伸，且可操作成将光从光源传送穿过其间，且从前端发射光。数据采集装置还包括可操作成开动图像获取装置和光源的促动器，以及壳，壳包绕透镜组件、图像获取装置、光源和灯管。数据采集装置还包括设置成邻近灯管的前端的多个间隔物。多个间隔物中的每一个从壳延伸，且尺寸确定为在数据采集装置处于与涡轮构件的外表面接触的操作位置时，使灯管的前端与涡轮构件的外表面间隔开。
[0009]按照本公开内容的另一个实施例，提供了一种用于分析应变传感器的方法。该方法包括通过执行图像的第一分析，将应变传感器部分关于背景部分定位在应变传感器的图像内。该方法还包括通过执行图像的第二分析，识别应变传感器部分的应变传感器标记。该方法还包括通过执行图像的应变传感器部分的第三分析来进行应变传感器部分的质量分析，第三分析使用高于第一分析的位深度。
[0010]本发明的第一技术方案提供了一种用于监测涡轮构件变形的系统，所述涡轮构件具有外表面，所述系统包括:可构造在所述涡轮构件的外表面上的应变传感器；以及用于分析所述应变传感器的数据采集装置，所述数据采集装置包括:透镜组件;与所述透镜组件连通的用于接收和处理来自所述透镜组件的光以生成图像的图像获取装置;光源;在后端处联接到所述光源上且沿纵轴线在前端与所述后端之间延伸的灯管，所述灯管可操作成将光从所述光源传送穿过其间，且从所述前端发射所述光;可操作成开动所述图像获取装置和所述光源的促动器;壳，所述壳包绕所述透镜组件，所述图像获取装置、所述光源和所述灯管；以及设置成邻近所述灯管的前端的多个间隔物，所述多个间隔物中的每一个从所述壳延伸，且尺寸确定成在所述数据采集装置处于与所述涡轮构件的外表面接触的操作位置时使所述灯管的前端与所述涡轮构件的外表面间隔开。
[0011]本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述数据采集装置还包括包绕所述灯管的外表面的至少一部分的外护罩。
[0012]本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，所述灯管的外表面包括倒角部分，所述倒角部分朝所述灯管的内表面沿所述纵轴线成锥形。
[0013]本发明的第四技术方案是在第三技术方案中，所述倒角部分包括所述前端。
[0014]本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，光从所述灯管的前端以大约20度到大约50度之间的入射角发射。
[0015]本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，所述多个间隔物中的每一个尺寸确定成在所述数据采集装置处于与所述涡轮构件的外表面接触的操作位置时，使所述灯管的前端与所述涡轮构件的外表面沿所述纵轴线间隔开大约0.25英寸到大约0.75英寸之间的距离。
[0016]本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，所述数据采集装置还包括处理器，所述处理器配置成用于:通过执行所述图像的第一分析，将应变传感器部分关于背景部分定位在应变传感器的图像内；通过执行所述图像的第二分析来识别所述应变传感器部分的应变传感器标记；以及通过执行所述图像的应变传感器部分的第三分析来进行所述应变传感器部分的质量分析，所述第三分析使用高于所述第一分析的位深度。
[0017]本发明的第八技术方案提供了一种用于分析参考对象的数据采集装置，所述数据采集装置具有纵轴线，且包括:透镜组件;与所述透镜组件连通来用于接收和处理来自所述透镜组件的光以生成图像的图像获取装置;光源；在后端处联接到所述光源上且沿所述纵轴线在前端与所述后端之间延伸的灯管，所述灯管可操作成将光从所述光源传送穿过其间，且从所述前端发射所述光；以及可操作成开动所述图像获取装置和所述光源的促动器。
[0018]本发明的第九技术方案是在第八技术方案中，所述数据采集装置还包括包绕所述灯管的外表面的至少一部分的外护罩。
[0019]本发明的第十技术方案是在第八技术方案中，所述数据采集装置还包括包绕所述灯管的内表面的至少一部分的内护罩。
[0020]本发明的第十一技术方案是在第八技术方案中，所述灯管的外表面包括倒角部分，所述倒角部分朝所述灯管的内表面沿所述纵轴线成锥形。
[0021]本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述倒角部分包括所述前端。
[0022]本发明的第十三技术方案是在第八技术方案中，光从所述灯管的前端以大约20度到大约50度之间的入射角发射。
[0023]本发明的第十四技术方案是在第八技术方案中，所述数据采集装置还包括设置成邻近所述灯管的前端的多个间隔物。
[0024]本发明的第十五技术方案是在第八技术方案中，所述数据采集装置还包括处理器，其配置成用于:通过执行所述图像的第一分析来将参考对象部分关于背景部分定位在所述参考对象的图像内；通过执行所述图像的第二分析来识别所述参考对象部分的参考对象标记；以及通过执行所述图像的参考对象部分的第三分析来进行所述参考对象部分的质量分析，所述第三分析使用高于所述第一分析的位深度。
[0025]本发明的第十六技术方案提供了一种用于分析应变传感器的方法，所述方法包括:通过执行所述图像的第一分析，将应变传感器部分关于背景部分定位在所述应变传感器的图像内；通过执行所述图像的第二分析来识别所述应变传感器部分的应变传感器标记；以及通过执行所述图像的应变传感器部分的第三分析来进行所述应变传感器部分的质量分析，所述第三分析使用高于所述第一分析的位深度。
[0026]本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，所述第一分析为所述图像的应变传感器部分的多像素组的二进制分析。
[0027]本发明的第十八技术方案是在第十六技术方案中，所述第二分析为所述图像的应变传感器部分的单像素的二进制分析。
[0028]本发明的第十九技术方案是在第十六技术方案中，所述第三分析为256位每像素的灰度分析。
[0029]本发明的第二十技术方案是在第十六技术方案中，所述方法还包括开动光源的步骤。
[0030]本发明的第二十一技术方案是在第十六技术方案中，所述方法还包括在所述定位步骤、所述识别步骤和所述进行步骤分别满足预定阈值时保存所述图像的步骤。
[0031]本发明的第二十二技术方案是在第二十一技术方案中，所述方法还包括将所述图像与之前保存的图像相比较。
[0032]本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。
【附图说明】
[0033]包括针对本领域的技术人员的其最佳模式的本发明的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中提出，在附图中:
图1为按照本公开内容的一个实施例的包括应变传感器的示例性涡轮构件的透视图； 图2为按照本公开内容的一个实施例的示例性应变传感器的顶视图；
图3为按照本公开内容的一个实施例的用于监测涡轮构件应变的系统的侧视图；
图4为按照本公开内容的一个实施例的数据采集装置的透视图；
图5为按照本公开内容的一个实施例的数据采集装置的透视截面图；
图6为按照本公开内容的一个实施例的数据采集装置的侧视图，其中各种构件出于示范性目的以阴影示出；
图7为按照本公开内容的一个实施例的数据采集装置的灯管的透视图；
图8示出了按照本公开内容的一个实施例的应变传感器的图像;以及图9为示出按照本公开内容的一个实施例的方法的流程图。
[0034]
10涡轮构件 11外表面 40应变传感器
41基准点 42基准点
45负空间
47唯一标识符 D距离 100系统 102装置 104纵轴线 106前端 108后立而 109视窗 110透镜组件 112前端 114后立而
120图像获取装置 130光源 132发光构件 134环 140灯管 142前端 144后立而
145凹口 146外表面 147倒角部分 148内表面 149内部 150入射角 160外护罩 162内护罩 170间隔物 172前端 174距离 176距离 180促动器 190壳 200处理器 300方法 310方法步骤 312图像
314参考对象部分 316背景部分 318图像 319多像素组 320-380方法步骤。
【具体实施方式】
[0035]现在将详细参照本发明的实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。各个实例通过阐释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，对本领域的技术人员将显而易见的是，可在本发明中制作出各种改型和变型，而不会脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。
[0036]现在参看图1，涡轮构件10示为具有应变传感器40，其配置在涡轮构件的外表面11的一部分上。涡轮构件10可包括多种特定构件，诸如用于高温应用中的那些(例如，包括镍基或钴基超级合金的构件)。例如，在一些实施例中，涡轮构件10可包括燃烧构件或热气体通路构件。在一些特定实施例中，涡轮构件10可包括轮叶、叶片、导叶、喷嘴、护罩、转子、过渡件或壳。在其它实施例中，涡轮构件10可包括涡轮的任何其它构件，诸如用于燃气轮机、工业燃气轮机、汽轮机等的构件。
[0037]涡轮构件10具有应变传感器40配置在其上的外表面11。按照本公开内容的应变传感器40可使用任何适合的技术配置在外表面11上，包括沉积技术;其它适合的添加制造技术;削减技术，诸如激光消融、雕刻、机加工等;外形改变技术，诸如退火、直接表面变色或引起反射性的局部变化的技术;使用适合的安装设备或技术(诸如粘附、焊接、硬钎焊等)的之前形成的应变传感器40的安装;或识别可用作应变传感器40的构件的外表面11的之前存在的特征。
[0038]现在参看图1和2，应变传感器40配置在涡轮构件10的外表面11的一部分上。应变传感器40大体上包括至少两个基准点41和42，其可用于以多个时间间隔测量所述至少两个基准点41和42之间的距离D。如本领域的技术人员将认识到的那样，这些测量结果可有助于确定涡轮构件10的该区域处的应变量、应变率、蠕变、疲劳、应力等。至少两个基准点41和42可取决于特定涡轮构件10设置在多种距离处和多种位置，只要其间的距离D可测量。此外，至少两个基准点41和42可包括点、线、圆、框或任何其它几何形状或非几何形状，只要它们可一致地识别，且可用于测量其间的距离D。
[0039]应变传感器40可包括多种不同的构造和截面，诸如通过结合多种不同形状、尺寸和位置的基准点41和42。例如，如图2中所示，应变传感器40可包括多种不同的基准点，包括各种形状和尺寸。此类实施例可提供更多种的距离测量结果D，诸如最外基准点(如图所示)之间、两个内部或外部基准点之间，或其间的任何组合。更多种还可通过提供跨过更多种位置的应变测量结果来提供涡轮构件10的特定部分上的更稳健的应变分析。
[0040]此外，应变传感器40的大小例如可取决于涡轮构件10、应变传感器40的位置、测量结果的目标精度、应用技术和光学测量技术。例如，在一些实施例中，应变传感器40可包括范围从小于I毫米到大于300毫米的长度和宽度。此外，应变传感器40可包括适用于应用且随后光学识别的任何厚度，而不会显著影响下方的涡轮构件10的性能。显著地，该厚度可为远离表面11的正厚度(诸如，在使用添加技术时)，或进入表面11的负厚度(诸如，在使用削减技术时)。例如，在一些实施例中，应变传感器40可包括小于大约0.01毫米到大于I毫米的厚度。在一些实施例中，应变传感器40可具有基本一致的厚度。此实施例可有助于促进第一基准点41与第二基准点42之间的随后应变计算的更准确测量。
[0041 ]在一些实施例中，应变传感器40可包括正应用的正方形或矩形，其中第一基准点41和第二基准点42包括所述正方形或矩形的两个相对侧。在其它实施例中，应变传感器40可包括由负空间45(8卩，应变传感器材料未应用的区域)分开的至少两个应用的基准点41和42。负空间45例如可包括涡轮构件10的外表面11的露出部分。作为备选或此外，负空间45可包括随后应用的视觉对比材料，其不同于至少两个基准点41和42的材料(或反之亦然)。
[0042]如图2中所示，在一些实施例中，应变传感器40可包括唯一标识符47(下文为〃UID〃)WID47可包括任何类型的条码、标记、标签、序列号、图案或便于该特定应变传感器40的识别的其它识别系统。在一些实施例中，UID47可此外或作为备选包括关于应变传感器40设置在其上的涡轮构件10或整个涡轮的信息。UID47由此可有助于特定应变传感器40、涡轮构件10或甚至整个涡轮的识别和跟踪，以有助于过去、当前和未来的操作跟踪的相关测量。
[0043]应变传感器40由此可配置在各种涡轮构件10的多种位置中的一个或更多个中。例如，如上文所述，应变传感器40可配置在轮叶、叶片、导叶、喷嘴、护罩、转子、过渡件或壳上。在此实施例中，应变传感器40可配置在已知在单元操作期间经历各种力的一个或更多个位置，诸如，翼型件、平台、末梢或任何其它适合的位置上或附近。此外，应变传感器40可设置在已知经历升高温度的一个或更多个位置。例如，应变传感器40可配置在热气体通路或燃烧涡轮构件1上。
[0044]在一些实施例中，多个应变传感器40可配置在单个涡轮构件10上或多个涡轮构件10上。例如，多个应变传感器40可配置在各种位置处的单个涡轮构件10(例如，轮叶)上，使得应变可在关于独立涡轮构件10的更多数目的位置处确定。作为备选或此外，多个类似的涡轮构件10(例如，多个轮叶)可各自具有配置在标准位置的应变传感器40，使得由各个特定涡轮构件10经历的应变量可与其它类似的涡轮构件10比较。甚至在一些实施例中，同一涡轮单元的多个不同涡轮构件10(例如，用于同一涡轮的轮叶和导叶)可各自具有配置在其上的应变传感器40，使得可确定整个涡轮内的不同位置处经历的应变量。
[0045]现在参看图3，提供了用于监测涡轮构件10变形的系统100。例如，系统100可包括一个或更多个应变传感器40，其可配置在如上文所述的一个或更多个涡轮构件10的外表面11上。此外，系统100还可包括数据采集装置102，以用于分析一个或更多个参考对象，诸如应变传感器40。
[0046]按照本公开内容的数据采集装置102可有利地便于改善的应变传感器40分析。具体而言，此数据采集装置102可有利地提供低失真、高对比度、小规模图像，其对于涡轮构件10应变传感器40监测特别有用。例如，在一些实施例中，按照本公开内容的数据采集装置102可提供具有达到大约15微米分辨率、达到0.001毫米总体准确度和/或达到5微应变或
0.000005 inch/inch的测量准确度的图像。为了提供此图像，且如本文所述，按照本公开内容的数据采集装置102有利地包括一定数目的图像优化特征，诸如用于提供最佳光源回避距离和光角的特征，以及用于提供关于成像的(多个)参考对象(诸如应变传感器40)的最佳的一致成像角的特征。
[0047]现在参看图3至7，提供了按照本公开内容的数据采集装置102的实施例。按照本公开内容的装置102沿纵轴线104在前端106与后端108之间限定和延伸。前端106大体上可为接触表面(例如，涡轮构件10的外表面11)的一端以用于成像目的。如本文所述，装置102可定位成使得前端106与诸如外表面11的表面接触，且还定位成使得诸如应变传感器40的参考对象在装置102的视窗109内。视窗109大体上可限定为装置102的透镜组件110可见的区域。光然后可由图像获取装置120接收和处理，以生成图像，且这些图像可如本文所述那样分析。
[0048]例如，装置102因此可包括透镜组件110和图像获取装置120。透镜组件110大体上可沿纵轴线104在前端112与后端114之间延伸，且可放大由透镜组件110看到的图像，以用于通过图像获取装置120处理。在一些实施例中，透镜组件110例如可为适合的相机透镜、望远镜透镜等，且可包括间隔开来提供所需的放大的一个或更多个透镜。显著地，如本文所述的应用的所需放大未必是显著大的，且例如可为大约0.5到大约2倍放大或更大。
[0049]图像获取装置120可大体上与透镜组件110连通来接收和处理来自透镜组件110的光以生成图像。例如，在示例性实施例中，图像获取装置120可为相机传感器，其接收和处理来自相机透镜的光以生成图像，诸如数字图像，这是大体上理解的。显著地，用于如本文所述的应用的所需分辨率未必是显著大的，且例如可为大约1.5百万像素或更大。
[0050]图像获取装置120还可与适合的硬件和/或软件连通，例如，经由适合的有线或无线连接，以用于储存和分析大体上来自图像获取装置120和装置102的图像。例如，此硬件和/或软件大体上可分析应变传感器40来确定变形和应变是否如上文所述发生。
[0051]例如，装置102还可包括光源130。光源大体上可提供光来照亮参考对象(诸如应变传感器40)来用于成像目的。在如图所示的示例性实施例中，光源130与装置102的前端106间隔开。例如，光源130可定位成邻近透镜组件110的前端112，其可与装置102的前端106间隔开。例如，光源130可包括一个或更多个发光二极管("LED")或其它发光构件132。例如，发光构件132可以以环形阵列间隔开。光源130还可包括环134，发光构件132安装和定位在环134上。光源130和其发光构件132大体上可有选择地触动，且在触动时，可提供光，其提供视窗109内的照明。
[0052]例如，装置102还可包括灯管140，其可操作成将光从光源130传送穿过其间。灯管140沿纵轴线104在前端142与后端144之间延伸，且可操作成将光传送穿过其间且从前端142发射光。例如，在如图所示的示例性实施例中，灯管140可在其后端144处联接到光源130上，使得灯管140和光源130接触。例如，发光构件132可定位在限定于灯管140的后端144中的凹口 145内。当光从光源130发射，诸如从其发光构件132时，这些光可行进穿过灯管140且从前端142发射。
[0053]例如，灯管140可由允许光行进穿过其间的适合的塑料形成。例如，在示例性实施例中，灯管140可由半透明塑料形成，其可或可不是透明的。在一些实施例中，灯管140可由具有大约10mJ/cm2与大约14mJ/cm2之间的临界曝光，和/或给予大约50mJ/cm2到大约60mJ/cm2之间的0.010英寸厚度的曝光的材料形成。
[0054]如提到那样，光从后端144朝前端142行进穿过灯管140，且从前端142发射。在一些示例性实施例中，灯管140的外表面146可包括一个或更多个倒角部分147，其可在光行进穿过灯管140来用于最佳输出时有助于聚焦和对准光。外表面146的各个倒角部分147可沿纵轴线104朝内表面148(其限定灯管140的内部149)成锥形。例如，如图所示，倒角部分147可设在后端144附近，以在其进入灯管140之后首先聚焦光。此外或作为备选，倒角部分147可设在灯管140的前端处。该倒角部分147可邻近前端142或可包括前端142。具体而言，当该倒角部分147包括前端142时，该倒角部分147可在光从前端142发射时聚焦光，以用于视窗109内的最佳光分布。例如，在如图所示的示例性实施例中，光可从前端142以大约20度到大约50度之间(诸如大约30度到大约45度之间)的入射角150发射。该范围内的入射角可提供视窗109内的最佳光分布，特别是在查看涡轮构件上的参考特征时，且在示例性实施例中，可由包括前端142的倒角部分147引起。
[0055]在如图所示的示例性实施例中，灯管140大体上为圆柱形，因此具有圆形截面形状。然而，作为备选，灯管140可具有卵形、矩形、三角形，或任何其它适合的多边形截面形状。
[0056]显著地，灯管140也限定视窗109。具体而言，内表面148和内部149限定视窗109。在装置102位于参考对象构造在其上的表面上的位置时，参考对象的图像对于透镜组件110可见，且如图所示，由穿过内部149的图像获取装置120接收到。因此，透镜组件110的前端112可定位在灯管140的后端144附近。
[0057]为了防止光到达前端142之前从灯管140发射引起的光损失，外护罩160和/或内护罩162在示例性实施例中可被包括在数据采集装置102中。护罩160，162可分别定位成邻近且任选地接触灯管140的外表面146和内表面148，且由防止光行进穿过其间的不透明材料形成。因此，在光行进穿过灯管140时遇到护罩160，162的光可在灯管140内再引导，而非允许逃出。例如，在示例性实施例中，一个或两个护罩160，162可由适合的金属(诸如铝)形成。外护罩160可包绕灯管140的外表面146的至少一部分，且内护罩162可包绕灯管140的内表面148的至少一部分。
[0058]为了进一步便于视窗109的定位的最佳照明，装置102还可包括一个或更多个间隔物170，其设置成邻近灯管140的前端142。在示例性实施例中，使用了三个间隔物170，使得装置102可在都为平坦的表面(诸如外表面11)和为平坦的表面上最佳地平衡。然而，应当理解的是，任何适合数目的间隔物在本公开内容的范围和精神内。
[0059]间隔物170尺寸和位置确定成在装置102处于与参考对象构造在其上的表面接触的操作位置时提供灯管140与外表面11之间的最佳间距，使得提供参考对象的最佳照明，且最佳图像由图像获取装置120从透镜组件110接收。例如，在示例性实施例中，各个间隔物可尺寸确定成使得沿纵轴线104在多个间隔物170中的每一个的前端172与灯管140的前端142之间的距离174在大约0.25英寸到大约0.75英寸之间，诸如大约0.4英寸到大约0.5英寸之间。因此，各个间隔物170可尺寸确定成在装置102处于与涡轮构件10或其它物体的外表面11接触的操作位置时，使灯管140的前端142与涡轮构件10或其它物体的外表面11沿纵轴线104间隔开大约0.25英寸到大约0.75英寸之间的距离176，诸如大约0.4英寸到大约0.5英寸之间。
[0060]在示例性实施例中，装置102还可包括促动器180。例如，促动器180可为按钮、开关或可操作成触动装置102的其它构件的其它适合的构件。例如，促动器180可与图像获取装置120和光源130连通(经由适合的有线或无线连接)。当促动器180促动来开动图像获取装置120和光源130时，发光构件132可被开动来发光，且图像获取装置120可被开动来接收一个或更多个图像。这些构件然后可由于促动器180的附加促动而自动地或手动地停用。
[0061]装置102还可包括壳190，其大体上包绕和容纳装置102的各种其它构件。例如，壳190可包绕透镜组件110、图像获取装置120、光源130和灯管140。壳190还可包绕促动器180，其可经由壳190促动，或促动器180可突出穿过壳190。显著地，间隔物170的前端172可从壳190沿纵轴线104向外延伸，以在装置102处于如所述的操作位置时将壳体190与表面间隔开。
[0062]应当注意的是，在示例性实施例中，如本文所述的装置102为手持式装置，其可人工地操作来用于如本文所述的图像分析。然而，应当理解的是，本公开内容不限于手持式装置。相反，例如包括自动装置和/或例如附接到机器人机器上的装置等和人工地操作或自动的任何适合的装置都在本公开内容的范围和精神内。
[0063]现在参看图8和9，本公开内容还针对用于分析参考对象(诸如应变传感器40)的方法300。在示例性实施例中，图像获取装置120可用于获得图像，图像经由按照本公开内容的方法300分析。然而，应当理解的是，本公开内容不限于图像获取装置120和从其采集的图像，且相反，参考对象的任何适合的图像都可按照本公开内容分析。
[0064]如所述，图像获取装置120可与适合的硬件和/或软件连通，例如，经由适合的有线或无线连接，以用于储存和分析大体上来自图像获取装置120和装置102的图像。因此，图像获取装置120还可包括处理器200，其可包括任何适合的硬件和/或软件。在示例性实施例中，处理器200可执行如本文所述的方法300的各种步骤。
[0065]大体上，如本文中所使用的，用语〃处理器〃不但是指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，而且是指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路，以及其它可编程电路。处理器200还可包括各种输入/输出通道来用于接收来自各种其它构件的输入和将控制信号发送至各种其它构件，处理器200与这些各种其它构件连通，诸如透镜组件11 O、光源130、图像获取装置200等。
[0066]例如，方法300可包括通过执行图像312的第一分析来将参考对象部分314(诸如，应变传感器部分314)关于背景部分316定位在参考对象(诸如，应变传感器40)的图像312内的步骤310。第一分析大体上为基于颜色深度的差异将参考对象部分314与背景部分316区分开的分析。第一分析可在限定图像312的各个独立像素318或像素组319上执行。例如，在示例性实施例中，二进制颜色深度分析在多像素组319上分析。为了二进制分析发生，图像的每像素位的数目(即，128、256等)分成两组(大体上是包括较亮的颜色深度的组和包括较暗的颜色深度的组)。各组归类为参考对象部分314或背景部分316。例如，二进制深度颜色可将较暗的颜色深度的像素或多像素组319归类为标记参考对象部分314，且可将较亮的颜色深度的像素或多像素组319归类为标记背景部分316。
[0067]在备选实施例中，第一分析不必为二进制分析。例如，第一分析可为如本文所述的适合的灰度分析，或限定图像312的像素318的颜色深度的其它适合的比较。
[0068]步骤310大体上可将参考对象部分314定位在图像312。此外，在一些实施例中，由第一分析获得的信息然后可与用于此信息的(多个)预定阈值相比较，以确定是否满足阈值。例如，预定阈值可例如包括参考对象的一个或更多个大小、图像312的平面中的参考对象部分314的期望位置和定向，等。在一些实施例中，如果满足预定阈值，则反馈信号可提供至装置102来指出此满足。例如，可开动指示灯195。
[0069]例如，方法300还可包括通过执行图像312(诸如，整个图像312或其参考对象部分314)的第二分析来识别参考对象部分314的参考对象标记(诸如应变传感器标记)的步骤320。对于应变传感器40，应变传感器标记例如可包括基准点41，42、唯一标识符47和应变传感器40的其它可识别的构件。大体上，参考对象标记为参考对象的可识别构件，其提供关于参考对象的一些信息。
[0070]第二分析大体上为将参考对象部分314与背景部分316进一步区分开和基于颜色深度差异区分各种参考对象标记的分析。第二分析可在限定图像312的各个独立像素318或像素组319上执行。例如，在示例性实施例中，二进制颜色深度分析单个像素318上执行。在备选实施例中，第二分析不必为二进制分析。例如，第二分析可为如本文所述的适合的灰度分析，或限定图像312的像素318的颜色深度的其它适合的比较。
[0071]步骤320可大体上将参考对象部分314进一步定位在图像312内，且还可便于从图像312从其取得的参考对象的信息的收集。例如，基准点41，42的存在可确认，且识别参考对象的信息可从唯一标识符47收集。此外，在一些实施例中，由第二分析获得的信息然后可与此信息的(多个)预定阈值相比较，以确定是否满足阈值。例如，预定阈值可包括可确认的预定水平的标记，诸如基准点41,42。
[0072]例如，方法300还可包括通过执行图像312(诸如，整个图像312或其参考对象部分314)的第三分析来进行参考对象部分314的质量分析的步骤330。第三分析大体上为将参考对象部分314与背景部分316进一步区分开和基于颜色深度差异进一步区分各种参考对象标记的分析。在示例性实施例中，第三分析使用高于第一分析的位深度(bit-depth)。此外，在一些实施例中，第三分析可使用高于第二分析的位深度。第三分析可在各个独立像素318或独立像素的子段上执行。例如，像素318可分成100个子段、1000个子段、10，000个子段，或任何其它适合数目的子段，且第三分析可在各个独立子段上执行。在示例性实施例中，灰度分析在图像的每像素位(即，128、256等)上执行。例如，在一些实施例中，执行256位每像素的灰度分析。因此，各个像素318或其子段归类为具有每128、256等颜色深度范围的特定颜色深度。
[0073]步骤330可大体上允许图像312的强度例如通过分析相邻像素318或其子段之间的对比来分析。例如，大体上期望的是，参考对象部分314的特征的边界(诸如参考对象部分314或其标记的边缘)处的像素之间的对比度较高，因此指出参考对象部分314或其标记与背景部分316等之间的差别。此外，步骤330可大体上允许例如通过分析参考对象部分314的各种特征的像素318或其子段的宽度来分析图像312的锐度。例如，大体上期望的是，参考对象部分314的特征的宽度(如，参考对象部分314或其标记的边缘)较低，因此指出参考对象部分314或其标记的图像关于背景部分316等的锐度。此外，在一些实施例中，由第三分析获得的信息然后可与此信息的(多个)预定阈值相比较，以确定是否满足阈值。例如，预定阈值可包括预定强度和锐度水平。
[0074]步骤310，320和/或330可大体上用于确定图像312是否质量足以针对后续分析(诸如本文所述的后续应变分析)保存。例如，如所述的，在一些实施例中，各个步骤310，320，330中从颜色分析获得的信息可与各种预定阈值相比较。在示例性实施例中，方法300还可包括定位步骤310、识别步骤320和/或进行步骤330各自满足所需的(多个)预定阈值时保存图像312的步骤340。此图像312然后可用于参考对象的后续分析。
[0075]在一些实施例中，方法300还可包括将保存的图像312与一个或更多个之前保存的图像312相比较的步骤350。之前保存的图像312大体上为已经保存在参考对象分析的相同迭代内的图像312，即，在装置102和处理器200在特定时间段期间获得图像的相同操作期间。大体上，可分析参考对象部分314之间的差异，诸如其标记之间的差异。可选地，由于图像在单个迭代期间取得，故将存在很少或没有差异。大体上，阈值可对于特定差异设置，诸如阈值应变。例如，阈值应变可为5微应变、1微应变、20微应变等。如果差异超过阈值，则其可指出外力影响图像的准确性，因此允许使用者停止分析，且执行相关联的系统100、装置102和处理器200等的质量检查。
[0076]应当注意的是，当图像由处理器200从图像获取装置120接收到时，如本文所述的步骤310,320和/或330可在示例性实施例中实时执行。
[0077]方法300还可包括用于首先操作装置(诸如装置102)来分析参考对象的各种步骤。例如，方法300可包括开动光源(诸如光源130)的步骤360。光源130可在自动系统内自动地开动(诸如通过处理器200)，或响应于使用者的输入(诸如由使用者按压促动器180)人工地开动。此外，方法300可包括开动处理器200来分析图像的步骤370。按照该步骤，处理器200可进入其中步骤310，320和/或330执行的模式。此开动可在自动系统内自动地发生(诸如通过处理器200)，或响应于使用者的输入(诸如由使用者按压促动器180)人工地开动。此外，方法300可包括使参考对象构造在其上的外表面(诸如涡轮构件10的外表面11)与装置(诸如装置102)接触的步骤380。在如本文所述的示例性实施例中，间隔物170可接触外表面11。此接触可在自动系统内自动地发生(诸如通过处理器200)或由使用者人工地发生。显著地，在示例性实施例中，步骤370可在步骤360之后发生。步骤310-350可在此步骤之后发生。
[0078]本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则此类其它实例意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于分析参考对象(41，42)的数据采集装置(102)，所述数据采集装置(102)具有纵轴线(I 04)，且包括: 透镜组件(I 10); 与所述透镜组件(110)连通的用于接收和处理来自所述透镜组件(110)的光以生成图像(312)的图像获取装置(120); 光源(130); 在后端(144)处联接至所述光源(130)且沿所述纵轴线(104)在前端(142)与所述后端(144)之间延伸的灯管(140)，所述灯管(140)可操作成将光从所述光源(130)传送穿过其间，且从所述前端(142)发射所述光；以及 可操作成开动所述图像获取装置(120)和所述光源(130)的促动器(180)。2.根据权利要求1所述的数据采集装置(102)，其特征在于，还包括包绕所述灯管(140)的外表面(146)的至少一部分的外护罩(160)。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的数据采集装置(102)，其特征在于，还包括包绕所述灯管(140)的内表面(148)的至少一部分的内护罩(162)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的数据采集装置(102)，其特征在于，所述灯管(140)的外表面(146)包括倒角部分(147)，所述倒角部分(147)朝所述灯管(140)的内表面(148)沿所述纵轴线(104)成锥形。5.根据权利要求4所述的数据采集装置(102)，其特征在于，所述倒角部分(147)包括所述前端(142)。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的数据采集装置(102)，其特征在于，光从所述灯管(140)的所述前端(142)以大约20度到大约50度之间的入射角(150)发射。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的数据采集装置(102)，其特征在于，还包括设置成邻近所述灯管(140)的所述前端(142)的多个间隔物(170)。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的数据采集装置(102)，其特征在于，还包括处理器(200)，其配置成用于: 通过执行图像(312)的第一分析来将参考对象部分(314)关于背景部分(316)定位在参考对象(314)的所述图像(312)内； 通过执行所述图像(312)的第二分析来识别所述参考对象部分(314)的参考对象标记；以及 通过执行所述图像(312)的所述参考对象部分(314)的第三分析来进行所述参考对象部分(314)的质量分析，所述第三分析使用高于所述第一分析的位深度。9.一种用于分析应变传感器(40)的方法，所述方法包括: 通过执行图像(312)的第一分析来将应变传感器部分(314)关于背景部分(316)定位在应变传感器(40)的所述图像(312)内； 通过执行所述图像(312)的第二分析来识别所述应变传感器部分(314)的应变传感器标记；以及 通过执行所述图像(312)的所述应变传感器部分(314)的第三分析来进行所述应变传感器部分(314)的质量分析，所述第三分析使用高于所述第一分析的位深度。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一分析为所述图像的所述应变传 感器部分(314)的多像素组的二进制分析。
【文档编号】G01B11/16GK106052579SQ201610233423
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】J.L.伯恩塞德, G.L.霍维斯, W.F.兰森
【申请人】通用电气公司