DE102021120899A1 - Verfahren zum abbilden einer oberfläche einer strömunsmaschine und detektieren einer schädigung - Google Patents

Verfahren zum abbilden einer oberfläche einer strömunsmaschine und detektieren einer schädigung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbilden einer Oberfläche (21) in einem Innenraum (11) einer axialen Strömungsmaschine (1), wobei die Oberfläche (21) mit einem Aufnahmegerät (9) in einer Sequenz (45) erfasst wird, nämlich- in einem jeweiligen Zeitpunkt (t1-t3) mit dem Aufnahmegerät (9) nur einen Teilbereich (31.1-31.3) erfasst, also nur ein Teilbild (20.1-20.3) der Oberfläche (21) erstellt wird;- das Aufnahmegerät (9) und die Oberfläche (21) relativ zueinander bewegt werden, sodass im Zeitverlauf unterschiedliche Teilbereiche (31.1-31.3) der Oberfläche (21) erfasst, also unterschiedliche Teilbilder (20.1-20.3) erstellt werden, und wobei die Teilbilder (20.1-20.3) durch Stitching (64) zu einem Bild (40) der Oberfläche (21) zusammengesetzt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbilden einer Oberfläche in einem Innenraum einer Strömungsmaschine, sowie zum Detektieren einer Schädigung in der Oberfläche.
  • Stand der Technik
  • Eine axiale Strömungsmaschine gliedert sich funktional in Verdichter, Brennkammer und Turbine, wobei im Falle eines Flugtriebwerks angesaugte Luft im Verdichter komprimiert und in der nachgelagerten Brennkammer mit hinzugemischtem Kerosin verbrannt wird. Das entstehende Heißgas, eine Mischung aus Verbrennungsgas und Luft, durchströmt die nachgelagerte Turbine und wird dabei expandiert. Die Turbine und der Verdichter sind in der Regel jeweils mehrstufig aufgebaut, wobei eine jeweilige Stufe einen Stator und einen Rotor umfasst. Die Statoren und Rotoren sind dabei jeweils aus einer Mehrzahl umlaufend aufeinanderfolgender Schaufeln aufgebaut, die je nach Anwendung von dem Verdichter- bzw. dem Heißgas umströmt werden.
  • Im Zuge der Benutzung kann es zu Beschädigungen, also zu Schadstellen an verschiedenen Bauteilen kommen. Besonders gefährdet und sicherheitsrelevant können die im Gaskanal angeordneten Bauteile sein, beispielsweise die Schaufelblätter selbst oder auch die inneren und äußeren Laufflächen und Gaskanalplatten. Diese Bauteile werden vielfach mit Schutzbeschichtungen versehen, die bspw. im Laufe der Benutzung angegriffen werden bzw. verschleißen können, etwa abrasiv oder thermisch etc.. In der Untersuchung einer solchen Oberfläche im Zuge einer Triebwerksrevision kann ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet liegen, im Allgemeinen soll der Gegenstand aber hierauf nicht beschränkt sein.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Abbilden einer Oberfläche in einem Innenraum einer axialen Strömungsmaschine und ein vorteilhaftes Verfahren zum Detektieren, sowie bevorzugt auch Quantifizieren einer Schädigung in der Oberfläche anzugeben.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem Abbildungsverfahren gemäß Anspruch 1, sowie dem Verfahren zur Schädigungsdetektion gemäß Anspruch 9 gelöst. Die Abbildung der Oberfläche erfolgt mit einem Aufnahmegerät, das dafür bspw. je nach Position der Oberfläche von axial vorne oder hinten (z. B. Frontstufe Niederdruckverdichter oder letzte Stufe Niederdruckturbine) oder vorzugsweise über gesonderte Zugänge (BSI Ports) in den Gaskanal eingebracht werden kann. Mit dem Aufnahmegerät wird die Oberfläche dann in einer Sequenz aufgenommen, wobei das Aufnahmegerät in einem jeweiligen Zeitpunkt nur einen Teilbereich, also nicht die gesamte Oberfläche erfasst. Dementsprechend wird jeweils nur ein Teilbild erstellt, also nur der jeweilige Teilbereich abgebildet. Im Zeitverlauf werden das Aufnahmegerät und die Oberfläche jedoch relativ zueinander bewegt, also in unterschiedliche Relativpositionen gebracht. In diesen werden unterschiedliche Teilbereiche der Oberfläche erfasst, die Teilbilder bilden also unterschiedliche Teilbereiche ab. Die so erfassten Teilbilder werden durch Stitching zu einem größeren Bild bzw. Gesamtbild der Oberfläche zusammengesetzt, die im Zuge der Erfassung sequenziell aufgenommenen Teilbereiche liegen dann also in einem Bild als nebeneinander bzw. überlappende Bildbereiche vor.
  • Vereinfacht zusammengefasst wird die Oberfläche nicht mit einer einzigen Aufnahme, sondern im Zeitverlauf erfasst, wird also gewissermaßen eine Videoaufnahme der Oberfläche erstellt. Deren Einzelbilder, also die jeweils nur einen Teilbereich der Oberfläche abbildenden Teilbilder, werden danach zu einer Fläche zusammengesetzt. Im Vergleich zu einer direkten Auswertung der Videoaufnahme kann dies bspw. eine objektivere Bewertung erlauben, weil einzelne Oberflächenbereiche, in denen bspw. eine Schädigung oder allgemein Abweichung von einer gewünschten Oberflächenerscheinung vorliegen kann, im Verhältnis zur größeren bzw. Gesamtfläche objektiver eingeordnet werden können. Dies gilt im Allgemeinen auch bei einer Sichtkontrolle durch ein Bedienungspersonal, insbesondere aber bei einer weiter automatisierten Auswertung.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen Verfahrens- und Verwendungs- bzw. Vorrichtungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
  • Das Stitching der Teilbilder ist ein computerimplementiertes Verfahren, dieser Verfahrensschritt wird also rechnerbasiert ausgeführt. Dies kann bspw. mit einem externen Computer erfolgen, in den die Sequenz der Teilbilder (das „Video“) nach der Erfassung eingelesen wird. Andererseits können eine Steuereinheit des Aufnahmegeräts und das rechnerbasierte Stitching aber auch integriert ausgeführt sein, können die Teilbilder also bspw. direkt dem Stitching zugeführt werden, während die Aufnahme erstellt wird. Unabhängig von diesen Details kann das Stitching insbesondere ein Zusammenrechnen der Teilbilder, also der Überlappbereiche umfassen. Dies kann mit einer kommerziell oder auch frei verfügbaren Stitching-Software erfolgen, bspw. AutoStitch (mit dem Algorithmus SIFT) oder mit Open Source Algorithmen wie z. B. Oriented FAST and rotated BRIEF (ORB), was dann bspw. auch als kombiniertes Tool für die Merkmalsverfolgung genutzt werden kann.
  • Wie bereits erwähnt, wird mit dem vorliegenden Verfahren bevorzugt eine dem Gaskanal zugewandte Oberfläche abgebildet bzw. ist das Aufnahmegerät für die Aufnahme im Gaskanal angeordnet. Als Aufnahmegerät kann ein Endoskop vorgesehen sein, das im Allgemeinen auch starr sein kann, bevorzugt jedoch flexibel ausgebildet ist, insbesondere ein Videoendoskop. Im Allgemeinen kann die Oberfläche bspw. auch in der Brennkammer liegen, bevorzugt ist sie jedoch in einer Triebwerksstufe angeordnet, entweder der Turbine oder insbesondere des Verdichters, insbesondere Hochdruckverdichters. Bevorzugt kann die Oberfläche von einer Beschichtung gebildet werden, insbesondere einer thermischen Schutzbeschichtung.
  • Die Oberfläche kann bevorzugt eine den Gaskanal radial begrenzende Wandfläche sein, die um die Längsachse der Strömungsmaschine z. B. zumindest dreh- oder bevorzugt rotationssymmetrisch ist. Letzteres kann bspw. hinsichtlich der Komplexität bzw. des Rechenaufwands beim Zusammensetzen der Teilbilder von Vorteil sein, andererseits kann speziell eine solche (teilweise) umlaufende Oberfläche ansonsten nur bedingt oder gar nicht mit einer einzigen Aufnahme erfasst werden. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Oberfläche um eine Lauffläche der Triebwerkstufe handeln, entlang welcher im Betrieb die Schaufeln streifen, insbesondere um eine den Gaskanal nach radial innen begrenzende Rotortrommel.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche für das Relativbewegen in einem ortsfesten Koordinatensystem betrachtet bewegt, wobei das Aufnahmegerät bevorzugt ruht (im ortsfesten Koordinatensystem betrachtet nicht bewegt wird). Die Oberfläche kann insbesondere mit einer Drehbewegung um eine Längsachse der Strömungsmaschine, die mit einer Rotationsachse von deren Rotorstufen zusammenfällt, bewegt werden. Es kann also bspw. die Lauffläche um die Längsachse gedreht und damit sukzessive an dem Aufnahmegerät bzw. dessen Erfassungsbereich vorbeigeführt werden, der bspw. im Falle der Rotortrommel nach radial innen gerichtet ist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung werden während der Relativbewegung Positionsdaten zu den Relativpositionen erfasst, kann also der Datensatz eines jeweiligen Teilbildes um die Daten zu der entsprechenden Relativposition von Aufnahmegerät und Oberfläche im Zeitpunkt der Aufnahme ergänzt werden. Diese Positionsdaten können dann beim Zusammensetzen der Teilbilder genutzt werden, können also die Zuordnung vereinfachen, an welcher Stelle des zusammengesetzten Bildes sich ein jeweiliges Teilbild einfügt. Im bevorzugten Fall der Drehbewegung um die Längsachse kann es sich bei den Positionsdaten um Drehwinkel handeln, sodass die Teilbilder dann in der Abfolge ihrer Drehwinkel zusammengesetzt werden können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Zusammensetzen der Teilbilder mithilfe einer Merkmalsextraktion und -verfolgung (Feature Tracking), werden also in den Teilbildern optische Merkmale identifiziert und in anderen Teilbildern abgeglichen, also über die Teilbilder hinweg verfolgt. Bei diesen Merkmalen kann es sich bspw. um Kanten bzw. Ecken oder bspw. auch um durch eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit (Textur o. ä.) von der umgebenden Oberfläche differenzierte Bereiche handeln. Im Einzelnen kann das Feature Tracking bspw. nach der ORB-, SIFT oder SURF-Methodik erfolgen, die als Tools bspw. in der Bildverarbeitungs-Bibliothek OpenCV verfügbar sind. Das Zusammensetzen mittels Feature Tracking kann eine Alternative zum Rückgriff auf die Positionsdaten sein, bevorzugt können die beiden jedoch miteinander kombiniert werden.
  • In bevorzugter Ausgestaltung werden vor dem Stitching zumindest einige Teilbilder durch eine Koordinatentransformation angepasst, werden also die Teilbilder durch die Umrechnung mit einem Transformationsparameter geometrisch aneinander angeglichen. Hinsichtlich des Ablaufs kann also nach dem Feature Tracking in den Teilbildern eine Bildregistrierung erfolgen, bevor die Teilbilder dann durch das Stitching zusammengesetzt werden. Die Bildregistrierung kann bspw. nach der Brute-Force- oder FLANN-Methodik erfolgen, z. B. mit unter OpenCV verfügbaren Tools. Generell kann eine Vorverarbeitung der Bilder variierende Umgebungsbedingungen wie z. B. Kameraposition und auch Beleuchtung kompensieren und so die Anwendung der Algorithmik robuster machen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bzw. ist das zusammengesetzte Bild auf eine Ebene abgebildet, es ist also plan. Dies kann im Allgemeinen auch nach dem Zusammensetzen erfolgen, bevorzugt werden jedoch bereits Teilbilder jeweils auf eine Ebene abgebildet und danach durch das Stitching zusammengesetzt. Im Falle der dreh- bzw. rotationssymmetrischen Oberfläche, die während der Aufnahme bspw. um die Längsachse gedreht werden kann (siehe vorne), wird die zylindrische also in eine plane Form übergeführt, bildlich gesprochen kann also bspw. die Oberfläche der Rotortrommel „abgerollt“ werden. Alternativ können die Teilbilder aber bspw. auch auf die zylindrische Form transformiert werden, um mögliche Verzerrungen zu berücksichtigen bzw. zu verringern.
  • Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Detektionsverfahren, bei welchem eine Oberfläche in einem Innenraum der Strömungsmaschine zunächst in einer vorliegend offenbarten Weise abgebildet und dann das aus den Teilbildern zusammengesetzte Bild auf eine Schädigung hin untersucht wird. Die Schädigung kann dabei eine oder auch mehrere Schadstellen umfassen, ist also nicht zwingend zusammenhängend, sondern kann auch in verschiedenen Teilbereichen vorliegen. Auch in Abhängigkeit von der Art der Oberfläche und der Benutzung kann es sich bspw. um Abplatzer, Risse oder auch Verfärbungen handeln.
  • Wie eingangs dargelegt, kann das sequenzielle Erfassen der Oberfläche in Form eines Videos in Teilbildern in Verbindung mit dem Stitching bei der Schadensdetektion unter anderem aufgrund der Objektivierbarkeit von Vorteil sein. Es lässt sich so auch eine an sich nicht „auf einen Blick“ zugängliche Oberfläche im Gesamten betrachten, was eine bessere Einordnung der Schädigung erlauben kann, bspw. hinsichtlich Schädigungsanteil bzw. Schädigungsausmaß und auch -position.
  • Besonders vorteilhaft kann die Anwendung bei einer Schutzbeschichtung sein, insbesondere einer thermischen Schutzbeschichtung. Hierbei muss nicht zwingend jeder Schädigungsgrad zu einer Komplettrevision der Strömungsmaschine, insbesondere des Flugtriebwerks führen, sondern kann eine solche bspw. erst veranlasst werden, wenn ein bestimmter Schwellwert, also ein definierter Flächenanteil überschritten wird. Hier kommen die Genauigkeit und Objektivierung vorteilhaft zum Tragen, weil einerseits ein sicherheitsrelevantes Schädigungsmaß erkannt, andererseits aber auch nicht grundlos eine Komplettrevision veranlasst wird.
  • Im Allgemeinen ist bspw. auch eine Anwendung im Zuge der Erstherstellung der Strömungsmaschine, insbesondere des Flugtriebwerks denkbar. Das Abbildung- bzw. Detektionsverfahren kann bspw. bei einer abschließenden Qualitätskontrolle vor Auslieferung erfolgen, das zusammengesetzte Bild lässt sich zu Dokumentationszwecken auch gut verwahren und kann bspw. später als Referenz genutzt werden (einfacher als z. B. ein Video). In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Abbildung bzw. Detektion im Zuge einer Revision der Strömungsmaschine, insbesondere des Flugtriebwerks. Es wird also nach einer bestimmten Anzahl Betriebsstunden die Oberfläche abgebildet und überprüft, wobei in Abhängigkeit davon dann auch über das weitere Vorgehen entschieden werden kann (weiterer Betrieb oder Komplettrevision).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das durch Stitching zusammengesetzte Bild der Oberfläche mittels eines künstlichen neuronalen Netzes untersucht, erfolgt die Schadensdetektion also durch oder mithilfe eines entsprechend trainierten Algorithmus (maschinelles Lernen). Hierbei kann bspw. ein Convolutional Neural Network (CNN) Anwendung finden, also ein zur maschinellen Bildverarbeitung besonders geeignetes neuronales Netz (z. B. mit Encoder-Decoder-Struktur). Hierbei kann auf an sich bekannte, kommerzielle oder frei erhältliche Netzwerkarchitekturen und Trainingsmethoden zurückgegriffen werden (vgl. bspw. Li, Hanchao, et al. „Pyramidattention networkfor semantic segmentation.“ ar Xivpreprint arxiv: 18 05.10180 2018 und He, Kaiming, et al. „Deep residual learningfor image recognition.“ Proceedings ofthe IEEE conference on computer vision andpattern recognition. 2016). Nach einem Training mit entsprechenden Bilddaten kann das Netzwerk dann bspw. auch eine Beschädigung von einer Verschmutzung oder (unkritischen) Verfärbung unterscheiden. Mit der Auswertung durch eine entsprechend trainiertes künstliches neuronales Netz (insbesondere CNN) kann z. B. eine hohe Genauigkeit bei der Schadenssegmentierung erreicht werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird aus dem zusammengesetzten Bild ein Flächenanteil ermittelt, den die Beschädigung in der Oberfläche einnimmt. Mittels einer pixelweisen Segmentierung der Schäden kann z.B. eine Berechnung der Schadensfläche pro Teilbild und insgesamt erfolgen. Zusammengefasst kann die Algorithmik eine Bildvorbereitung, Positionszuordnung und Segmentierung umfassen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung wird die Beschädigung klassifiziert, wobei Klassifikationskriterien bspw. das Schadensalter und/oder die Schadensausprägung und/oder die (größte) zusammenhängende Schadensfläche bzw. ihr Anteil an der Gesamtfläche sein können. Es kann bspw. auch nach Schadensart unterschieden werden, etwa eine eher flächige Abplatzung von einem Riss.
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Computerprogrammprodukts in einem vorliegend offenbarten Verfahren, insbesondere beim Stitching und der vorbereitenden Bildverarbeitung und/oder der nachfolgenden Bildauswertung durch ein neuronales Netzwerk.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
  • Im Einzelnen zeigt
    • 1 eine Strömungsmaschine, nämlich Flugtriebwerk in einem schematischen Axialschnitt;
    • 2 eine Oberfläche in einem Innenraum der Strömungsmaschine gemäß 1 in einer schematischen Radialansicht;
    • 3 eine Prinzipskizze zum erfindungsgemäßen Vorgehen bei der Abbildung und Schadensdetektion in einer Oberfläche gemäß 2;
    • 4 ein Flussdiagramm als Übersicht der bei der Abbildung und Schadensdetektion vorgenommenen Verfahrensschritte.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, konkret ein Mantelstromtriebwerk, in einem Axialschnitt. Die Strömungsmaschine 1 gliedert sich funktional in Verdichter 1a, Brennkammer 1b und Turbine 1c. Sowohl der Verdichter 1a als auch die Turbine 1c sind jeweils aus mehreren Stufen aufgebaut. Jede der Stufen setzt sich aus einem Stator 5 und einem Rotor 6 zusammen. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet den Gaskanal, also den Verdichtergaskanal im Falle des Verdichters 1a bzw. den Heißgaskanal im Falle der Turbine 1c. Im Verdichtergaskanal wird die angesaugte Luft komprimiert, sie wird dann in der nachgelagerten Brennkammer 1b mit hinzugemischten Kerosin verbrannt. Das Heißgas durchströmt den Heißgaskanal und treibt dabei die Rotoren 6 an, die um die Längsachse 2 rotieren.
  • Der vorliegende Gegenstand richtet sich insbesondere auf die Revision eines solchen Triebwerks, also eine Untersuchung nach einer bestimmten Betriebsdauer. Dies kann am zusammengebauten und am Flugzeug befindlichen Triebwerk erfolgen, wozu bspw. für eine Untersuchung im Verdichterbereich wie hier schematisch dargestellt durch eine spezielle Endoskopöffnung radial ein Aufnahmegerät 9, nämlich ein Endoskop 10 in den Innenraum 11, vorliegend also den Verdichtergaskanal eingebracht und fixiert wird.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung ein auf diese Weise aufgenommenes Teilbild 20 von einer Oberfläche 21, vorliegend einer den Gaskanal 7 nach radial innen begrenzenden Lauffläche 23. Die Blickrichtung liegt radial, von außen nach innen. Zu erkennen sind ferner Schaufelblätter 25, die im Betrieb von dem Verdichtergas umströmt werden und entlang der Lauffläche 23 streifen. Insgesamt hat die Oberfläche 21, die von einer thermischen Schutzbeschichtung 28 gebildet wird, eine um die Längsachse 2 zylindrische Form, wobei in 2 nur ein Teilbereich 31 davon zu sehen ist. Bei dem vorliegenden Verfahren kann das Aufnahmegerät 9 zwischen zwei Schaufelblättern 25 (eines Stators 5) positioniert und kann die Oberfläche 21 durch Drehen des Rotors 6 darunter hinwegbewegt werden (z. B. semi-automatisiert mit einer unsteten Bewegung).
  • 3 illustriert schematisch, wie in einem jeweiligen Zeitpunkt t1-3 mit dem Aufnahmegerät 9 jeweils nur ein Teilbereich 31.1-31.3 abgebildet wird. Indem das Aufnahmegerät 9 und die Oberfläche 21 während der Aufnahme relativ zueinander bewegt werden, vorliegend die Oberfläche 21 in einem ruhenden Koordinatensystem betrachtet gedreht wird und das Aufnahmegerät 9 ruht, werden in einer Sequenz 45 von Teilbildern 20.1-20.3 unterschiedliche Teilbereiche 31.1-31.3 der Oberfläche 21 erfasst. Während der Relativbewegung werden auch Positionsdaten 46 erfasst, vorliegend Drehwinkel α13, die beim Zusammensetzen der Teilbilder 20.1-20.3, also beim Positionieren eines jeweiligen Teilbilds 20.1-20.3 an der richtigen Stelle, mit herangezogen werden. In Summe wird so ein Bild 40 der gesamten Oberfläche 21 erstellt. Dazu werden die in einem jeweiligen Zeitpunkt t1-3 von dem jeweiligen Teilbereich 31.1-31.3 erstellten Teilbilder 20.1-20.3 zusammengesetzt, werden sie nämlich durch Stitching miteinander verbunden.
  • In dem resultierenden Bild 40 kann dann bspw. eine Schädigung 50 in der Oberfläche 21 ausgewertet bzw. detektiert werden, es lässt sich insbesondere relativ präzise ihr Flächenanteil im Verhältnis zur Gesamtfläche bestimmen. In Abhängigkeit von einem Schwellwert kann dann bspw. bestimmt werden, ob ein weiterer Betrieb noch möglich ist oder das Triebwerk für eine Überholung außer Dienst genommen werden muss. Die Bildauswertung kann insbesondere mit einem künstlichen neuronalen Netz erfolgen, bspw. einem Convolutional Neural Network. Dieses wird zuvor mit entsprechenden Trainingsdaten trainiert, lernt also eine Schädigung (z. B. Abplatzer oder Riss) von Artefakten oder Residuen der Bildaufnahme (Schattenwurf etc.) zu unterscheiden.
  • 4 fasst das Vorgehen in einem Flussdiagramm 60 zusammen. Zunächst wird die Oberfläche 21 wie vorstehend geschildert erfasst 61, wird sie also in Form der Sequenz bzw. eines Videos aufgenommen. Anschließend erfolgt im Zuge einer Bearbeitung der Teilbilder eine Merkmalsextraktion und -verfolgung 62, wobei dann eine Korrespondenz der in den Teilbildern extrahierten Merkmalspunkte hergestellt wird. Zusätzlich können hierbei auch die Positionsdaten Eingang finden. Anschließend wird eine Bildregistrierung 63 vorgenommen, werden also die Teilbilder geometrisch transformiert und somit aneinander angepasst. Danach werden sie im Stitching 64 zusammengesetzt, sodass das zusammengesetzte Bild resultiert, vergleiche 3. Das resultierende Bild wird dann für eine Schadensdetektion genutzt, was mitunter unterstützt durch ein künstliches neuronales Netz 65 erfolgen kann. Alternativ zu dieser Abfolge ist auch denkbar, dass eine Schadensdetektion durch das bzw. ein neuronales Netz 65 vor der Bildbearbeitung vorgenommen wird (Merkmalsextraktion und -verfolgung 62, Bildregistrierung 63 und Stitching 64), bspw. weil im Falle einer völlig schadensfreien Oberfläche gar keine weitere Auswertung und insbesondere Quantifizierung erforderlich ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Strömungsmaschine
    1a
    Verdichter
    1b
    Brennkammer
    1c
    Turbine
    2
    Längsachse
    3
    Längsachse
    5
    Stator
    6
    Rotor
    7
    Gaskanal
    9
    Aufnahmegerät
    10
    Endoskop
    11
    Innenraum
    20
    Teilbild
    20.1-20.3
    Teilbilder
    21
    Oberfläche
    23
    Oberfläche (Lauffläche)
    25
    Schaufelblätter
    28
    Schutzbeschichtung
    31
    Teilberreich
    31.1-313
    Teilbereiche
    40
    Bild
    45
    Sequenz
    46
    Positionsdaten
    50
    Schädigung
    61
    Erfassen der Oberfläche
    62
    Merkmalsextraktion und -verfolgung
    63
    Bildregistrierung
    64
    Stitching
    65
    Neuronales Netz
    t1-t3
    Zeitpunkte
    α1-α3
    Drehwinkel

Claims (15)

  1. Verfahren zum Abbilden einer Oberfläche (21) in einem Innenraum (11) einer Strömungsmaschine (1), wobei die Oberfläche (21) mit einem Aufnahmegerät (9) in einer Sequenz (45) erfasst wird, nämlich - in einem jeweiligen Zeitpunkt (t1-t3) mit dem Aufnahmegerät (9) nur einen Teilbereich (31.1-31.3) erfasst, also nur ein Teilbild (20.1-20.3) der Oberfläche (21) erstellt wird; - das Aufnahmegerät (9) und die Oberfläche (21) relativ zueinander bewegt werden, sodass im Zeitverlauf unterschiedliche Teilbereiche (31.1-31.3) der Oberfläche (21) erfasst, also unterschiedliche Teilbilder (20.1-20.3) erstellt werden, und wobei die Teilbilder (20.1-20.3) durch Stitching (64) zu einem Bild (40) der Oberfläche (21) zusammengesetzt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Innenraum (11) ein Gaskanal (7) der Strömungsmaschine (1) und die Oberfläche (21) eine Lauffläche (23) einer Triebwerksstufe ist, wobei die Lauffläche (23) den Gaskanal (7) radial begrenzt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem, wenn das Aufnahmegerät (9) und die Oberfläche (21) relativ zueinander bewegt werden, das Aufnahmegerät (9) in einem ortsfesten Koordinatensystem betrachtet ruht und die Oberfläche (21) mit einer Drehbewegung um eine Längsachse (2) der Strömungsmaschine (1) gedreht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem, wenn das Aufnahmegerät (9) und die Oberfläche (21) relativ zueinander bewegt werden, Positionsdaten (46) zu einer jeweiligen Relativposition dem jeweiligen Teilbild (20.1-20.3) zugeordnet erfasst werden, wobei die Positionsdaten (46) beim Zusammensetzen der Teilbilder (21.1-21.3) herangezogen werden.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, bei welchem die Positionsdaten (46) Drehwinkel (α13) sind.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem für das Zusammensetzen der Teilbilder (20.1-20.3) mit einer Merkmalsextraktion und - verfolgung (62) in einem der Teilbilder (20.1-20.3) ein Merkmal festgestellt wird und andere Teilbilder (20.1-20.3) auf dieses Merkmal abgeglichen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem für das Zusammensetzen der Teilbilder (20.1-20.3) zumindest einige der Teilbilder (20.1-20.3) durch eine Koordinatentransformation (63) angepasst werden.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das zusammengesetzte Bild (40) auf eine Ebene abgebildet ist.
  9. Verfahren zum Detektieren einer Schädigung (50) in einer Oberfläche (21) in einem Innenraum (11) einer axialen Strömungsmaschine (1), bei welchem in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ein Bild (40) der Oberfläche (21) erstellt und das Bild (40) auf die Schädigung (50) hin untersucht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Oberfläche (21) von einer thermischen Schutzbeschichtung (28) gebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die Detektion der Schädigung (50) im Zuge einer Revision der Strömungsmaschine (1) erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem das Bild (40) der Oberfläche (21) mittels eines künstlichen neuronalen Netzes (65) untersucht wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welchem aus dem Bild (40) ein Flächenanteil ermittelt wird, den die Beschädigung (50) in der Oberfläche (21) einnimmt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei welchem anhand des Bilds (40) eine Klassifizierung der Beschädigung (50) erstellt wird, die sich nach zumindest einem von Schadensalter und Schadensausprägung richtet.
  15. Verwendung eines Computerprogrammprodukts, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, Teilbilder (20.1-20.3) durch Stitching (62) zusammenzusetzen, in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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