無損檢測技術的基礎就是看到肉眼所看不到的。超聲波用于鑒別金屬中的缺陷和腐蝕, 尤其在焊縫處。放射顯影技術可用于檢查鑄件和夾雜物的管子、分層或其他瑕疵。渦流可用于檢查層狀表面隱藏的開裂。工業(yè)內窺鏡(RVI) 被廣泛用于航天工業(yè)，檢查飛機部件及結構, 從發(fā)動機到機身。近年來RVI 在成像和技術的測量能力方面取得了巨大改善，本文將給出具體闡述。
在航空領域，工業(yè)內窺鏡(RVI)是一種歷史悠久的檢查和無損檢測技術。盡管傳統(tǒng)的硬桿鏡仍然被廣泛用于飛機發(fā)動機檢測，但是視頻內窺鏡已經成為首選，可以應用于軍事和民用領域，檢查機身、輔助動力裝置和發(fā)動機。這些都被視為例行維修活動的一部分，原始設備制造商在制造發(fā)動機時也會用到視頻內窺鏡。利用視頻內窺鏡來檢查泄漏、腐蝕和表面裂縫，檢查內部縫隙，識別堵塞原因，探測外部物體。了解了視頻內窺鏡具有如此廣泛的潛在應用領域錄像帶已經實現(xiàn)了數字式數據的捕捉和保存。這項技術進一步發(fā)展成CD、DVD、閃存和固態(tài)記憶卡, 能夠將文件轉移到PC，作進一步評估或存儲。
RVI 的演變
工業(yè)內窺鏡起源于醫(yī)療業(yè)，1806年奧地利人研發(fā)出了第一個內窺鏡，用于人體血管和體腔的檢查。
二戰(zhàn)后，工業(yè)內窺鏡的發(fā)展才漸入佳境，早期的儀器由鏡頭和照明光源組成，連接到一個光傳輸擴展器，也就是目鏡。這些基礎內窺鏡僅僅用于視覺檢測，而不能測量。這樣，人們就用它來檢測由于結構或者組件的妨礙，難以接近或者正常情況無法訪問的位置。
到60 年代，工業(yè)內窺鏡才具有圖像捕捉和測量能力，此時35mm 照相機添加了目鏡。隨之發(fā)展起來的還有：在光傳輸機理中引入了光纖，視頻鏡頭成為圖像捕捉的首選。與此同時，隨著機載計算能力的引入，視頻內窺鏡的功能有了顯著的改善，這使得內窺鏡能保存和存儲數字格式的視頻圖像。之前，軟盤光盤和檢測信息的共享是任何檢測過程的重要環(huán)節(jié)，尤其在航空領域，出于安全和經濟的考慮，經常要對發(fā)動機的正常運行進行專業(yè)評估。因此，共享信息的功能是最新一代RVI 儀器所特有的。
處理數據
將機載PC 植入RVI，即引入應用軟件，從而確保對大量生成數據進行有效管理。這類軟件能標記圖像，并以邏輯文件的形式排列，允許快速簡單讀取。GE 檢測控制技術推出的XLG3，在無損探傷中使用了數字成像和通信（DICONDE）格式，這是一種非專有格式，從醫(yī)療行業(yè)放射學使用的DICOM 發(fā)展起來，又納入了許多純粹的無損檢測方面的特性。
此協(xié)議構成了GE Rhythm 軟件平臺的基礎，可以獲得、報告、審核和歸檔數據。它還是重要的應用工具，包括圖像增強、操作和變焦。
航空業(yè)經常要處理與日俱增的大量檢測信息，Archive 特性尤其與之息息相關。它接受來自任意連接的局域網、遠程Rhythm Review 工作站的圖像，使用各種不同的壓縮技術來保存它們，在不犧牲圖像質量的同時又節(jié)省了內存空間。DIConDE 簡單的標記系統(tǒng)，使得信息的輸入和檢索快捷方便。而且，Rhythm Archive不僅存儲原料檢測數據，還會將Rhythm Review 工作站產生的增強圖像存儲下來。除此之外，還給用戶帶來了其他的效益。它能搜索更多的有效數據，因為可以在中央儲存器得到同一網絡里的所有工作站的全部信息。它還能控制圖像信息流，所以數據可以發(fā)送到其他的RhythmReview 工作站作進一步分析。
相位檢測中的光標定位
簡化
軟件也可以用來規(guī)范檢測程序，以確保檢測和檢測結果描述的一致性。菜單型檢測向導（MDI）是一種軟件解決方案，提供引導檢測，自動添加環(huán)境。例如，檢測發(fā)動機時, 下拉菜單會先讓檢測員選擇相關廠家和具體的發(fā)動機。在檢測人員啟動檢測之前，要按照相應的發(fā)動機或者部件規(guī)定的方式，輸入所有與任務相關的認證數據（檢測人員、位置、日期等）。然后在內窺鏡的數據捕捉系統(tǒng)中，給數據圖像文件標記上注釋和域。最終，一份報告的硬盤拷貝就產生了，點擊即可報告。
測量你所看到的
現(xiàn)在，缺陷、差異、間隙的測量就像它們的探測和識別一樣重要。迄今，已有3 個主要的測量系統(tǒng)：比較測量、立體測量和陰影測量。
比較測量是基于檢測圖像中一個已知的參考尺寸，以相同的視圖和平面來測量其他的物體（參考尺寸經常由儀器制造者在適當的地方設置好，或者使用探頭確定）。
立體測量使用棱鏡來切分圖像，允許照相機使用精準的角度分離來捕捉左面和右面的視圖，然后用計算機算法來分析用戶光標的位置，用三角幾何方法獲得精密測量結果。
陰影測量依賴于到目標距離的測量。陰影鏡頭在檢測物體上投影，產生的陰影位置顯示了到物體的距離。有了這個信息，陰影探頭系統(tǒng)就能精確計算出用戶選擇的缺陷的大小。這些方法可以測量深度、長度、面積、點到線距離、多條線段的長度、圓。
相位測量可以改進成像，使測量更精確
雖然目前存在各種測量技術，但測量仍然是視頻內窺鏡最棘手的問題。測檢員必須訓練有素、經驗豐富，從而獲得穩(wěn)定可靠、可反復驗證的結果。這一專業(yè)知識水平現(xiàn)在被稱為RVI ，是專業(yè)化的官方無損檢測準則，也是美國無損檢測協(xié)會 TC1ALevel-III 測試和認證過程中的一個部分。
最近隨著相位測量方法的發(fā)展，視頻內窺鏡的精度、重復性和易用性得到了極大的改善。
三維相位測量是一種基于現(xiàn)有光學計量的技術。它將線形光線投射到表面, 并用具有高質量光學器件的攝像機捕捉這個線形模式，然后用專有算法處理圖像，得到整個表面的三維點云圖。然后將之與測量結合使用, 獲得更多有關缺陷或者被測對象的精確信息。測量本身僅僅包括游標在全屏圖像上的放置, 并不需要進行點匹配、陰影鑒定或點選擇，這些步驟用其他技術實現(xiàn)時比較困難。
該測量系統(tǒng)的一大創(chuàng)新在于具有旋轉和縮放功能的3D 掃描，為對象的大小和形狀提供了超強指示。該系統(tǒng)的剖面視圖特征為對象大小和形狀的估計提供了進一步幫助。當用戶把游標放到自己感興趣區(qū)域兩邊中的任何一邊時，三維相位測量系統(tǒng)就會在兩邊之間畫一條線。然后選擇剖面視圖，沿著這條線的交叉部分就會顯示出來，使凹陷、裂縫或者腐蝕部分更加清楚。與此同時,剖面視圖也可以用于測量截面部分點的深度。
通過更強的易用性提高生產率
使用立體聲和陰影的測量方法既耗時又需要專業(yè)知識。例如，采用立體測量，首先要使用觀察鏡頭識別缺陷，然后換成立體測量鏡頭，再重定位缺陷、鎖定圖像、匹配光標，最后才能進行測量。使用相位測量法，一旦定位缺陷、鎖定圖像，就能開始測量，而不需要更換鏡頭。
由于沒有必要進行點匹配、陰影識別、光標匹配或者其他測量技術需要的點選擇等步驟，3D 相位測量法顯示了極大的易用性。這意味著更少的操作失誤和更多可重復驗證的精確結果。
更多的潛在應用
三維相位測量技術的一個重要應用就是測量飛機發(fā)動機頂端到護罩的間隙。
飛機發(fā)動機和其他的軸體渦輪機，其特有的設計可以減少葉梢到葉片或外殼之間的徑距。如果葉梢和外殼之間存在間隙，汽油或者空氣就可能滲漏到下游部分，導致效率降低。因此無論是在生產還是檢修過程中，檢查間隙都顯得十分重要，因為在發(fā)動機工作的時候間隙大小會變化（高轉速和高溫會導致葉片的彈性徑長增長以及外殼的熱膨脹）。
以前為了測量葉梢到外殼的間隙，可以將一個薄金屬棒插入軸螺栓中，再把這個配件連接到風箱上，從而金屬棒的末端恰好就是葉梢所在的地方。發(fā)動機起動后, 就能測量金屬棒的磨損量。很明顯, 這不是一種高精度的技術，還經常會產生問題, 如金屬棒會釋放金屬, 這可能會對發(fā)動機造成損害。
相位測量法提供了一種簡單的、非接觸式的高精度技術來測量葉梢到外殼的間隙。
結束語
工業(yè)內窺鏡自誕生之日起就展示了其眾多先進之處。由于全數字數據流和改進的光學照明技術，成像質量得到顯著改善。機載處理過程的集成大大擴展了RVI 的功能，通過網絡連通性極大促進了數據共享。應用程序軟件（例如MDI）有助于提高探測成功率，同時減少探測錯誤的發(fā)生。采集、核查、報告和歸檔復雜數據的軟件平臺可以有效組織累積的數據，用以達到最佳效果。現(xiàn)在這種創(chuàng)新的RVI 測量技術易于實現(xiàn)，能提供快速、精確的結果，并且具有更全面的成像信息，提高了生產過程的質量控制水平，使得檢測更智能、有效。
