CN104718446A - 离线工业燃气轮机及其它发电机械的目视检查与三维白光扫描系统和方法 - Google Patents

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Abstract

使用例如经由燃气轮机燃烧室喷嘴口插入并置于涡轮机内的三维扫描摄像头检查系统对燃气轮机或蒸汽轮机的内部部件进行检查。使用由条形投光灯产生的投射光带和三维白光矩阵摄像头进行三维内部部件测量。通过不直接接触的方式收集实时尺寸信息，这有助于提取被扫描结构的离线工程信息。在有或没有人工干预的条件下对燃气轮机燃烧室支撑外壳、燃烧室火焰筒和过渡段的气路侧进行示例性的三维扫描(优选带有附加的可视图像)。

Description

离线工业燃气轮机及其它发电机械的目视检查与三维白光扫描系统和方法
对未决专利申请的引用
本专利申请是于2012年1月31日提交的标题为“System And Method ForAutomated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other PowerGeneration Machinery With Articulated Multi-Axis Inspectin Scope(利用活节型多轴检查仪对工业燃气轮机和其它发电机械进行自动化光学检查的系统和方法)”的美国发明专利申请13/362,352的部分延续案。
本专利申请要求于2012年8月23日提交的标题为“Visino Scope-3DScanner Tip for Visual Inspection and Measurement(用于目视检查和测量的Vision Scope三维扫描仪探头)”的未决美国临时专利申请61/692,409的权益，该临时专利申请的内容通过引用并入本文。
本专利申请还要求以下未决美国专利申请的权益：于2012年1月31日提交的标题为“System And Method For Automated Optical Inspection OfIndustrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery(工业燃气轮机和其它发电机械的自动化光学检查系统和方法)”的美国发明专利申请13/362,417；于2012年1月31日提交的标题为“System And Method ForAutomated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other PowerGeneration Machinery With Articulated Multi-Axis Inspectin Scope(利用多轴检查仪对工业燃气轮机和其它发电机械进行自动化光学检查的系统和方法)”的未决美国发明专利申请13/362,387；以及于2013年8月21日提交的标题为“System And Method For Optical Inspection Of Off-Line Industrial Gas TurbinesAnd Other Power Generation Machinery In Turning Gear Mode(对处于盘车模式的离线工业燃气轮机和其它发电机械进行光学检查的系统和方法)”的未决美国发明专利申请13/971,938(西门子案号2013P09380US)，该申请又要求于2012年8月23日提交的标题为“Hybrid Scope-Turbine Combustor HardwareVisual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1TurbineBlades While They Are On Turning Gear(1-1000rpm)(还可用于对处于盘车状态(1-1000rpm)的第1列涡轮机轮叶进行检查的Hybrid Scope涡轮机燃烧室金属部件目视检查工具)”的未决美国临时专利申请61/692,393的权益。所有上述的所引用未决专利申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于对工业涡轮机和其它发电机械(包括但不局限于燃气轮机和蒸汽轮机以及发电机)进行无损内部检查和实时尺寸测量的光学摄像头系统。更具体地说，本发明的多个方面涉及一种光学摄像头检查系统，该系统能够在有或者没有人工干预的条件下经由燃气轮机燃烧室喷嘴和过渡段手动或自动地定位摄像头视野(FOV)并捕获相应的燃烧室支撑外壳、燃烧室火焰筒和过渡段的气路侧的三维尺寸数据(优选带有附加的可视图像)。本发明支持实时尺寸测量，这有助于提取被扫描结构的离线工程信息。使用由条形投光灯产生的投射光带和矩阵摄像头进行三维物体形状测量。本发明的仪器可配置为单独地或与目视扫描结合进行三维白光扫描。自动摄像头定位和图像捕获可自动开始，或在收到操作人员的许可后开始。
背景技术
发电机械设备(例如蒸汽或燃气轮机)常常按预定的检修期连续运转，在到检修期时，需要使涡轮机进入离线状态，并停机。例如，燃气轮机常常要连续工作约4000小时进行发电，然后使其进入离线状态，以进行例行维护和检查，并对在检查过程中查出的任何部件进行修理。使燃气轮机进入离线状态并最终完全关机以进行预定维护是一项需要数天的工作。一些涡轮机部件(例如涡轮转子段)在超过1000℃(1832℉)的温度下运转。在完全停机前，需要经过48-72小时的冷却时间使涡轮机达到环境温度，以降低部件翘曲或其它变形的可能性。在停机阶段中，涡轮转子转速以“盘车模式”从大约3600RPM的运转速度缓降至大约120RPM或更低的速度，在此过程中，转子由辅助驱动电机外部驱动，以降低转子翘曲的可能性。其它涡轮机部件(例如涡轮机壳体)也缓慢降低至环境温度。
在涡轮机经过长达72小时左右的时间冷却至环境温度时，就可以使用光学摄像头检查系统对静止涡轮机的内部部件进行检查了。已知的光学摄像头检查系统采用插入到涡轮机周围的检查口中的刚性或柔性光学内窥仪。需要手动定位内窥仪，使其视野围绕涡轮机内的待研究区域，例如一个或多个导叶或轮叶、燃烧室火焰筒等。光耦合至内窥仪的摄像头捕获视野内的被研究对象的图像，以便由检查人员远程显像和存档(如果需要)。
若需要某个涡轮机检查口内的不同待研究区域的一系列不同图像，则操作人员必须手工地重新定位摄像头检查系统的内窥仪，以完成所需的内部待研究区域和视野的相对对位。相对对位可通过物理地移动内窥仪以使其观察口处于静止的待研究区域附近来完成。例如，内窥仪和静止的涡轮机部件的这种相对移动可如下实现：以不同的朝向把内窥仪插入到静止的燃烧室中，或者使内窥仪径向进出涡轮段内的导叶和叶列之间的空间。相对对位还可通过把内窥仪观察孔保持在静止位置并把待研究的涡轮机内部部件移入静止视野中来完成。涡轮机内部部件和静止内窥仪的相对移动的一个例子是通过手工地把涡轮转子相继转动数度并捕获轮叶的图像来检查叶列内的不同轮叶。转子相继转动，从而使叶列内的每个所需轮叶在摄像头视野内对正。
完整的涡轮机检查需要检查人员多次手动地执行涡轮机内的摄像头检查系统观察孔与待研究区域之间的相对重新定位序列。检查质量和生产率受检查人员和检查组的检查和操控技艺的影响。由于燃气轮机内的部件之间的操控路径很复杂，因此检查仪器的定位是一个难题。例如，经由燃烧室检查口插入内窥仪以检查第一列导叶的前缘或相关支撑件需要复杂的操控。检查装置在涡轮机内定位不当可能损害涡轮机内部部件。由多名操作人员组成的检查组常常需要使用已知的检查方法和装置进行手工检查。总体来说，已知的手动摄像头检查程序和检查系统操控非常耗时，属于重复性操作，并且常常需要由多名人员组成的检查组的辅助。由于人的技艺水平的差异，已知的手动摄像头检查程序和检查系统操控的“人员因素”会引入不应有的检查过程变动性。由于人员技艺差异，某些检查组能比其它组以更短的时间完成检查，实现更高的图像质量，并具有更低的检查损害危险。理想情况下，高素质检查组的技艺可由所有检查组借鉴使用。
在检查中，人们还希望获得燃气轮机或蒸汽轮机的尺寸信息，包括工业燃气轮机的气侧内部结构的信息，以提取可用于离线工程研究的结构信息。例如，在没有工程数据文件时，人们希望获得燃气轮机的气侧燃烧室和过渡部件的结构信息，并产生CAD或其它计算机图像。以前，结构信息是通过在完成冷却过程后拆下涡轮然后使用测量仪器(例如坐标量测系统)物理地检查部件来获得的。随后，需要在发动机冷却下来很长时间后使用物理测量数据构造CAD或其它数据文件，因而会增加维护进度的延迟。
更可取的是在拆卸涡轮之前收集这种结构数据，以便在开始维护作业的同时订购或制造替换部件，而不是等待在拆卸发动机后进行目视和/或物理检查。如果能在冷却过程的尽可能早的阶段轻松地预先获得涡轮机内部部件的尺寸数据(优选带有可视数据)--例如在冷却过程的很长盘车模式部分中当转子处于旋转状态时获取--则可在涡轮机转子完全静止下来之前优先考虑需要修理的部件，以便规划更换、整修和/或其它修理时间。
业界需要一种光学摄像头检查系统和方法，与需要拆卸内部部件并进行物理测量的已知检查装置和方法相比，该系统和方法能够减少进行无损内部检查和收集发电机械(包括但不局限于蒸汽轮机或燃气轮机以及发电机)的内部尺寸信息所需的总时间，从而在维护周期中能够更快地使机械返回在线状态，以恢复发电。
业界还需要一种能够在单个设备的检查周期内或多个不同设备的检查周期内一致并可重复地在发电机械设备(包括但不局限于蒸汽或燃气轮机和发电机)内定位检查仪器的光学摄像头检查系统和方法，其能够最大限度地降低设备内部部件损坏的危险，并且与已知的手动检查和部件物理尺寸测量装置与方法相比能够获得很高的图像质量，实现非物理尺寸测量，并缩短检查周期时间。
业界还需要一种光学摄像头检查系统和方法，其有助于在不同检查组之间平衡检查技艺水平和生产率。
业界还需要一种摄像头检查系统，其能够在有或者没有人工干预的条件下捕获蒸汽轮机或燃气轮机内部部件的三维尺寸数据，例如燃气涡轮发动机内的相应燃烧室支撑外壳的气路侧、燃烧室火焰筒和过渡段的三维尺寸数据。理想情况下，所需的系统支持实时尺寸测量，这有助于提取被扫描结构的离线工程信息。所需的系统优选便于在维护前当涡轮机处于冷却模式中时提取尺寸信息，并便于收集其它目视检查信息。
发明内容
因此，本发明的彼此之间联合或独立的可能目的是产生一种用于发电机械(包括但不局限于蒸汽轮机或燃气轮机和发电机)的光学摄像头检查系统和方法，其能够在有或者没有人工干预的条件下捕获蒸汽轮机或燃气轮机内部部件的三维尺寸数据，例如燃气涡轮发动机内的相应燃烧室支撑外壳、燃烧室火焰筒和过渡段的气路侧的三维尺寸数据。在一些实施例中，所需的系统支持实时尺寸测量，这有助于提取被扫描结构的离线工程信息。在一些实施例中，所需的系统优选便于在维护前当涡轮机处于冷却模式中时提取尺寸信息，并便于收集其它目视检查信息。
使用光学摄像头检查系统对发电机械(例如燃气轮机和蒸汽轮机或发电机)的内部部件进行检查，该系统能够沿预定的导航路径无需人工干预地把三维扫描摄像头和其它系统的摄像头的各自视野(FOV)自动定位至机械内的待研究区域，并捕获三维图像和/或可视图像。自动摄像头定位和图像捕获可自动开始，或在收到操作人员的许可后开始。所述预定导航路径可由操作人员在发电机或此类设备内手动定位检查仪来定义，并记录定位步骤序列以备将来重作。导航路径还可通过虚拟模拟来定义。
本发明的这些目的和其它目的是通过一种用于对燃气轮机或蒸汽轮机进行内部检查的系统来实现的。在本发明的实施例中，检测仪的底座附到离线燃气轮机的燃烧段上，检查仪经由燃烧室导向喷嘴口和过渡部件插入，附在检查仪摄像机头上的三维扫描摄像头和任何其它目视检查摄像头的视野朝向捕获气侧燃烧段内部部件(包括燃烧室和过渡部件)的图像的方向。
本发明的一个实施例是一种用于对涡轮机进行内部三维尺寸扫描检查的系统。该系统包括用于附到涡轮机检查口上的底座。具有可延伸细长本体的检查仪限定出中心轴，并具有以可转动方式结合至底座上的近端。该检查仪还具有用于插入在涡轮机检查口内的远端。该系统具有摄像头外壳，该摄像头外壳限定出中心轴，并用于插入在涡轮机检查口中。所述外壳具有结合至检查仪远端的近端以及外壳远端。结构光三维扫描器结合至外壳上，该扫描器具有用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头。
本发明的另一个实施例是一种用于对涡轮机进行内部三维尺寸扫描检查的系统。该系统包括用于附到涡轮机检查口上的底座。具有可延伸细长本体的检查仪限定出中心轴，并具有以可转动方式结合至底座上的近端。该检查仪还具有用于插入在涡轮机检查口内的远端。第一活节接头具有以可转动的方式结合至检查仪远端的第一活节接头近端。第一活节接头能够有选择性地绕检查仪本体中心轴转动。第一活节接头还具有能够相对于检查仪本体中心轴径向位移的第一活节接头远端。限定中心轴的摄像头外壳可插入在涡轮机检查口中，并且具有结合至第一活节接头远端并限定摄像头外壳远端的近端。摄像头外壳包括结构光三维扫描器，该扫描器具有用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头。第一摄像头结合至摄像头外壳，能够沿大体平行于摄像头外壳中心轴的第一摄像头光路捕获图像。第二摄像头也结合至摄像头外壳，能够沿大体上侧向对正摄像头外壳中心轴的第二摄像头光路捕获图像。该系统具有第一活节驱动装置，该装置用于沿径向并平行于结合至第一活节接头的检查仪中心轴活节摄像头外壳中心轴。该系统还具有控制系统，该控制系统结合至第一活节驱动装置、结构光三维扫描器、以及第一和第二摄像头，用于沿涡轮机内的导航路径把检查仪和各个摄像头光路定位至待研究的内部区域，并有选择性地捕获该内部区域的相应摄像头图像。
本发明的另一个实施例涉及一种用于对涡轮机进行内部尺寸测量检查的方法。该方法利用一种三维(3D)扫描系统来实现，该系统包括用于附到涡轮机检查口和检查仪上的底座，所述检查仪具有限定中心轴的可延伸细长本体、以可转动方式结合至所述底座的近端、以及用于插入在涡轮机检查口中的远端。用于执行所述方法的系统具有摄像头外壳，该摄像头外壳限定中心轴，用于插入在涡轮机检查口中，并具有结合至检查仪远端的近端和结构光三维扫描器。该三维扫描器包括用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头。在使用所述扫描系统实施该方法时，要把底座附到涡轮机检查口上。检查仪和摄像头外壳插入到涡轮机检查口中。沿导航路径定位检查仪和摄像头外壳，在待研究的检查表面上投射光子带，并捕获其中的矩阵摄像头图像，从而检查涡轮机。利用矩阵摄像头图像来确定被检查的涡轮机的内部尺寸测量值。
本领域技术人员能够以任意组合方式共同或独立地应用本发明的目的和特性。
附图说明
通过参照附图研究以下详细说明，能够轻松理解本发明的教导。在附图中：
图1是一种已知的燃气轮机(包括其燃烧段)的局部截面示意图；
图2是一种已知的燃气轮机的局部截面示意图，示出了本发明申请中所述的光学摄像头检查系统部分地插入到燃烧室喷嘴口中的状态；
图3是正在利用图2所示的检查系统对燃烧室内部部件进行检查的一种已知的燃气轮机的局部截面示意图；
图4是正在利用本发明的三维扫描检查系统对过渡部件尺寸进行三维扫描检查的一种已知的燃气轮机的局部截面示意图；
图5是图2中的实施例的光学摄像头检查系统的透视示意图，示出了可用的运动自由度Ω、T、Φ、E和θ；
图6是图5中的实施例的光学摄像头检查系统处于图2的折叠插入位置的透视示意图；
图7是图5中的实施例的光学摄像头检查系统处于图3的锁定检查位置的透视示意图；
图8是图5中的光学摄像头检查系统的延伸管机构部分的透视示意图，示出了运动自由度Ω和T；
图9是本发明的转接环附到涡轮机检查口上的示意性透视图；
图10是图5的光学摄像头检查系统的摄像机头活节和转动(平扫)机构的示意性立面图，示出了运动自由度Φ和θ；
图11是图10的摄像机头活节和转动(平扫)机构的示意性平面图；
图12是图5中的光学摄像头检查系统的摄像机头延伸机构的示意性立面图，示出了运动自由度E；
图13是图5的光学摄像头检查系统的摄像机头的示意性透视图；
图14是图5的光学摄像头检查系统的摄像机头的示意性分解透视图；
图15是图14的摄像机头的示意性局部组件透视图；
图16是图5的光学摄像头检查系统的控制箱和控制系统的框图；
图17是用于操作人员对本发明申请中所述的检查系统进行远程监视和控制的平板电脑人机界面(HMI)的一个实施例的示意性透视图；
图18是一种已知的燃气轮机的局部截面示意图，示出了本专利申请中所述的另一种光学摄像头检查系统插入到两个独立的涡轮段列的相应检查口中的状态；
图19是图18中的光学摄像头检查系统实施例的立面透视图，示出了可用的运动自由度T、θ和Φ；
图20是用于图18的检查系统的自由度Φ的摆动棱镜活节机构的立面图；
图21是展示使用本发明的检查系统进行非接触三维尺寸扫描的工作原理的透视示意图；
图22是本发明的非接触三维尺寸扫描检查系统的摄像机头的运动范围的透视图；
图23是图22的检查系统的摄像机头活节接头机构的分解示意图；
图24是图22的检查系统的摄像机头远侧端头的示意性立面图；
图25是图22的检查系统的摄像机头的局部轴向截面示意图；和
图26是图22的光学摄像头检查系统的控制箱和控制系统的框图。
为了便于理解，尽量使用相同的标号来指示附图中共有的相同元件。
具体实施方式
在思考以下说明后，本领域技术人员能够清晰认识到，能够轻松地利用本发明的揭示采用插入并定位在涡轮机中(例如经由燃气轮机燃烧室喷嘴口插入和定位)的三维扫描摄像头检查系统对燃气轮机或蒸汽轮机的内部部件进行检查。使用由条形投光灯产生的投射光带和三维白光矩阵摄像头进行三维内部部件测量。通过不直接接触的方式收集实时尺寸信息，这有助于提取被扫描结构的离线工程信息。在有或没有人工干预的条件下对燃气轮机燃烧室支撑外壳、燃烧室火焰筒和过渡段的气路侧进行示例性的三维扫描(优选带有附加的可视图像)。优选还可使用结合有可选的三维扫描器的光学摄像头检查系统对燃气轮机和蒸汽轮机的内部部件进行目视检查。本发明的系统可选地能够在有或者没有人工干预的条件下沿预定的导航路径把三维和/或可视摄像头的相应视野(FOV)自动或手动定位至涡轮机内的待研究区域，并捕获图像。所述摄像头定位和图像捕获可自动开始，或在收到操作人员的许可后开始。所述检查系统包括活节型多轴检查仪，该检查仪具有可经由燃气涡轮发动机的燃烧室喷嘴检查口、燃烧室和过渡部件、或多种类型的涡轮机的内部部件插入的光学摄像头。
在一些实施例中，所述光学摄像头检查系统能够无需人工干预地把相应的三维和光学摄像头视野(FOV)自动定位至机械内的待研究区域，并捕获图像。自动摄像头定位和图像捕获可自动开始，或在收到操作人员的许可后开始。或者，该系统也可在“手动”模式中人工操作。
摄像头检查系统概述
请参考图1，本发明的实施例有助于对燃气轮机30的内部部件(包括燃烧段的燃烧室和过渡部件34)进行自动化离线遥控三维尺寸扫描和可选的目视检查。如图2-4和21-26所示，通过把遥控三维扫描器和可选的摄像头检查仪探头60附到涡轮机检查口(例如燃烧室喷嘴口36)上并获取例如过渡部件的内表面37的可视和/或三维扫描数据，本发明的实施例的检查系统支持对未完全冷却至环境温度的脱机涡轮机进行检查。在附接时，可有选择性地经由受运动控制系统控制的内部运动控制伺服电动机来定位(由操作人员手动定位或无操作人员的自动定位)检查仪导波杆60。获得并捕获三维扫描数据和可选的可视图像数据，并根据需要对数据进行存档，以备进一步分析。
活节型检查仪
图2-4示出了通过把活节型检查仪实施例60插入(图2)到作为检查口的燃烧室喷嘴口36来对离线燃气轮机进行检查。为了在有限的燃气轮机安装空间周围获得检查仪60的操纵余地，检查仪60具有折叠扭节，从而检查仪可折叠为大致L形的轮廓，此时的长度约为伸长状态的检查仪的长度的一半。在检查仪60被置于检查口36内之后，扭节伸直，如图3所示。在检查仪60附到检查口36上之后，可通过转动并延伸其摄像机头来检查燃烧室和过渡段的内部部件。在图4中，随着此三维扫描系统实施例的检查仪60(在下文中将参照图21-26更进一步详述)进一步延伸并且其摄像机头做活节运动，可获得燃烧段过渡部件的内表面37的尺寸数据和可选的图像。
请参考图5，检查仪60有三个主要组成部分：延伸管段62(参见图5-9)；电动机筒64(图5、图10-12)；以及摄像头端头66或探头(图5、图12-15和图22-25)，它们能够按以下的五个运动自由度运动：
Ω--总体转动；
T--伸缩延伸；
Φ--摄像机头活节运动；
E--摄像机头端头延伸；和
θ--摄像机头转动/平扫。
延伸管段52具有附接至检查口(例如燃烧室喷嘴口36)的安装管70和安装颈圈72。电动机外壳74附接至远离安装颈圈72的安装管70另一端，并容纳进行按运动自由度Ω和T运动所需的伺服电动机。三个伸缩管75-77缩入安装管70中，用于实现按自由度T进行定向运动。
如图6和图7所示，簧压式锁定扭节80使整个检查仪60可折叠，从而实现在涡轮机30的周围紧凑地运动，如图2所示和上文所述。当检查仪60处于图7所示的锁定检查位置时，锁定套管77A在伸缩管77上滑动，并把扭节80约束在其中。
如图5所示，电动机筒64可容纳对电动活节接头82进行定位所需的伺服电动机，该活节接头82提供自由度Φ，通过摄像机头伸缩延伸件84、86实现摄像机头66的探头的延伸运动E，并提供摄像机头88的转动/平扫自由度θ。摄像机头88包括摄像头口90、92，它们分别用于相应的轴向和侧向视野(FOV)。
图8是电动机外壳74的详图，示出了转动轮毂100中的两个共轴嵌套、独立传动的大直径和小直径齿轮。转动传动齿轮102由转动伺服电动机104驱动，通过使转动轮毂100中的大直径齿轮转动来实现Ω运动。伸缩延伸传动螺杆106刚性地结合至转动轮毂100中的小直径齿轮，该小直径齿轮又与延伸传动齿轮108啮合。延伸伺服电动机110负责通过使转动轮毂100中的小直径齿轮转动来实现T运动。安装颈圈72附接至转接环112，该转接环112又附接至检查口，例如燃烧室喷嘴检查口36。如图9所示，该转接环包括多个外周螺纹114，它们与颈圈72内的配合内螺纹结合。转接环112具有用于接收锥形头机用螺钉118的安装孔116。螺钉118可嵌装在转接环112内。转接环112可由能够把检查仪附到检查口上的其它构造的转接环或形式的底座来代替。
请参考图10，电动机筒64具有电动机筒外壳120，该电动机筒外壳120带有一对间隔布置的耳状电动机筒枢轴122。活节运动伺服电动机124通过倾斜摄像头枢接轮毂128来转动实现Φ活节运动的传动螺杆126。倾斜运动轴132形成在以可转动的方式结合至电动机筒枢轴122的摄像头轮毂枢轴130之间。偏置链133结合至传动螺杆126，并把线性运动转化为绕倾斜运动轴132的旋转运动。
电动机筒外壳120还包含电动机平扫/转动伺服电动机134，该伺服电动机134实现摄像头探头66上的θ自由度，如图11所示。伺服电动机134驱动锥形齿轮系136，而锥形齿轮系136又包括以可转动的方式容置在摄像头枢接轮毂128中的传动锥形齿轮，从而使转动轮毂129转动。转动轮毂129刚性地结合至摄像机头伸缩延伸件84。摄像头端头伸缩延伸件84和86由延伸伺服电动机140按E运动自由度伸缩，延伸伺服电动机140又与线性传动螺杆142结合。传动螺杆142包括驱动滑轮144，张紧缆索146套在该驱动滑轮144上。从动滑轮148附接至摄像机头88，并且还结合至缆索146。盘簧150置于摄像机头88和转动轮毂129之间，并使它们彼此偏置，从而使缆索146张紧。在延伸伺服电动机140有选择性地使传动螺杆142移动后，摄像机头88沿图中的左右方向移动(运动E)。
图13-15示出了具有蛤壳构造的摄像机头88，该摄像机头88具有摄像机头外壳152和可有选择性地拆卸的盖子15。摄像头156具有穿过“Camera1”口90并沿摄像机头88的中心轴延伸的视野(FOV)。摄像头158具有穿过“Camera 2”口92并沿侧向或与摄像机头88的中心轴正交的方向延伸的视野(FOV)。摄像头156通过棱镜160产生其图像。摄像头156、158是已知的通常与个人电脑结合使用的自动聚焦型USB摄像头。在发电机械的内部检查过程中，发光二极管(LED)162和164为摄像头156、158提供照明。自动聚焦型USB摄像头可由一个或两个具有不同分辨率和聚焦特性的摄像头代替。类似地，摄像机头照明系统可采用具有所需输出强度或其它特性的LED或其它照明源，包括但不局限于稳态或频闪照明、可变或可调强度输出。
三维扫描摄像头检查仪
在本发明中，三维扫描摄像头检查仪60以无物理接触的方式测量涡轮机内部部件(例如燃气轮机的过渡部件37)的三维形状。请参考图21，使用三维扫描器300，并利用由具有投射带302的二维阵列SN的条形投光灯301产生的投射光带和具有u x v像素点阵的扫描摄像头310通过已知的原理对部件形状进行测量。使用投光灯301向三维形状表面(例如过渡部件37)上投射窄光带SN会产生照明线303，在从除了投光灯301之外的其它视角观察时，该照明线303看起来是扭曲的。例如，照明线303照亮过渡部件37的成形表面上的目标像素304，其反射光被矩阵摄像头310捕获为摄像头像素312。捕获反射光的一系列相应摄像头像素用于对表面形状进行精确的几何重建，并且可使用已知的商售硬件和重建软件进行这种几何重建。例如，在图21中，沿照明线303的物体像素线304的三维形状由摄像头像素312的相应捕获图像的位置、三角测量基线距离B、以及沿光路(O.P.)的入射和反射角α确定。
本发明的三维扫描摄像头检查仪以图22-25所示的可替代实施例的电动机筒64'、摄像头端头或探头66'和活节接头82'(以及相关的驱动装置)代替了前述的图10-15中所述的电动机筒64、端头或探头66和活节接头82(以及相关的驱动装置)。摄像机头66'结合至摄像头轮毂128'，该摄像头轮毂128'构成活节接头82'的远端。摄像头轮毂128'可枢转地结合至接头130'处的一对平行链131'的相应远端。链131'的近端可枢转地结合至电动机筒枢轴122'，从而与电动机筒64'和摄像头端头或探头66'机械结合。
为了驱动运动φ的弧度范围，把上述检查仪系统管段62的一种改造形式以及活节接头82'上游的电动机筒64'部件与图23的部件分解图中所示的可替代实施例的摄像机头66'结合使用。电动机124'转动传动螺杆126'。曲柄组件127'把传动螺杆126'的旋转运动转化为弧形运动φ。曲柄组件127'的远侧端头以可转动的方式结合至偏置链133'的近端。偏置链133'的远端可枢转地结合至摄像头轮毂128'。平行链131'、偏置链133'的运动几何形状以及它们相对于电动机筒64'和摄像机头66'的相对枢转连接位置122'、130'和133"优选选择为使得两个中心轴在运动φ的整个范围内保持平行。但是，也可采用其它的运动几何形状。
图22-25示出了包括摄像头轮毂128'、外壳88'和远侧端头89'的摄像机头66'。前向目视检查摄像头156'具有穿过“Camera 1”口90'并沿摄像机头66'的中心轴延伸的视野(FOV 156')。侧视目视检查摄像头158'具有穿过“Camera2”口92'并沿侧向或与摄像机头66'的中心轴正交的方向延伸的视野(FOV158')。摄像头156'通过棱镜160'产生其图像。类似地，摄像头158'沿穿过其与扫描摄像头310共享的分束镜161'的光路(O.P.)产生其图像。如下文中进一步详述，摄像头158'和310'分别在独立的可视扫描和三维扫描操作模式中使用，因此共享一条公共光路能有利地减小摄像机头66'的内部体积。摄像头156'、158'是通常与个人电脑结合使用的已知的自动聚焦型USB摄像头。自动聚焦型USB摄像头可由具有不同分辨率和聚焦特性的摄像头代替。
摄像机头66'内的三维扫描系统300的部件包括投光灯301和三维摄像头310。例如，可采用由美国科罗拉多州XIMEA Corp.of Golden公司制造的投光灯和三维摄像头。投光灯301沿穿过棱镜305的光路投射光束，该光束经由孔92'从摄像机头外壳88'射出。在本发明的一个示例性实施例中，投光灯301和三维摄像头310的朝向使得入射投射光以10度的角度α和3.94英寸(100毫米)的光路距离与摄像头310的光路汇聚。入射和汇聚光穿过形成在外壳88'内的光孔92'。为了帮助把摄像机头对位在距检查表面(例如过渡部件37)100毫米的所需距离处，与形成在摄像头外壳88'内的激光孔口93'可视相通的二极管激光器320在过渡部件37的表面上投射焦点321。当激光点在摄像头310的焦点上时，可实现100毫米的所需光路距离。通过使活节接头机构82'做活节移动而达到一活节角Φ，使摄像机头66'相对于过渡部件表面37对位。这又使摄像机头66'沿图4和图22所示的方向R相对于检查仪60的中心轴径向平动。检查系统可通过已知的反馈回路沿径向R自动定向摄像机头66'，直到激光光点321聚焦。在三维扫描程序开始之前，当实现所需的激光光点321聚焦时，停止激光320的光点投射。
如图所示的包括成对发光二极管(LED)灯162'和164'的照明系统分别与摄像机头66'的中心轴同轴并横向安装。在发电机械的内部目视检查过程中，它们为摄像头156'、158'提供照明。LED灯162'和164'可相对于摄像机头66'的中心轴处于任何所需的位置。摄像机头照明系统可使用具有所需输出强度或其它特性的LED或其它照明源，包括但不局限于稳态或频闪照明、可变或可调强度输出。当使用三维扫描系统300进行尺寸扫描时，或者当使用激光器320投射聚焦光点321时，不使用照明系统。因此，如果需要，照明系统的LED灯162'、164'和激光器320可共享公共的电源和照明控制系统(例如参见图26)。
检查仪冷却系统
优选通过在图15和25的相应实施例中示意性地示出的冷却空气管线170和加压冷却气源172(例如压缩空气)对利用摄像机头实施例66或66'的检查仪60进行外部冷却。冷却空气穿过检查仪60，从而从仪器散热，冷却空气经由检查仪外表面内的缝隙(例如摄像头口90、92、90'、92'、激光口93'、摄像头156、158、156'、158'周围的棱镜160、160'、164'、以及LED162、164、162'、164')排出。这些空隙可有效地作为冷却空气排气口。从各个冷却口排出的冷却空气有助于从检查仪60带走热量，并有助于在比未充分冷却的涡轮机30的内部温度低的摄像机头88、88'周围形成热屏障。通过这种方式，可以在涡轮机冷却至环境温度之前提前数小时把检查仪60插入到仍很热的已停机涡轮机中。通过这种方式，与使用已知的检查系统的情况相比，可提早数小时甚至数天开始检查。因此，与过去相比，能够在涡轮机的检修期中以更早的时间开始和完成检查过程，这有可能缩短维修期的总时间。
摄像头检查仪的控制和操作
在使检查仪60沿其五个运动自由度定位的同时，可对上述的五个精密运动控制伺服电动机104(Ω)、110(T)、124(θ)、124(Φ)和140(E)通电。伺服电动机具有配套的编码器，该编码器提供电动机位置信息反馈，以便由已知的运动控制系统的控制器使用。图16是与图13-15的摄像机头66结合使用的本发明的一个示例性运动控制系统的框图。在图26中示出了图21-25的摄像机头66'的对应框图。在图16和26中，共有部件和功能以相同的标号表示，并包括以下共同的操作说明。上述的检查仪60的硬件以虚线60表示，并且经由已知的通讯通道(例如多通道电缆192和相应的摄像头电缆)与控制箱180(也以虚线表示)通讯。
控制箱180包括用于为运动控制器186和运动控制器电机驱动装置188供电的第一和第二电源182、184。所有部件182-188都为针对工业运动控制系统的已知设计。运动控制器186向运动控制器电机驱动装置188发出命令，用于为检查仪60的伺服电动机104(Ω)、110(T)、124(θ)、124(Φ)和140(E)通电和使它们反向转动。为了简便起见，所有这些电动机都统称为“伺服电动机”。各个伺服电动机具有配套的编码器，该编码器产生指示其相应运动范围内的检查仪位置的信号。例如，与伺服电动机104配套的编码器产生指示延伸管部分62的总体转动位置(Ω)的转动位置信号。来自于每个编码器的位置信号信息由运动控制器186使用。运动控制器186把各个电动机编码器信号与检查仪60的空间位置关联起来。数字灯光控制器190控制LED 162、164或162'、164'的照度输出和开/关(包括频闪功能，若适用)、三维扫描系统300的条形投光灯310、以及聚焦光点产生激光器320。数字灯光控制器190还与运动控制器186和主机控制器200通讯。运动控制器186还控制进入并流过检查仪60的冷却空气流量，例如流出冷却口174的流量。
运动控制器186具有可选的无线通讯能力194。硬接线数据通道198(例如传送符合以太网协议的通讯信号的电缆)与主机控制器200通讯。一种示例性的主机控制器200是具有内部存储容量和根据需要配备的外部存储器202的个人电脑。主机控制器计算机200还从摄像头156/156'(USB Camera1)、摄像头158/158'(USB Camera 2)和三维扫描系统摄像头310接收图像数据并对图像数据进行处理。使用已知的图像处理软件对三维扫描系统摄像头310的图像数据进行处理，以产生与被扫描表面(例如图4和图21的过渡部件37的被扫描表面)相关的尺寸数据。一种示例性的三维扫描图像处理软件是“MeshLab”开源软件包，该软件包可通过互联网从意大利国家科研委员会的视觉计算实验室下载。另一个示例性三维扫描图像处理软件的来源是美国北卡罗来纳州的Geomagic of Research Triangle Park。主机控制器计算机200可在存储器202中存档或存储原始图像数据或处理后的图像数据。例如可通过操纵杆204和/或HMI观察/触摸屏206在人的指令和控制下定位检查仪60。可通过HMI观察屏206查看来自于摄像头156/156'、158/158'和310的相应可视和重建尺寸图像，或者经由已知的通讯通道把图像传送至其它的图像观察或数据处理系统。
可选地，计算机200可具有无线通讯能力，例如与其它计算机通讯，包括带有HMI的平板电脑210。图17示出了一种用于控制检查仪60的位置的示例性平板电脑HMI显示屏，它包括Camera 1图像显示区212、Camera 2图像显示区214、探头位置信息显示区216、以及HMI控制介面218。平板电脑210可具有与运动控制器186直接通讯的能力，而无需通过主机控制器计算机200通讯。
轮叶/导叶检查仪
图18-20中示出了一个轮叶/导叶检查仪220实施例。此实施例特别适合于在燃气轮机30的涡轮段38的转动轮叶和固定导叶列之间的有限空间内进行检查。图18示出了分别安装到第1列的检查口50和第2列的检查口52上的一对检查仪220。但是，检查组可选择把一台检查仪220安装到选定的检查口上，或者在检查过程中把两台以上的检查仪220同时安装到涡轮机30上。类似地，检查组还可选择在任何检查过程中在有或者没有检查仪220实施例的条件下同时操作检查仪60实施例中的一个或多个。
如图19和图20所示，检查仪220实施例通过安装用法兰222安装到燃气轮机的检查口(在此为第1列的检查口50)。带有配套的伺服电动机和编码器的直线驱动装置224按伸缩延伸位置运动自由度T移动检查仪。带有配套的伺服电动机和编码器的转动驱动装置226按摄像头转动/平扫运动自由度θ转动检查仪。内窥仪228机械结合至直线驱动装置224和转动驱动装置226，并具有摄像机头230，摄像机头230在其视野(FOV)内捕获图像。摄像机头230包括枢转棱镜232，枢转棱镜232按活节运动自由度的运动由配套的伺服电动机和编码器实现。内窥仪228为已知构造，并包括光纤透镜234和辅助外部照明装置(未示出)，该辅助外部照明装置发光并把摄像机头视野内的图像传送至摄像头336。摄像头236可为结合至如图16所示的运动控制系统的自动聚焦型USB摄像头。检查仪220沿其运动自由度Φ、θ和T的总体运动控制和定位以及摄像头的图像捕获按上述的检查仪实施例50的说明中所述的方式进行。
检查仪220包括外部冷却系统，该外部冷却系统用于在涡轮机30的冷却阶段中当涡轮段30仍处于约150℃以下的较高温度时进行检查工作。如上文的检查仪实施例50的说明中所述，该冷却系统包括平行于内窥仪228或在内窥仪228内延伸的空气管线170，该空气管线经由一个或多个冷却空气排气口(例如摄像机头230周围的排气口)排出从冷却空气源获得的冷却空气。
当涡轮机转子在盘车模式中转动时，利用轮叶/导叶检查仪220实施例内的三个运动自由度Φ、θ和T足以获得给定叶列内的所有旋转涡轮机轮叶的工作面和背面的完整图像。例如，在图18中，可通过布置在检查口50中的检查仪220来检查第1列涡轮机轮叶44中的每一个的工作面。当每个轮叶在摄像机头230的视野内旋转时，相应的控制系统会捕获其图像。当涡轮机30处于盘车模式中时，在转子40转动的过程中，可获得一系列轮叶图像。单个摄像机头230的视野可能无法捕获涡轮机叶片上的待研究区域的整个径向长度的图像。通过重新定位摄像机头的倾角Φ或沿T自由度插入/缩回内窥仪228，可沿轮叶或导叶长度在径向上重新定位摄像头视野。可对在不同的轮叶/导叶径向位置捕获的图像进行合成，以产生整个轮叶的合成图像。类似地，可按与前缘情况中相同的方式把检查仪220置于涡轮机检查口52中，从而捕获第1列中的每个轮叶44的后缘的图像。
示例性涡轮机检查程序
本发明的摄像头检查系统提供无需人工干预地相对于涡轮机(例如燃气轮机)的待研究区域自动定位检查摄像头的视野并捕获图像的能力。在为系统提供检查仪定位序列信息后，不同的检查组可重复后续的检查，而无需考虑他们的检查仪定位技艺或检查速度如何。与已知的检查程序相比，能够更快地完成自动化检查，并且能降低人为误差的可能性。下面将参照一部示例性工业燃气轮机的检查来进一步说明本发明的检查方法。
通过把本发明的检查仪实施例安装在选定的检查口上，并把所有受控运动定向至初始化或“起始”位置，可获得检查仪定位序列信息。检查人员利用操纵杆或触摸屏平板电脑等装置通过控制系统的HMI经由记录在控制系统控制器和/或主计算机中的涡轮机内导航路径导引检查仪。导航路径的选择使得检查仪的摄像机头视野处于待研究区域中，而不会导致检查仪与涡轮机内部部件发生不应有的撞击。
控制系统保留首次人工控制检查时获得的导航路径信息，并在将来对同一部涡轮机或具有相同内部结构的其它涡轮机进行检查的过程中重复该检查仪定位序列。例如，可在一台测试涡轮机上执行导航路径序列，并把该序列传送至其它远程地点，以备检查组用于检查位于该处的相同结构的燃气轮机。在现场，检查组可能担心不同的燃气轮机与原燃气轮机的内部结构可能有所差异。现场检查组可采用就地手动操作的方式逐步核查存储的导航路径，以适应对现场安装的涡轮机进行检查所需的任何路径变化，或者可选择编制专用于现场位置的涡轮机的新导航路径。
可替代地，可在虚拟空间中由检查人员在模拟涡轮机内模拟导航路径，从而确定导航路径，并记录路径，以备后续在实际涡轮机检查中使用。作为另一种可替代方式，可使用检查仪的检查模拟程序准备推荐的检查导航路径，以备检查人员审核和批准。
自动或手动控制的导航路径序列可把三维扫描系统的摄像机头66'的视野从一个被研究位置移动至另一个被研究位置。例如，如图4所示，检查仪60可附到燃烧室喷嘴口36上，从而检查系统可使用摄像头156'和/或158'捕获并记录燃烧室和过渡段37的内部部件的可视图像，优选与照明系统162'、164'的照明结合使用。除了可视图像，还可使用摄像机头66'内的三维扫描系统300获得三维扫描数据。可视图像数据和三维扫描数据都可合成为合成图像。
当处于某个导航路径位置时，可以重新定位摄像机头66'，以便从不同于参考位置的摄像头视野获得图像信息：例如，可沿轴向把摄像机头66'插入到所需的参考位置，然后使摄像机头在过渡段37的整个内圆周或任何所需的圆周段的周围转动/平扫360度。可以对从同一个参考点获得的不同可视和/或三维扫描图像进行合成，以获得结构元件的合成视图或“拼接”视图，或者虚拟“漫游”涡轮机内部的任何或所有部分。
也可以把涡轮机部件的待研究区域在固定摄像机头的视野中移动，而不是把检查仪的摄像机头视野从一个位置移动至另一个位置。例如，插入在轮叶和导叶之间的检查仪可捕获在摄像头视野内转动的每个轮叶的图像，而不论涡轮机是处于盘车模式还是操作人员在摄像头前连续地手动“推碰”每个轮叶。
虽然在本文中详细示出和说明了结合有本发明的教导的多种实施方式，但是本领域技术人员能够轻易地设计出仍结合有这些揭示内容的许多不同的其它实施方式。例如，涡轮机内部部件的“光学图像”可通过可见光谱或红外光谱获得。检查仪的运动自由度不一定限于由伺服电动机104(Ω)、110(T)、124(θ)、124(Φ)和140(E)实现的那些示例性自由度。检查仪的运动不一定必须由伺服电动机实现，并且可包括已知的可替代气动运动控制系统或其它运动控制系统。

Claims (20)

1.一种用于对涡轮机进行内部三维扫描检查的系统，包括：
用于附到涡轮机检查口上的底座，
具有可延伸的细长本体的检查仪，该本体限定出中心轴，具有以可转动方式结合至所述底座的近端以及用于插入在涡轮机检查口中的远端；
摄像头外壳，该摄像头外壳限定出中心轴，用于插入在涡轮机检查口中，并具有：
结合至检查仪远端的近端，
远端，和
结构光三维扫描器，该扫描器具有用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头。
2.如权利要求1所述的系统，摄像头外壳还包括用于为三维扫描器投射距离参考聚焦光点的激光器。
3.如权利要求1所述的系统，还包括还具有照明源的摄像头外壳和能够在第二摄像头光路中捕获图像的第二摄像头。
4.如权利要求3所述的系统，还包括：
分束镜，把矩阵摄像头和第二摄像头的光路光耦合为大致侧向对正摄像头外壳中心轴的共享光路；和
棱镜，光耦合至投光灯，用于沿与摄像头外壳中心轴大致侧向对正的光路投射光子。
5.如权利要求4所述的系统，还包括第三摄像头，该第三摄像头能够沿与摄像头外壳中心轴大致平行的第三摄像头光路捕获图像。
6.如权利要求5所述的系统，还包括LED照明源，所述LED照明源分别处于摄像头外壳远端和侧向圆周上，用于有选择性地照亮第二和第三摄像头光路。
7.如权利要求6所述的系统，还包括：
用于为三维扫描器投射距离参考聚焦光点的激光器；和
控制系统，所述控制系统结合至三维扫描器、第二和第三摄像头、LED照明源和激光器，用于无需人工干预地自动捕获涡轮机的待研究内部表面的摄像头图像。
8.如权利要求6所述的系统，还包括：
用于为三维扫描器投射距离参考聚焦光点的激光器；和
控制系统，所述控制系统结合至检查仪、三维扫描器、第二和第三摄像头、LED照明源和激光器，用于无需人工干预地沿涡轮机内的预定导航路径把检查仪和各个摄像头光路自动定位至待研究的内部表面，捕获其中的摄像头图像。
9.如权利要求8所述的系统，还包括：
结合至控制系统的第一活节接头，该第一活节接头具有：
第一活节接头近端，以可转动的方式结合至检查仪远端，能够有选择性地绕检查仪本体中心轴转动，和
第一活节接头远端，结合至摄像头外壳近端，能够相对于检查仪本体中心轴径向位移。
10.如权利要求1所述的系统，还包括控制系统，该控制系统结合至三维扫描器，用于无需人工干预地自动捕获涡轮机的待研究内部表面的摄像头图像。
11.如权利要求1所述的系统，还包括：
控制系统，结合至检查仪和三维扫描器，用于无需人工干预地沿涡轮机内的预定导航路径把检查仪和矩阵摄像头光路自动定位至待研究的内部表面，并捕获其中的矩阵摄像头图像。
12.如权利要求11所述的系统，还包括：
结合至控制系统的第一活节接头，该第一活节接头具有：
第一活节接头近端，以可转动的方式结合至检查仪远端，能够有选择性地绕检查仪本体中心轴转动，和
第一活节接头远端，结合至摄像头外壳近端，能够相对于检查仪本体中心轴径向位移。
13.如权利要求1所述的系统，还包括：
第一活节接头，该第一活节接头具有：
第一活节接头近端，以可转动的方式结合至检查仪远端，能够有选择性地绕检查仪本体中心轴转动，和
第一活节接头远端，结合至摄像头外壳近端，能够相对于检查仪本体中心轴径向位移。
14.如权利要求13所述的系统，还包括：
具有处于近端和远端之间的延伸部分的检查仪；
总体转动驱动装置，用于使与其结合的检查仪绕中心轴转动；
检查仪延伸驱动装置，用于使与其结合的所述延伸部分平移；
第一活节驱动装置，用于使结合至活节接头的摄像头外壳中心轴相对于检查仪中心轴做活节运动；和
控制系统，结合至总体转动驱动装置、检查仪延伸驱动装置、第一活节驱动装置和结构光三维扫描器，用于沿涡轮机内的导航路径把检查仪和矩阵摄像头光路定位至待研究的内部区域，以便有选择性地捕获其中的相应摄像头图像。
15.一种用于对涡轮机进行内部三维扫描检查的系统，包括：
用于附到涡轮机检查口上的底座；
具有可延伸的细长本体的检查仪，该本体限定出中心轴，具有结合至所述底座的近端以及用于插入在涡轮机检查口中的远端；
第一活节接头，该第一活节接头具有：
第一活节接头近端，以可转动的方式结合至检查仪远端，能够有选择性地绕检查仪本体中心轴转动，和
第一活节接头远端，能够相对于检查仪本体中心轴径向位移；
摄像头外壳，限定出中心轴，用于插入在涡轮机检查口中，并具有：
结合至第一活节接头远端的近端，
远端，和
结构光三维扫描器，该扫描器具有用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头，
第一摄像头，结合至摄像头外壳，能够沿大体平行于摄像头外壳中心轴的第一摄像头光路捕获图像，和
第二摄像头，结合至摄像头外壳，能够沿大体上侧向对正摄像头外壳中心轴的第二摄像头光路捕获图像；
第一活节驱动装置，用于使结合至第一活节接头的摄像头外壳中心轴径向地并平行于检查仪中心轴做活节运动；和
控制系统，结合至第一活节驱动装置、结构光三维扫描器、以及第一和第二摄像头，用于沿涡轮机内的导航路径把检查仪和各个摄像头光路定位至待研究的内部区域，并有选择性地捕获其中的相应摄像头图像。
16.一种用于对涡轮机进行内部尺寸测量检查的方法，包括：
提供三维(3D)扫描系统，该扫描系统具有：
用于附到涡轮机检查口上的底座，
具有可延伸的细长本体的检查仪，该本体限定出中心轴，具有以可转动方式结合至所述底座的近端以及用于插入在涡轮机检查口中的远端；
摄像头外壳，该摄像头外壳限定出中心轴，用于插入在涡轮机检查口中，并具有：
结合至检查仪远端的近端，
结构光三维扫描器，该扫描器具有用于在涡轮机内部的待研究检查表面上投射光子带的条形投光灯，以及具有用于捕获投射在所述检查表面上的反射光子的图像的光路的矩阵摄像头；
把所述底座附到涡轮机检查口上；
把检查仪和摄像头外壳插入到涡轮机检查口中；
沿导航路径定位检查仪和摄像头外壳，在待研究的检查表面上投射光子带，并捕获其中的矩阵摄像头图像，以检查涡轮机；以及
利用矩阵摄像头图像确定被检查的涡轮机的内部尺寸测量值。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：
提供一控制系统，该控制系统结合至检查仪和摄像头外壳，用于无需人工干预地沿涡轮机内的预定导航路径自动定位检查仪和矩阵摄像头光路，并捕获其中的矩阵摄像头图像；
把导航路径提供给控制系统；以及
使用控制系统无需人工干预地沿导航路径自动定位检查仪和矩阵摄像头光路，并捕获其中的矩阵摄像头图像，以检查涡轮机。
18.如权利要求17所述的方法，还包括使用捕获的矩阵摄像头图像构建被检查涡轮机的有尺寸虚拟图像。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
摄像头外壳还具有照明源和能够沿第二光路捕获图像的第二摄像头；
有选择性地激活照明源；以及
捕获第二摄像头图像。
20.如权利要求19所述的方法，还包括：
提供一控制系统，该控制系统结合至检查仪和摄像头外壳，用于无需人工干预地沿涡轮机内的预定导航路径自动定位检查仪和矩阵摄像头光路，并捕获其中的矩阵摄像头图像；
把导航路径提供给控制系统；
使用控制系统无需人工干预地沿导航路径定位检查仪和矩阵摄像头光路，并按任何次序自动捕获矩阵摄像头图像或第二摄像头图像或同时捕获这两种图像，以检查涡轮机；以及
使用捕获的图像构建被检查涡轮机的有尺寸虚拟图像。
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