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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung
einer Anzeige von Informationen in einem Videobild auf eine Art
und Weise, die eine rasche Aufnahme und Interpretation der Informationen
ermöglicht.
Im einzelnen betrifft die Erfindung die Anzeige von Informationen,
die von der Inspektion eines Werkstücks herrühren, und insbesondere die
Anzeige von Informationen von einer Ferninspektion des Werkstücks.
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Verschiedene
Systeme oder Teile müssen periodisch
oder, wenn ein Problem vermutet wird, inspiziert bzw. überprüft werden.
Z. B. weist ein Flugtriebwerk eine Reihe von Turbinen auf, von denen jede
eine Anzahl an Turbinenschaufeln besitzt, die von Zeit zu Zeit überprüft werden
müssen.
Falls z. B. ein Flugtriebwerk einen Vogel einsaugt, kann ein Riß 110 in
einer Turbinenschaufel 106 entstehen, wie dies in 1b dargestellt
ist. Dieser Riß kann
entweder a) unbeachtlich sein, so daß keine Wartung erforderlich
ist, b) relativ klein sein, so daß der Riß unter Ausbildung eines "Übergangs" (d. h. einer aerodynamisch akzeptablen
Form) verschliffen werden kann, oder c) relativ groß sein,
so daß die
Schaufel 106 ersetzt werden muß.
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Wie
in 1a schematisch dargestellt, sind die Turbinenschaufeln 106,
die sich radial von einer Achse 104 wegerstrecken, in einem
Gehäuse 102 eingeschlossen.
Um die Inspektion der Turbinenschaufeln 106 ohne Öffnen des
Gehäuses 102 zu
erleichtern, sind eine oder mehrere Inspektionsöffnungen 108 vorgesehen.
Fernsicht-Inspektionssysteme, die
optische Instrumente wie z. B. Boreskope (Bohrungsprüfgeräte), flexible
Fiberskope und Videobild-Endoskope einschließen, werden oft zur Ferninspektion
von Turbinenschaufeln 106 verwendet. Im einzelnen weist
jedes der vorstehend erwähnten
optischen Instrumente ein Einführrohr
auf, das durch die Inspektionsöffnung 108 eingeführt werden
kann. In jedem Fall überträgt das Einführrohr ein
an seinem distalen, im Inneren des Gehäuses 102 befindlichen Ende
empfangenes Bild zu seinem proximalen Ende, das außerhalb
des Gehäuses 102 angeordnet
ist. Ein elektronisches Drehwerkzeug (wie z. B. das von Olympus
America Inc. angebotene Modell OTT) kann zum automatischen und genauen
Drehen der Turbine verwendet werden, so daß jede Turbinenschaufel 106 betrachtet
werden kann und die interessierenden Schaufeln 106 für eine spätere genauere
Inspektion markiert werden können.
Obwohl Boreskope, flexible Fiberskope und flexible Videobild-Endoskope für den Fachmann
bekannt sind, wird nachfolgend zur besseren Verdeutlichung ein kurzer Überblick über diese optischen
Instrumente gegeben.
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2a verdeutlicht
eine Seitenansicht eines starren Boreskops 200, das in
Verbindung mit einer daran befestigten Videokamera (nicht gezeigt)
als Videoquelle für
das Anzeigesystem der Erfindung verwendet werden kann. Wie aus 2a ersichtlich, weist
das Boreskop einen Körper 202,
der z. B. einen Handgriff 203 einschließen kann, sowie ein Einführrohr 204 auf.
Der Körper 202 ist
mit dem proximalen Ende des Einführrohres 204 verbunden.
Am distalen Ende des Einführrohres 204 weist
ein Kopfadapter 211 ein Linsensystem 206 mit einem
Gesichtsfeld 208 und eine Lichtaussendeeinrichtung 210 auf.
Obwohl der gezeigte Kopfadapter 211 eine 90 Grad (oder
rechtwinklige) Betrachtung vorsieht, sind andere Kopfadapter (z.
B. für
eine direkte Sicht, eine schräg
um 45 Grad nach vorne gerichtete Sicht und eine um 110 Grad nach
rückwärts gerichtete
Sicht) verfügbar,
wie dies dem Fachmann bekannt ist.
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Der
Körper 202 des
Boreskops schließt
einen Scharfeinstellungsring 214 und ein Okular 212 ein.
Das Boreskop kann auch eine Umlaufabtast-Skalenscheibe 216 aufweisen,
die dem Benutzer das Drehen (Z. B. über 370 Grad) des Einführrohres 204 bezüglich des
Körpers 202 ermöglicht.
Die Umlaufabtast-Skalenscheibe 216 schließt vorzugsweise einen
Umlaufabtastrichtungsanzeiger 218 ein, so daß der Benutzer
die Ausrichtung des Kopfadapters 211 bestimmen kann, falls
dieser z. B. durch das Gehäuse 102 von
der Sicht des Benutzers abgeschirmt ist. Der Körper 202 weist auch
vorzugsweise einen Lichtleiterverbinder 220 zur Aufnahme
von Beleuchtungslicht von einer externen Quelle auf.
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Falls
das Boreskop 200 nicht in Gebrauch ist, ist zum Schutz
der Okularoptik eine Okularmuschel 222 vorgesehen. Ein
Videoadapter 224 kann dazu verwendet werden, eine Videokamera
(nicht gezeigt) mit dem Okular 212 so zu verbinden, daß die Inspektion
bzw. Überprüfung über einen
Videomonitor möglich
ist. Die Videokamera gibt Videobilder ab, die z. B. dem National
Television Standards Committee (oder "NTSC" ),
dem Phase Alternating Line System (oder "PAL")
oder dem S-Video (oder Y-C) Standard entsprechen.
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2b zeigt
eine Querschnittsansicht eines Teils des Einführrohres 204 des starren
Boreskops 200 der 2a. Wie
zu ersehen ist, bildet eine Wand 228 einen Außenzylinder,
der die Wand 230 umgibt, die einen Innenzylinder bildet.
Der innerhalb des Innenzylinders begrenzte Raum nimmt eine Objektivlinse 206' und ein Objektivlinsensystem 226 auf,
das das Bild von der Objektivlinse 206' zum Okular 212 überträgt. Ein
zwischen Innen- und Außenzylinder ausgebildeter
Hohlraum kann zur Aufnahme von Lichtleitern, wie z. B. faseroptischen
Litzen verwendet werden. Ebenso kann ein Arbeitskanal vorgesehen
sein, durch den Sensoren und/oder Werkzeuge (Instrumente) hindurchgeführt werden
können.
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2c zeigt
eine Stirnansicht des distalen Endes des optischen Kopfadapters 211' mit direkter Sicht.
Wie in 2c gezeigt, kann um die Objektivlinse 206' ein Fenster 210' zum Durchlassen
von Licht, das von den Lichtleitern stammt, vorgesehen werden, um
das zu inspizierende Werkstück
zu beleuchten.
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3a stellt
ein flexibles Fiberskop 300 dar, das in Verbindung mit
einer daran befestigten Videokamera als Videoquelle für das Anzeigesystem
dieser Erfindung Verwendung finden kann. Wie bei dem starren Boreskop 200,
das vorstehend erläutert
wurde, weist das flexible Fiberskop 300 einen Körper 302 und
ein Einführrohr 304 auf.
Jedoch ist in diesem Fall das Einführrohr 304 flexibel
ausgestaltet, so daß dessen
distales Ende mit Hilfe einer Links/Rechts-Gelenksteuerung nach
links bzw. rechts und mit Hilfe einer Auf/Ab-Gelenksteuerung nach
oben bzw. unten gelenkt werden kann. Die Links/Rechts-Gelenksteuerung 310 kann
mittels einer Bremse 312 und die Auf/Ab-Gelenksteuerung 314 mittels
einer Bremse 316 arretiert werden. Der Körper 302 umfaßt ferner einen
Dioptrien-Einstellring 306 und
ein Okular 308. Wie bei dem vorstehend erläuterten
starren Boreskop 200 kann das Okular 308 mit einer
Okularmuschel 350 abgedeckt werden, wenn dieses nicht benutzt
wird. Ferner kann ein Adapter 320 verwendet werden, um
eine Videokamera (nicht gezeigt) mit dem Okular 308 zu
verbinden. Schließlich
ermöglicht ein
Lichtleiterverbinder 318 eine Verbindung mit einer externen
Lichtquelle.
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3b stellt
eine Querschnitts-Seitenansicht und 3c eine
Stirnansicht des distalen Endes des Einführrohres 306 des flexiblen
Fiberskops 300 der 3a dar.
Eine Wand 322 bildet einen Außenzylinder und eine Wand 340 einen
Innenzylinder. In dem Raum, der vom Innenzylinder begrenzt wird, überträgt ein Bündel von
optischen Fasern 330 ein Bild, das an seinem distalen Ende
durch eine Objektivlinse 332 fokussiert wird. Ein Lichtleiterkanal 326 und
ein Arbeitskanal 328, die zwischen dem Innen- und Außenzylinder
angeordnet sind, können
z. B. eine Beleuchtungseinrichtung sowie Sensoren und/oder Werkzeuge
(Instrumente) aufnehmen.
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4a stellt
eine Seitenansicht eines flexiblen Videobild-Endoskops 400 dar,
das als Videoquelle für
das Anzeigesystem der Erfindung verwendet werden kann. Wie bei dem
vorstehend erläuterten flexiblen
Fiberskop 300 umfaßt
das flexible Videobild-Endoskop 400 gleichfalls einen Körper 402 und ein
flexibles Einführrohr 404.
Das distale Ende des flexiblen Einführrohres 404 kann
mit Hilfe einer Links/Rechts-Gelenksteuerung 408 nach links
bzw. rechts und mit Hilfe einer Auf/Ab-Gelenksteuerung 412 nach
oben bzw. unten abgebogen werden. Die Links/Rechts-Gelenksteuerung
408 kann mittels einer Bremse 410 und die Auf/Ab-Gelenksteuerung 412 mittels
einer Bremse 414 arretiert werden. Schließlich ermöglicht ein
Lichtleiter- und Videokabel 418 über einen Verbinder 420 eine
Verbindung zu einer externen Lichtquelle und über einen Verbinder 422 eine
Verbindung mit einer Kamerasteuereinheit.
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Im
Gegensatz zu dem oben erwähnten
starren Boreskop 200 und flexiblen Fiberskop 300 weist das
Videobild-Endoskop 400 weder Scharfstell- oder Dioptrieneinstellringe
noch ein Okular auf. Dies liegt, wie oben erwähnt, darin begründet, daß das Videobild-Endoskop 400 ein
Videoausgangssignal für
eine externe Kamerasteuereinheit vorsieht. Wie insbesondere aus 4b ersichtlich
ist, die eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des
distalen Endes des Videobild-Endoskops 400 der 4a wiedergibt,
fokussiert eine Objektivlinse 450 ein Bild 458' eines in ihrem
Gesichtsfeld 456 liegenden Gegenstands 458 auf
eine Abbildungseinrichtung, wie z. B. eine ladungsgekoppelte Einrichtung
(oder kurz "CCD") 452. Die
CCD 452 (und die zugehörige Schaltung)
liefert eine Folge von analogen Wellenformen auf der Grundlage der
in jedem Element der CCD-Matrix angesammelten Ladung. Die oben erwähnte Kamerasteuereinheit
wandelt die Folge von analogen Wellenformen in Videobilder um, die
z. B. dem NTSC-, PAL- oder
S-Video-Standard entsprechen.
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Wie
dies ferner aus der perspektivischen Ansicht der 4b ersichtlich
ist, weist das distale Ende des Einführrohres des Videobild-Endoskops 400 ein Beleuchtungsfenster 432,
das Licht von einem Lichtleiter 430 durchläßt, und
einen Arbeitskanal 440 auf, der an der Öffnung 442 mündet.
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Um
dies noch einmal zu wiederholen, jedes der oben erwähnten optischen
Instrumente kann einen Arbeitskanal aufweisen, durch den ein Zerkleinerungswerkzeug
oder ein Entnahmewerkzeug (z. B. ein Magnet, eine zuziehbare Schlinge,
ein Vierdraht-Korb oder Zangen) hindurchgeführt werden können. Ferner
kann durch den Arbeitskanal ein Sensor bzw. Meßfühler, wie z. B. eine Wirbelstromsonde oder
ein Ultraschallsensor (siehe z. B. den Ultraschallsensor 600 der 6)
hindurchgeführt
werden. Solche Sonden oder Sensoren dienen der Bestätigung der
Interpretation von Videodaten. Z. B. kann ein Kontrolleur, der eine
Turbinenschaufel inspiziert, einen dunklen Abschnitt wahrnehmen,
der ein Riß oder
lediglich ein Schatten ist. Wirbelstrom- oder Ultraschallsensorausgangssignale
können
dann dazu verwendet werden, um festzustellen, ob der dunkle Abschnitt
wirklich ein Riß oder
lediglich ein Schatten ist.
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Aus
den JP 7-194 596 A, JP 8-084 730 A und JP 7-194 532 A (korrespondierend
zu
US 5,642,157 ) ist
bekannt, Videodaten mit Sensordaten zu kombinieren. Z. B. ist auf
dem Gebiet der Medizin die Verwendung eines endoskopischen Ultraschallzentrums (z.
B. das von Olympus Optical Co., Ltd. angebotene Model EU-M30) mit
einem Videoskop (z. B. ein von Olympus Optical Co., Ltd. angebotenes
Videoskop der EVIS-Serie) und einem Videobearbeitungszentrum (z.
B. dem von Olympus Optical Co., Ltd. angebotenen EVIS-Videosystemzentrum)
bekannt, um eine Bild-in-Bild-Anzeige des Videoskopbildes in dem Ultraschallbild
vorzusehen. Gleichfalls wird in dem U.S. Patent Nr. 4 855 820 ein
Videoanzeigesystem erörtert,
bei dem das Ausgangssignal eines Temperatursensors über dem
Videoausgangssignal einer Videokamera angezeigt wird. Leider werden
bei diesen bekannten Systemen die Daten vom Sensor an einer willkürlichen
Stelle, d. h. ohne Bezug auf den Ort des Sensors angezeigt. Demzufolge
muß die
Bedienungsperson ihre Aufmerksamkeit sowohl der Videoanzeige des
tatsächlichen
Sensors (z. B. um den Sensor bezüglich
des betrachteten Gegenstands zu bewegen) als auch der Betrachtung
der Ausgangsdaten des Sensors widmen. Der Sensorausgang stellt eine
digitale Anzeige, z. B. eine Zahl, dar. Für sich rasch ändernde
Daten ist eine derartige Anzeige nicht zweckmäßig, da es schwierig ist, diese
rasch aufzunehmen und zu interpretieren.
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Das
U.S. Patent Nr. 4 642 687 erörtert
ein System zum Erfassen von nicht-visuellen Signalen, wie z. B.
jenen, die auf Ultraschall oder Strahlung beruhen. Dieses System
umfaßt
(i) eine bewegliche Sonde, die den Ort eines Detektorsystems anzeigt und
ein Lichtquelle einschließt, die
im Zustand "EIN" ist, falls die Erfassung
positiv ist, (ii) eine Videokamera, die auf die Lichtquelle anspricht,
(iii) ein Speichersystem, das die Bildorte bzw. -stellen speichert,
an denen die Lichtquelle im "EIN"-Zustand war, und
(iv) einen Mischer zum Erzeugen eines Überlagerungsbildes auf der
Grundlage des Ausgangssignals des Speichersystems und des Ausgangssignals
der Videokamera. Ob die Kamera die Sonde erkennt oder nicht, ist
leider vom EIN/AUS-Zustand des Detektors abhängig. Ferner muß offensichtlich
die Speicherung und das Auslesen der Bildstellen aus dem Speicher mit
dem Videoausgangssignal der Videokamera synchronisiert werden, was
in der Tat keine einfache Aufgabe ist.
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Die
US 5,140,265 offenbart ein
Endoskop mit einem im Einführabschnitt
des Endoskops angeordneten Bildaufnehmer (CCD-Array) der das Bild
eines beobachteten Gegenstands aufnimmt und die Pixeldaten als Videobild
ausgibt. Im Endoskop ist auch ein Wirbelstromsensor benachbart zum
Gesichtsfeld des Bildaufnehmers angeordnet, um Impedanzänderungen
des beobachteten Objekts zu registrieren. Das vom Wirbelstromsensor
erzeugte Signal wird als Vektormuster an einer vorgegebenen Stelle
auf einem Monitor eingeblendet.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Bearbeiten eines Videobildes vorzusehen, bei denen Sensordaten zusammen mit
dem zugehörigen
Videobild leicht und rasch betrachtet, aufgenommen und interpretiert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 15 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
läßt sich
vorteilhaft mit einem Fernsicht-Inspektionssystem betreiben, das
optische Instrumente, wie z. B. Boreskope, Fiberskope und Videobild-Endoskope einschließt.
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Auch
ermöglicht
die Vorrichtung vorteilhaft die Erzeugung eines graphischen Profils
des Werkstücks,
das inspiziert wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1a entfernt
angeordnete Werkstücke, die
mit der Anzeigevorrichtung der Erfindung inspiziert werden können, und 1b eine
Turbinenschaufel, die mit der Anzeigevorrichtung der Erfindung inspiziert
werden kann;
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2a eine
Seitenansicht eines starren Boreskops, das in Verbindung mit einer
daran befestigten Videokamera als Videoquelle für die Anzeigevorrichtung der
Erfindung verwendet werden kann; 2b eine
Querschnittsseitenansicht des Einführrohres des starren Boreskops
der 2a; 2c eine Stirnansicht des distalen
Endes des Einführrohres
des starren Boreskops der 2a;
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3a eine
Seitenansicht eines flexiblen Fiberskops, das in Verbindung mit
einer daran befestigten Videokamera als Videoquelle für die Anzeigevorrichtung
der Erfindung verwendet werden kann; 3b eine
Querschnittsansicht des Einführrohres des
flexiblen Fiberskops der 3a; 3c eine Stirnansicht
des distalen Endes des Einführrohres des
flexiblen Fiberskops der 3a;
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4a eine
Seitenansicht eines flexiblen Videobild-Endoskops, das als Videoquelle für die Anzeigevorrichtung
der Erfindung verwendet werden kann; 4b eine
teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des distalen Endes
des Einführrohres des
Videobild-Endoskops der 4a;
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5 einen
bekannten Wirbelstromsensor und ein Werkstück;
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6 einen
bekannten Ultraschallsensor;
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7 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Anzeigevorrichtung der Erfindung;
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8 ein
Bearbeitungs- und Datenflußdiagramm
der Anzeigevorrichtung der 7;
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9 ein
Flußdiagramm
eines Sondenortungsprozesses, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden kann;
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10 ein
erstes Segmentierungsschema, das bei dem Sondenortungsprozess der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden kann;
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11 ein
zweites Segmentierungsschema, das bei dem Sondenortungsprozeß der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden kann;
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12 eine
Anzeige, die von einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erzeugt wird;
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13 eine
Anzeige, die von einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erzeugt wird;
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14 Beispiele
von einem ersten Satz von unaufdringlichen graphischen Darstellungen,
die bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
verwendet werden können;
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15 Beispiele
von einem zweiten Satz von unaufdringlichen graphischen Darstellungen,
die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden können;
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16 ein
dritter Satz von unaufdringlichen graphischen Darstellungen, die
bei der Anzeigevorrichtung der Erfindung verwendet werden können;
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17 ein
Beispiel einer Anzeige eines Werkstücks mit graphischen Darstellungen
auf der Grundlage einer abgetasteten Datenfolge;
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18 ein
Beispiel einer Anzeige eines Werkstücks mit graphischen Darstellungen
auf der Grundlage einer Matrix von Daten, die während der Abtastung des Werkstücks abgetastet
wurden;
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19 die
Abbiegung eines konventionellen flexiblen Fiberskops oder Videobild-Endoskops
in einer Oben/Unten- oder
Links/Rechts-Ebene;
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20 eine
Einrichtung zum Erleichtern des Sondenkontakts mit einem Werkstück über einen vorbestimmten
Biegebereich;
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21 das
distale Ende eines Boreskops, Fiberskops oder Videobild-Endoskops
mit 90 Grad Seitensicht und modifiziertem Arbeitskanal;
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22 ein
Videobild, das Pixel in x Zeilen und y Spalten einschließt;
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23 eine
beispielhafte Pixeldatenstruktur;
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24 ein
Sensorauswahlfenster;
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25 ein
Anzeigeauswahlfenster;
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26 eine
graphische Benutzerschnittstelle für die Benutzerauswahl von graphischen
Darstellungsparametern; und
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27a und 27b Arten,
wie Pixel eines Videobildes modifiziert werden können.
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In
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung wird die Erfindung anhand der Funktionen, die sie durchführt, anhand
einer Architektur, die zu deren Realisierung verwendet werden kann,
sowie anhand von Beispielen ihres Betriebs beschreiben. Schließlich werden
spezielle Merkmale erörtert, die
Vorteile bringen, wenn die Erfindung bei optischen Inspektionsinstrumenten
und Wirbelstromsonden Verwendung findet.
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Im
wesentlichen weist die Erfindung folgende Funktionen auf: (i) Annehmen
von Videobilddaten, (ii) Bestimmen des Orts einer Sensorsonde in
den Videobilddaten, (iii) Annehmen der Sensordaten, (iv) vorzugsweises
Umwandeln der Sensordaten in eine unauffällige graphische Darstellung
und (v) Vorsehen einer Anzeige der Videobilddaten mit den Sensordaten
(oder deren graphische Darstellung), die an dem bestimmten Ort der
Sensorsonde verankert sind. 7 stellt
ein Blockdiagramm dar, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
verdeutlicht und das, falls geeignet konfiguriert (z. B. mit geeigneten
Befehlen versehen), jede der vorstehend erwähnten Funktionen unterstützt und
die Echtzeitausführung
solcher Funktionen ermöglicht.
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Die
Vorrichtung der 7 nimmt Video- und Sensordaten
auf, die z. B. von dem Videoausgang 708 einer Videoquelle 704d und
dem Sensorausgang 710 einer Sensordatenquelle 706d vorgesehen
werden. Die Videoquelle kann z. B. (a) ein Boreskop 200 mit
einem Videoadapter 224 und einer Videokamera (zusammen 704a)
sein, wobei ein Sensor 706a in einem Arbeitskanal des Boreskops 200 vorgesehen
ist, (b) ein Fiberskop 300 mit einem Videoadapter 320 und
einer Videokamera (zusammen 704b) sein, wobei ein Sensor 706b in
einem Arbeitskanal 326/328 des Fiberskops 300 vorgesehen
ist, oder (c) ein Videobild-Endoskop 400 (704c)
sein, in dessen Arbeitskanal 440 ein Sensor 706c vorgesehen
ist.
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Falls
die Videodaten 708 von der CCD 452 (und der zugehörigen Schaltung)
eines Videobild-Endoskops 400 stammen, so werden diese
typischerweise in Form einer seriellen Folge von analogen Wellenformen
vorliegen. Derartige Daten werden einem Eingang einer Kamerasteuereinheit 710 zugeführt, die
die Folge von analogen Wellenformen in einen bekannten Videostandard,
wie z. B. NTSC, PAL oder S-Video umwandelt. Werden die Videodaten
andererseits von einer Videokamera geliefert, die mit dem Okular
eines Boreskops 200 oder Fiberskops 300 gekoppelt
ist, so sollten diese die Kamerasteuereinheit 710 umgehen.
Dies liegt darin begründet,
daß die
Videokamera ein Videosignal entsprechend einem bekannten Videostandard,
wie z. B. NTSC, PAL oder S-Video liefert.
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In
jedem Fall wird das formatgebundene analoge Videosignal einem Videobildabtaster 712 zugeführt, der
das analoge Videosignal in Videobilder umwandelt. Jedes dieser Videobilder
weist eine Matrix von Pixeln auf, wobei jedes Pixel eine Adresse, die
auf seinen Ort (z. B. Zeile, Spalte) innerhalb der Matrix beruht,
ein oder mehrere Bits, die die Helligkeitsinformation wiedergeben,
und ein oder mehrere Bits aufweist, die die Farbinformation wiedergeben. Wie
im einzelnen aus 22 ersichtlich ist, weist ein Videobild
Pixel 2002 in x Zeilen und y Spalten auf, so daß jedes
Bild x·y
Pixel einschließt. 23 verdeutlicht
eine beispielhafte Pixeldatenstruktur 2300. Wie dargestellt,
kann die Pixeldatenstruktur 2300 ein Pixelidentifikationsfeld 2302 und
ein Pixelcharakteristikfeld 2310 einschließen. Das
Pixelidentifikationsfeld 2302 kann ein Zeilenadressenfeld 2304 mit
n1 Bit (z. B. 10-Bit) und ein Spaltenadressenfeld 2306 mit
n2 Bit (z. B. 10-Bit) aufweisen. Das Pixelcharakteristikfeld 2310 kann
ein Farbfeld 2312 mit n3 Bit (z.
B. 8-Bit) und ein Helligkeitsfeld 2314 mit n4 Bit
(z. B. 8-Bit) aufweisen. Die Videobilder 718 können über ein
internes Bussystem 716 vom Prozessor 730 ausgelesen
werden.
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Gleichzeitig
werden die Meßwerte
einer physikalischen Größe (z. B.
elektrische Ladung, Strom, Spannung, Magnetfeld, Druck, Temperatur,
Strahlungsfeld, Helligkeit usw.) vom Sensorausgang 710 einem
Datenprozessor 720 (z. B. einer Schaltung) zugeführt, der
ein oder mehrere analoge Signale (z. B. analoge elektrische Signale) 724 abgibt.
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Diese
analogen Signale 724 werden dann mit Hilfe eines (oder
mehrerer) Analog/Digital-Wandlers umgewandelt, um ein (oder mehrere)
digitales Signal 726 auf der Grundlage der Sensordaten 710 zu
liefern. Dieses bzw. diese digitalen Signale 726 werden über das
interne Bussystem 716 dem Prozessor 730 (oder
einem Coprozessor 740) zur Verfügung gestellt.
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In
Erwiderung auf Anfragen vom Prozessor 730, der unter Steuerung
von gespeicherten Befehlen arbeitet, kann ein Benutzer Auswahl-
und Parameterdaten über
eine Eingabeeinrichtung 782 eingeben. Solche Benutzereingaben
werden dem Prozessor 730 über eine Eingabe-Schnittstelle 780 und
das interne Bussystem 716 zur Verfügung gestellt.
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Der
Prozessor 730 und/oder der Coprozessor 740, die
unter Steuerung von gespeicherten Befehlen (z. B. einem Anwendungsprogramm)
arbeiten, (i) bestimmen den Ort bzw. die Stelle der Sensorsonde,
(ii) wandeln die digitalisierten Sensordaten z. B. in einen numerischen
Wert oder in eine graphische Darstellung auf der Grundlage der vom
Benutzer eingegebenen Auswahl- und Parametereingabedaten um, (iii)
modifizieren die Videodaten an dem bestimmten Ort und um den bestimmten
Ort herum (oder in der Nähe
des bestimmten Orts) auf der Grundlage des numerischen Werts oder
der graphischen Darstellung und (iv) liefern ein zusammengesetztes
Videosignal für
die Anzeige, die Videospeicherung und/oder Speicherung als Datei.
Die Bearbeitungsfolge der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 8 dargestellt und
wird mit Bezug auf die 9 bis 11, 14 bis 16 und 22 bis 26 nachfolgend
erläutert.
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8 stellt
ein Bearbeitungs- und Datenflußdiagramm
der Anzeigevorrichtung in 7 dar. Zuerst
wird ein Prozeß 802 zum
Erfassen eines Bildes durchgeführt.
Dieser Prozeß kann
z. B. mittels eines Videobild-Endoskops 400 ausgeführt werden.
Als nächstes
wird ein Prozeß 804 zum
Umwandeln einer Folge analoger Wellenformen, die z. B. von einer
ladungsgekoppelten Einrichtung (oder CCD) 452 ausgetaktet
werden, in ein Videosignal durchgeführt. Dieser Prozeß kann z.
B. von der Kamerasteuereinheit 710 ausgeführt werden.
Falls ein Boreskop 200 oder Fiberskop 300 mit
einer daran befestigten Videokamera verwendet wird, werden die Prozessoren 802 und 804 mit
der Erfassung des Bildes und der Umwandlung in ein Videosignal ersetzt
durch Videoverarbeitungsschritte.
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In
jedem Fall wird dann ein Prozeß 808 zum Umwandeln
des Videosignals in eine Matrix von Pixeln durchgeführt. Dieser
Prozeß kann
z. B. mit Hilfe des Videobildabtasters 712 vorgenommen
werden. Wie aus 22 ersichtlich, weist ein Videobild
(Videoeinzelbild) 2200 Pixel 2202 in x Zeilen
und y Spalten auf. Somit weist jedes Bild x·y Pixel auf. 23 verdeutlicht
eine beispielhafte Pixeldatenstruktur 2300. Wie dargestellt,
kann die Pixeldatenstruktur 2300 ein Pixelidentifikationsfeld 2302 und
ein Pixelcharakteristikfeld 2310 einschließen. Das
Pixelidentifikationsfeld 2302 kann ein Zeilenadressenfeld 2304 mit
n1 Bit (z. B. 10-Bit) und ein Spaltenadressenfeld 2306 mit
n2 Bit (z. B. 10-Bit) aufweisen. Das Pixelcharakteristikfeld 2310 kann
ein Farbfeld 2312 mit n3 Bit (z.
B. 8-Bit) und ein Helligkeitsfeld 2314 mit n4 Bit
(z. B. 8-Bit) aufweisen.
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Als
nächstes
werden bei einem Prozeß 812 die
Videobilder gelesen. Dieser Prozeß wird vom Prozessor 730 (oder
dem Coprozessor 740) unter Steuerung von gespeicherten
Befehlen durchgeführt, wobei
der Prozessor (Coprozessor) Videobilder 2200 von dem Videobildabtaster 712 über das
interne Bussystem 716 liest.
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Anschließend wird
ein Prozeß 816 zum
Bestimmen einer Stelle bzw. eines Orts einer Sonde oder eines Sensors 706 in
dem Videobild durchgeführt.
Dieser Prozeß kann
z. B. von dem Prozessor 730 und/oder dem Coprozessor 740 unter
Steuerung von gespeicherten Befehlen ausgeführt werden. Ein beispielhafter
Prozeß 816 zum
Bestimmen des Orts einer Sonde oder eines Sensors 706 ist
in dem Flußdiagramm
der 9 verdeutlicht.
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Im
allgemeinen ist die Sonde bemalt, mit einer Markierung versehen
oder anderweitig mit einer bestimmten Farbe versehen. Diese Farbe
bietet vorzugsweise einen maximalen Kontrast zu dem zu inspizierenden
Werkstück.
In einem vereinfachten Verfahren wird das Farbfeld 2312 jedes
Pixels 2202 eines Videobilds 2200 mit der Farbe
verglichen, die zum Codieren der Sonde verwendet wird. Wenn der Vergleich
eine Übereinstimmung
(oder einen Farbunterschied innerhalb einer bestimmten Schwelle)
ergibt, so liefern das Zeilen- und
Spaltenadressenfeld 2304 und 2306 den Sondenort.
Obwohl dieses vereinfachte Verfahren arbeitet, verringert der beispielhafte
Prozeß 816 zum
Bestimmen des Orts einer Sonde oder eines Sensors 706,
der in dem Flußdiagramm
der 9 verdeutlicht ist und nachfolgend erläutert wird,
die Bearbeitungszeit in den meisten Fällen. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel
kann die Sonde 1012 mit einem aktiven Element, wie z. B. einer
Leuchtdiode LED anstelle einer Markierung oder Farbe ausgestattet
sein.
-
Bei
dem beispielhaften Sondenortungsprozeß 816 der 9 wird
das Bild (oder Einzelbild 2200) zuerst in N·M Teilbilder
(oder Bereiche) unterteilt. (Siehe Schritt 902.) Wie beispielsweise
in 10 dargestellt, wird das Bild 1002 in
zwölf Bereiche
unterteilt. Das Bild schließt
das Gesichtsfeld 1004 des optischen Instruments ein. Innerhalb
des Gesichtsfelds 1004 ist ein Werkstück 1006 mit einem großen Defekt 1008 und
einem kleinen Defekt 1010 dargestellt, wie auch ein Sensor 1012 mit
einer Sonde, die das Werkstück 1006 am
Punkt 1014 berührt. 11 verdeutlicht
einen verbesserten Bildunterteilungsprozeß, bei dem nur das Gesichtsfeld 1004 unterteilt
ist. Dieser verbesserte Prozeß ist
vorteilhaft, da die Sonde des Sensors 1012 sich fast immer
innerhalb des Gesichtsfelds 1004 des optischen Instruments
befinden wird, und in jedem Fall ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sehr von Nutzen, wenn sich die Sonde des Sensors 1012 innerhalb
des Gesichtsfelds 1004 des optischen Instruments befindet.
-
In
jedem Fall wird, wie beim Schritt 904 gezeigt, festgestellt,
ob es bekannt ist, daß der
Ort der Sonde sich höchstwahrscheinlich
in einem bestimmten der Bereiche oder Teilbilder befindet. D. h.,
ist es bekannt (seitens der Bedienungsperson oder des Prozessors 730 oder
des Coprozessors 740), daß die Sonde sich im oder nahe
dem Zentrum des Bildes befindet, so kann eine Suche nach der Sonde
innerhalb eines Teilbildes oder innerhalb von Teilbildern vorgenommen
werden, in denen sich die Sonde höchstwahrscheinlich befindet.
Diese Information kann vom Benutzer eingegeben werden. Diese Information
kann vorbestimmt sein oder erlernt werden (z. B. mit Hilfe eines
neuralen Netzwerks), und zwar insbesondere dann, wenn die Vorrichtung
wiederholt für ähnliche
Arten von Inspektionen von ähnlichen
Werkstücken
verwendet wird. Ist es, wie bei den Schritten 904 und 906 gezeigt,
bekannt, daß die
Sonde sich höchstwahrscheinlich
innerhalb eines bestimmten Teilbildes als in anderen befindet, so
wird in dem bestimmten Teilbild eine Pixel-um-Pixel-Suche nach der Sonde
begonnen. Andernfalls wird, wie bei den Schritten 904 und 908 gezeigt,
eine Pixel-um-Pixel-Suche innerhalb eines beliebigen (z. B. N =
1, M = 1) Teilbildes begonnen.
-
In
jedem Fall wird der Ort der Sonde sichergestellt bzw. gespeichert,
falls die Sonde in dem bestimmten Teilbild gefunden wurde. (Siehe
Schritte 910 und 914.) Wird andererseits die Sonde
nicht innerhalb des bestimmten Teilbildes gefunden, so wird die
Suche im nächsten
Teilbild, in dem vorher noch keine Suche durchgeführt wurde,
vorgenommen. (Siehe Schritte 910 und 912.) Der
Prozeß endet,
falls in jedem der Teilbilder eine Suche durchgeführt und die
Sonde noch nicht gefunden wurde.
-
Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
jedes Teilbild weiter unterteilt werden. Ferner können andere
dem Fachmann bekannte Suchmethoden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendet werden, um die Suche nach dem Sondenort zu optimieren.
-
Bei
einem vereinfachten Ausführungsbeispiel
ist der Sensor bezüglich
des Gesichtsfelds der Videoquelle festgelegt. In diesem Fall kann
der Ort des Sensors vorherbestimmt werden.
-
Betrachtet
man nun wieder die 8, so wird als nächstes ein
Prozeß 820 zum
Bestimmen einer "Anker"-Stelle durchgeführt. Dieser
Prozeß kann z.
B. vom Prozessor 730 ausgeführt werden. Wenn eine Übereinstimmung
(oder ein Farbunterschied innerhalb einer vorbestimmten Schwelle)
zwischen der Farbe der Sonde und einem oder mehrerer Pixel des gelesenen
Bildes festgestellt wird, so wird die Pixelidentifikationsinformation
zur späteren
Verwendung als Anker zum Lokalisieren der Anzeige einer numerischen
oder graphischen Darstellung der Sensordaten gespeichert. Falls
mehr als ein Pixel (z. B. eine Gruppe von Pixeln) des gelesenen
Bildes mit der Farbe der Sonde übereinstimmt,
kann die "Anker"-Stelle durch die
Pixelidentifikationsinformation eines beliebigen Pixels der übereinstimmenden
Pixel definiert werden, jedoch vorzugsweise durch den Durchschnitt
der Pixelidentifizierer. Z. B. können
Zeilen- und Spaltenadressen 2304 und 2306 der
Pixel der Gruppe gemittelt werden, um ein "Zentrum" der Gruppe zu bestimmen.
-
Unabhängig von
den oben beschriebenen Prozessen werden auch die folgenden Prozesse durchgeführt. Zuerst
wird ein Prozeß 824 zum
Erfassen der Sensordaten durchgeführt. Dieser Prozeß (Datenprozessor 720)
kann mittels eines Sensors wie z. B. einer Wirbelstromsonde oder
einer Ultraschallsonde ausgeführt
werden, der ein erfaßtes
physikalisches Phänomen
(z. B. Magnetfeld, Ladung, Strom, Spannung, Druck, Temperatur, Strahlung,
Ton bzw. Helligkeit usw.) in ein Signal, wie z. B. ein analoges
elektrisches Signal umwandelt. Danach digitalisiert der Prozeß 826 das
Signal, wobei dieser Prozeß z.
B. vom Analog/Digital-Wandler 722 durchgeführt werden
kann.
-
Das
digitalisierte Signal kann in einer (oder mehreren) der folgenden
Arten verarbeitet werden. In jedem Fall wird das digitalisierte
Signal über
das interne Bussystem 716 dem Prozessor 730 (oder
Coprozessor 740) zur Verfügung gestellt. In einem ersten
Fall wird ein Prozeß 830a zum
Umwandeln des digitalisierten Signals in einen numerischen Wert durchgeführt. Dieser
Prozeß kann
mit Hilfe des Prozessors 730 unter Verwendung eines Umwandlungsalgorithmus
oder einer Verweistabelle ausgeführt werden.
In einem zweiten Fall wird ein Prozeß 830b zum Umwandeln
des digitalisierten Signals in eine (unauffällige) graphische Darstellung
durchgeführt. Dieser
Prozeß kann
vom Prozessor 730 z. B. unter Verwendung einer Verweistabelle
oder auf der Grundlage eines Algorithmus zum Erzeugen einer graphischen
Darstellung unter Verwendung bestimmter oder benutzerdefinierter
Parameter ausgeführt
werden.
-
In
dem zweiten Fall kann die graphische Darstellung vom Benutzer ausgewählt und
modifiziert werden. Die 14 bis 16 verdeutlichen
Beispiele von einigen graphischen Darstellungen. Insbesondere verdeutlicht 14 eine
graphische Darstellung 1402 in Form eines Fleckens mit
einer eingangsabhängigen
Größe und Farbe
(und Helligkeit und Schärfe).
Im einzelnen kann die Größe des Fleckens von
einem ersten Sensorausgang (z. B. Wirbelstromgröße bzw. -amplitude) und die Farbe (oder Helligkeit)
des Fleckens kann von einem zweiten Sensorausgang (z. B. der Wirbelstromphase)
abhängen.
Alternativ können
diese oder andere Charakteristika des Fleckens auf der Basis von
Sensorausgängen entsprechend
der Auswahl des Benutzers variieren, wie dies nachfolgend erörtert wird.
Falls der zentrale Teil der graphischen Darstellung 1402 eines
Fleckens weggelassen wird, ergibt sich eine graphische Darstellung
eines Kreises. Die graphische Darstellung eines Kreises wird bevorzugt,
da diese weniger auffällig
ist und ein Benutzer das Videobild durch die zentrale Öffnung des
Kreises betrachten kann. 15 verdeutlicht
eine graphische Darstellung 1502 mit Pfeil, bei der die
Größe des Pfeils
von einem ersten Sensorausgang (z. B. der Wirbelstromgröße) und
die Richtung des Pfeils von einem zweiten Sensorausgang (z. B. der
Wirbelstromphase) abhängen kann. 16 verdeutlicht
ein Beispiel einer graphischen Darstellung mit "Fehlerfrei/Fehlerhaft", wobei eine erste
graphische Darstellung 1602 verwendet wird, um einen "Fehlerfrei- bzw.
Abnahme"-Zustand anzuzeigen
und eine zweite graphische Darstellung 1604 verwendet wird,
um einen "Fehlerhaft"-Zustand anzuzeigen.
-
Falls
das System mehr als einen Typ einer graphischen Darstellung vorsieht,
wird der Prozeß 840 durchgeführt, um
es dem Benutzer zu ermöglichen,
von einer Anzahl von in Frage kommenden graphischen Darstellungen
eine Auswahl zu treffen. Dieser Prozeß kann mit Hilfe des Prozessors 730, der
ein Anwendungsprogramm ausführt,
einer Ausgangseinrichtung (z. B. einer VGA-Anzeige 762),
die einem Benutzer (z. B. über
ein Menü oder
graphische Benutzerschnittstelle) Optionen bietet, und einer Eingangseinrichtung 782 (z.
B. einer Tastatur, einer Kleintastatur, einer Maus, einer Rollkugel
usw.) und einer Schnittstelle 780 zum Akzeptieren der Benutzerauswahl
durchgeführt
werden. In jedem Fall ermöglicht
der Prozeß 842,
nachdem eine graphische Darstellung ausgewählt wurde, es dem Benutzer,
die Parameter der graphischen Darstellung zu definieren. Falls z.
B. ein Benutzer, nachdem ihm eine Anzahl von graphischen Darstellungen
zur Auswahl angeboten wurde, die graphische Darstellung 1402 mit
Flecken ausgewählt
hat, wird der Prozessor 730 vom Benutzer über eine
Ausgangseinrichtung Parameterinformationen anfordern, die zu der
graphischen Darstellung mit Flecken gehören. Z. B. kann vom Benutzer
die minimale und maximale Größe des Fleckens, ein
erster Sensorausgang, der der Größe des Fleckens
entspricht, ein erster Skalierungsfaktor für Ausgang-zu-Fleckengröße, ein
Farbbereich, ein zweiter Sensorausgang, der der Fleckenfarbe entspricht,
ein zweiter Umsetzungsfaktor für
Ausgang-zu-Fleckenfarbe, eine minimale und maximale Helligkeit,
ein dritter Sensorausgang, der der Fleckenhelligkeit entspricht,
und ein dritter Umsetzungsfaktor für Ausgang-zu-Fleckenhelligkeit
angefordert werden. Andernfalls können Vorgabeparameterwerte verwendet
werden. Diese Auswahl und diese Parameter werden vom Prozeß 830b zum
Umwandeln der digitalisierten Sensordaten in eine ausgewählte graphische
Darstellung verwendet.
-
Als
nächstes
modifiziert der Prozeß 834 die Video-
(oder Einzelbild-) Daten an der Ankerstelle und um die Ankerstelle
herum (oder in der Nähe
der Ankerstelle) auf der Basis (a) einer Anzeige des numerischen
Werts oder (b) einer Anzeige der graphischen Darstellung. (Die Modifikation
kann von der Ankerstelle so versetzt sein, daß bei einer resultierenden
Anzeige die Versetzung von Benutzer leicht visuell wahrgenommen
werden würde.
Jedoch ist vorzugsweise die Modifikation an der Ankerstelle konzentriert
oder alternativ von der Ankerstelle so versetzt, daß bei einer
resultierenden Anzeige die Verschiebung vom Benutzer nicht leicht
visuell wahrgenommen werden würde.)
Dieser Prozeß wird
vom Prozessor 730 und/oder dem Coprozessor 740 ausgeführt. Das
Modifizieren des Videobildes kann (a) das Ersetzen der Videodatenpixel
in der Nähe
der Ankerstelle mit einem numerischen Wert oder einer graphischen
Darstellung oder (b) das Überlagern
von Videodatenpixeln in der Nähe
der Ankerstelle mit einem numerischen Wert oder einer graphischen
Darstellung einschließen.
-
Bei
dem Überlagerungsprozeß werden
Pixelcharakteristika (z. B. Farbe) der Videodaten und Pixelcharakteristika
(z. B. Farbe) des numerischen Werts oder der graphischen Darstellung
kombiniert. Die Pixelcharakteristika können vor der Kombination gewichtet
werden. Falls z. B. die der Pixelcharakteristika der Videodaten
zugeordnete Wichtung größer als die
der Pixelcharakteristika der graphischen Darstellung zugeordnete
Wichtung ist, wird die graphische Darstellung fast transparent sein,
so daß ein "Geister"-Bild auf dem Videobild vorgesehen wird.
Falls andererseits die Gewichtungen, die den Pixelcharakteristika
der Videodaten und der graphischen Darstellung zugeordnet sind,
vergleichbar sind, so erscheint die graphische Darstellung als durchscheinendes Bild
auf dem Videobild. Wenn letztlich die Gewichtung, die den Pixelcharakteristika
der Videodaten zugeordnet ist, viel geringer als die Gewichtung
ist, die den Pixelcharakteristika der graphischen Darstellung zugeordnet
ist, dann scheint die graphische Darstellung die Pixel der Videodaten
in der Nähe
der Ankerstelle fast zu ersetzen.
-
Die 27a und 27b verdeutlichen zwei
Arten, mit denen Pixel 2704 eines Videobildes 2702 modifiziert
werden können.
Wie aus 27a ersichtlich, können für einen
Bildmodifikationsprozeß 2730 ein
Videobild 2702 und ein verankertes Überlagerungsbild 2712 vorgesehen
werden. Das Videobild 2702 weist Zeilen und Spalten mit
Pixeln 2704 auf. Die jedem Pixel entsprechenden Daten können eine Zeilenadresse 2706,
eine Spaltenadresse 2708 und Pixelcharakteristika (z. B.
Farbe, Helligkeit usw.) 2710 einschließen. In gleicher Weise weist
das verankerte Überlagerungsbild 2712 Zeilen
und Spalten mit Pixeln 2714 auf. Die jedem Pixel 2714 entsprechenden
Daten können
eine Zeilenadresse 2716, eine Spaltenadresse 2718 und
Pixelcharakteristika (z. B. Farbe, Helligkeit usw.) 2720 einschließen.
-
Das
verankerte Überlagerungsbild 2712 schließt einen
numerischen Wert oder eine graphische Darstellung in der Nähe einer
bestimmten Ankerstelle ein. Die Pixelcharakteristika 2720 der
Pixel 2714 des graphischen Überlagerungsbildes haben anders
als jene des numerischen Werts oder der graphischen Darstellung
einen Wert von Null, so daß, wenn
der Bildmodifikationsprozeß 2730 die
Pixelcharakteristika 2710 eines Videobildpixels 2704 auf
der Grundlage der Nullwert-Pixelcharakteristika 2720 eines
Pixels 2714 modifiziert, die Pixelcharakteristika 2710 des
Videobildpixels 2704 unverändert sind.
-
Betrachtet
man noch einmal 7, so kann der Bildmodifikationsprozeß 2730 mit
Hilfe des Prozessors 730 und/oder des Coprozessors 740 durchgeführt werden.
Der Bildmodifikationsprozeß 2730 erzeugt
ein modifiziertes Videobild 2732, das Zeilen und Spalten
mit Pixeln 2734 einschließt. Die jedem Pixel 2734 entsprechenden
Daten können
eine Zeilenadresse 2736, eine Spaltenadresse 2738 und
modifizierte Pixelcharakteristika 2740 einschließen. Die modifizierten
Pixelcharakteristika 2740 beruhen auf den Pixelcharakteristika 2710 der
Videobildpixel 2704 und den Pixelcharakteristika 2720 des
verankerten Überlagerungsbildes 2712.
Wie oben erläutert,
resultiert das "Modifizieren" der Pixel des Videobildes
in (a) einem Ersetzen der Pixel der Videodaten in der Nähe der Ankerstelle
durch den numerischen Wert oder die graphische Darstellung oder
(b) einem Überlagern
der Pixel der Videodaten in der Nähe der Ankerstelle mit dem
numerischen Wert oder der graphischen Darstellung.
-
Wie
aus 27b ersichtlich, kann ein alternativer
Bildmodifikationsprozeß mit
einem Videobild 2702, Ankerstellendaten 2752 (z.
B. vom Prozeß zum Bestimmen
einer Ankerstelle 820) und Daten vorgesehen werden, die
einem numerischen Wert oder einer graphischen Darstellung 2754 (z.
B. von einem Prozeß 830a oder 830b)
entsprechen. Wie dies oben der Fall war, schließt das Videobild 2702 Zeilen
und Spalten mit Pixeln 2704 ein. Die jedem der Pixel 2704 entsprechenden
Daten können
eine Zeilenadresse 2706, eine Spaltenadresse 2708 und
Videopixelcharakteristika 2710 einschließen. Auf
der Grundlage des Videobildes 2702, der Ankerortsdaten 2752 und der
dem numerischen Wert oder der graphischen Darstellung 2754 entsprechenden
Daten erzeugt der Bildmodifikationsprozeß 2750 ein modifiziertes
Videobild 2762. Das modifizierte Videobild 2762 schließt Zeilen
und Spalten mit Pixeln 2762 ein. Die jedem der Pixel 2762 entsprechenden
Daten können
eine Zeilenadresse 2766, eine Spaltenadresse 2768,
Videopixelcharakteristika 2770 und Pixelcharakteristika des
numerischen Werts oder der graphischen Darstellung 2772 einschließen. Die
Videopixelcharakteristika 2770 können die gleichen wie die Videopixelcharakteristika 2710 sein.
Die Pixelcharakteristika 2772 des numerischen Werts oder
der graphischen Darstellung beruhen auf den Ankerortsdaten 2752 und
den Daten, die dem numerischen Wert oder der graphischen Darstellung 2754 entsprechen.
Ein Anzeigeprozeß (nicht
gezeigt) kombiniert die Videopixelcharakteristika 2770 und
die Pixelcharakteristika des numerischen Werts oder der graphischen
Darstellung 2772, um ein modifiziertes Anzeigebild zu erzeugen.
Betrachtet man noch einmal die 7, so kann
der Anzeigeprozeß durch
eine geeignet konfigurierte Anzeigesteuerung 760 ausgeführt werden.
-
Schließlich wird
das neue Bild (a) einem Videospeicherprozeß (der z. B. mittels eines
Videobandgeräts 790 ausgeführt wird),
(b) einem Dateispeicherprozeß (der
z. B. von einem magnetischen oder optischen Plattenlaufwerk und
die Steuerung 750 durchgeführt wird) und/oder einem Anzeigeprozeß (der z.
B. mit Hilfe der Anzeigesteuerung 760 und der VGA-Anzeige 762 und/oder
der Anzeigesteuerung 760, des VGA/NTSC-Wandlers 766 und
der NTSC-Anzeige 768 durchgeführt wird), zugeführt. Die Bilder
des gespeicherten Videos oder einer gespeicherten Datei können "markiert" werden, so daß auf sie
bei einer späteren
Betrachtung rasch zugegriffen werden kann. Eine derartige "Markierung" kann (a) manuell
in Erwiderung auf eine Bedienereingabe, (b) automatisch in Erwiderung
auf einen Sensorausgang über
eine Schwelle hinaus oder (c) in Erwiderung auf eine Benutzerbestätigungseingabe
auf eine Anforderung hin automatisch erzeugt werden, wenn der Sensorausgang
die Schwelle überschreitet.
In gleicher Weise können
die Bilder des gespeicherten Videos oder einer gespeicherten Datei
mit den Anmerkungen eines Benutzers versehen werden.
-
Bei
einem vereinfachten, alternativen Ausführungsbeispiel wird der Prozeß 816 der
Bestimmung eines Sondenorts nicht durchgeführt und die Ankerstelle ist
vorherbestimmt. Ferner können
anstelle der Modifizierung der Videodaten auf der Grundlage einer
numerischen oder graphischen Darstellung beim Prozeß 834 die
Videodaten mit der numerischen oder graphischen Darstellung in einer
bekannten Art und Weise z. B. mittels eines Mischers oder Bild-in-Bild-Videoprozessors
kombiniert werden. Eine Bild-in-Bild-Verarbeitung kann von einem Prozessor
durchgeführt
werden, ohne einen externen Mischer zu benötigen. Computersoftware erzeugt
die numerische oder graphische Darstellung innerhalb eines Fensters,
das irgendwo innerhalb des Hauptbildes auf der Grundlage von benutzerkonfigurierten
Steuerungen positioniert werden kann. 12 verdeutlicht
z. B. eine Anzeige 1202, bei der das Videobild des Gesichtsfelds 1204 eines
optischen Instruments und eine graphische Darstellung 1252 von
Sensordaten auf einem geteilten Bildschirm vorgesehen werden. Im
einzelnen wird ein betrachtetes Werkstück 1206 mittels einer
Wirbelstromsonde 1212 inspiziert, die das Werkstück am Punkt 1214 berührt. Die
graphische Darstellung 1252 vermittelt Wirbelstromamplituden-
und Wirbelstromphaseninformationen. Ebenso können andere Informationen bezüglich des
Sensorausgangs und der Sensoreinstellungen 1254 vorgesehen
werden. In 13 verdeutlicht eine Anzeige 1302,
bei der das Video des Sichtfeldes 1304 eines optischen
Instruments und eine graphische Darstellung 1352 von Daten
des Sensors 1312 als Bild-in-Bild dargestellt ist. Im einzelnen
wird ein betrachtetes Werkstück 1306 mittels einer
Wirbelstromsonde 1312 inspiziert, die das Werkstück am Punkt 1314 berührt. Diese
graphische Darstellung 1352 vermittelt Amplituden- und
Phaseninformationen der gemessenen Wirbelströme. Andere Informationen 1354 können ebenso
vorgesehen werden.
-
Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ermöglicht
es, Profile einer Charakteristik bzw. eines Kennwerts (z. B. Wirbelstromphase
und -amplitude) des inspizierten Werkstücks zu erhalten. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
ist das Gesichtsfeld des optischen Instruments bezüglich des
Werkstücks fixiert,
während
der Sensor bezüglich
des Werkstücks
(und somit bezüglich
des Gesichtsfeldes) bewegt wird. Z. B. kann ein Sensor, der durch
den Arbeitskanal eines starren Boreskops 200 mitgeführt wird,
von der Ferne gelenkt werden. Die graphischen Darstellungen auf
der Grundlage des digitalisierten Signals (Signale) vom Sensor werden
periodisch auf der Basis eines Takts gespeichert oder auf der Grundlage
einer Benutzerauswahl von Zeit zu Zeit abgespeichert.
-
17 verdeutlicht
ein Beispiel einer Anzeige 1702 eines Werkstücks 1706 (z.
B. einer Turbinenschaufel mit einer Vorderkante und einer Rückkante),
die aus Flecken bestehende graphische Darstellungen 1402 aufweist,
die auf dem digitalisierten Signal(en) zu verschiedenen Zeitpunkten
beruhen. Die Anzeige 1702 gibt ein Wirbelstromprofil wieder,
d. h. eine graphische Abbildung, die den gesamten Wirbelstromverlauf
des Werkstücks 1706 darstellt.
Bei diesem Beispiel schließt
das Profil eine Zusammenstellung einer Anzahl von "Flecken" ein, die dem Bild des
Werkstücks 1706 überlagert
sind. Die Wirbelstromsonde 1712 wird längs der Vorderkante des Werkstücks 1706 bewegt.
Die aus Flecken bestehenden graphischen Darstellungen 1402 werden
periodisch automatisch auf der Basis eines Takts gesichert oder
auf der Basis von Benutzereingaben von Zeit zu Zeit gesichert. Bei
diesem Beispiel beruht die Größe der aus
einem Flecken bestehenden graphischen Darstellung auf der Amplitude
des gemessenen Wirbelstroms und die Farbe der aus einem Flecken
bestehenden graphischen Darstellung auf der Phase des gemessenen
Wirbelstroms. Wie aus 17 ersichtlich, ist eine erste
Gruppierung von überlappenden,
Flecken darstellenden, graphischen Darstellungen 1716 in
der Nähe
eines großen
Risses 1708 aufgebracht. Die Größe des Wirbelstroms und somit
die Größe der Flecken
darstellenden graphischen Darstellungen nimmt bei der Annäherung der
Sonde 1712 an den Riß 1708 zu
und nimmt bei dem Entfernen der Sonde vom Riß ab. Obwohl dies in 17 nicht
dargestellt ist, ändert
sich auch die Farbe der einen Flecken darstellenden graphischen
Darstellung wie sich die Phase des Wirbelstromes ändert. In ähnlicher
Weise ist eine zweite Gruppierung von überlappenden, Flecken darstellenden
graphischen Darstellungen 1718 in der Nähe eines kleinen Risses 1710 aufgebracht.
Bei dieser Vorrichtung sehen die Reihen von Flecken darstellenden
graphischen Darstellungen, nachdem der Wirbelstromsensor 1712 sich längs der
Vorderkante der Turbinenschaufel 1706 bewegt hat, ein Profil
des Wirbelstroms vor, das von der die Inspektion durchführenden
Person rasch aufgenommen und interpretiert werden kann.
-
Alternativ
kann ein Inspektionsprofil in drei grundlegenden Schritten erzeugt
werden; nämlich, (1)
Einführen
des Profils; (2) Aufbauen des Profils; und (3) Vervollständigen des
Profils. Zuerst wird eine spezielle Ansicht des zu inspizierenden
Werkstücks bestimmt.
Die Ansicht wird für
den gesamten Profilerzeugungsprozeß fixiert. D. h., das optische
Instrument wird während
des gesamten Profilerzeugungsprozesses fixiert. Jedoch kann ein
Sensor bezüglich des
Werkstücks
bewegt werden. In Erwiderung auf einen Befehl zum Einführen des
Profils wird ein Bezugsbild erfaßt. Im einzelnen wird ein Videobild
des Werkstücks
in dem fixierten Gesichtsfeld, ohne dabei den Sensor im Blick zu
haben, erfaßt
und als eine Bezugsbilddatei (z. B. auf einem Festplattenlaufwerk 750)
gespeichert. Unter direktübertragenen
Videooperationen wird der Sensor bezüglich des Werkstücks bewegt.
In Erwiderung darauf werden die dem Sensorausgang entsprechenden
numerischen oder graphischen Darstellungen angezeigt.
-
In
Erwiderung auf einen Befehl zum Aufbauen des Profils wird die dann
existierende numerische oder graphische Darstellung (z. B. auf einem
Festplattenlaufwerk 750) in einer Überlagerungsdatei gespeichert.
Nachfolgende numerische oder graphische Darstellungen können (z.
B. an die Überlagerungsdatei
angehängt
oder in einer separaten Datei(en) gespeichert werden) in Erwiderung
auf nachfolgende Befehle zum Aufbauen des Profils gespeichert werden.
-
Ein
Befehl zum Vervollständigen
des Profils verbindet oder kombiniert die Bezugsbilddatei mit der Überlagerungsdatei(en),
um eine Profildateigruppe oder Profildatei zu erzeugen.
-
18 verdeutlicht
ein Beispiel einer Anzeige eines Werkstücks, das graphische Darstellungen von
Abtastdaten von einer Abtastung des Werkstücks aufweist. Bei diesem Beispiel
ist das Gesichtsfeld 1804 ganz mit der Ansicht des Werkstücks ausgefüllt. Ferner
wird in diesem Fall der Sensor z. B. mittels Miniatur-Schrittmotoren
(die ferngesteuert werden können)
in einem Abtastmuster 1860 abgelenkt. In diesem Fall werden
die Flecken darstellenden, graphischen Darstellungen periodisch,
z. B. bei jedem Schritt des bzw. der Schrittmotoren gesichert (gespeichert).
Hierbei wird der kleine Riß 1810,
der eine Zunahme der Wirbelstromgröße hervorruft, durch relativ
kleine Flecken 1872 und 1874 angezeigt. In gleicher
Weise wird der größere Riß 1808 durch
größere Flecken 1876, 1878, 1880 und 1882 angezeigt.
Obwohl in 18 nicht gezeigt, ändert sich
auch die Farbe der einen Flecken darstellenden, graphischen Darstellung,
so wie sich die Phase des Wirbelstroms ändert. Die Matrix der Flecken
darstellenden, graphischen Darstellungen sieht wieder ein Wirbelstromprofil
vor, das von der die Inspektion vornehmenden Person leicht erfaßt und interpretiert werden
kann.
-
Nachfolgend
wird ein Beispiel für
den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aufgezeigt. Bei diesem Beispiel wird eine weiße Turbinenschaufel mit Hilfe
eines Videobild-Endoskops 400 und eines Wirbelstromsensors
inspiziert. Der Wirbelstromsensor ist an der Sondenspitze mit einer
roten Markierung ausgestattet.
-
Ein
Benutzer ruft das Ferninspektionsprogramm auf, das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgeführt
wird. In Erwiderung darauf wird dem Benutzer zuerst ein Menü mit den
in Frage kommenden Sensoren dargeboten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann z. B. Datenübertragungstabellen
für gewisse
vorbestimmte Sensoren, wie z. B. ausgewählte Modelle von Wirbelstromsonden
und Ultraschalldetektoren einschließen. 24 verdeutlicht eine
Anzeige 2400 eines Sensorauswahlfensters 2402.
Das Fenster 2402 listet in Frage kommende Sensoren 2404 wie
auch andere für
Fälle auf,
bei denen der zu verwendende Sensor nicht unter den aufgelisteten
ist. Der Benutzer kann (a) auf einen angezeigten, in Frage kommenden
Sensor 2402 doppelklicken oder (b) die in Frage kommenden
Sensoren durchlaufen, indem die obere oder untere Bildlaufleiste 2406a bzw. 2406b aktiviert
oder der Schieberegler 2408 mit dem Pfeil 2410 in
die gewünschte Richtung
gezogen wird. In diesem Fall wählt
der Benutzer die Wirbelstromsonde aus, die mit dem Videobild-Endoskop
verwendet werden soll. Falls der Sensor, der verwendet werden soll,
nicht in der Liste der vorgegebenen Sensoren enthalten ist, so kann
der Benutzer einen "anderen" Sensor auswählen und
relevante Daten bezüglich
des Ansprechverhaltens des Sensors eingeben.
-
Als
nächstes
wird dem Benutzer ein Menü oder
eine graphische Benutzerschnittstelle, über das bzw. die er unter einer
Gruppe von in Frage kommenden graphischen Darstellungen auswählen kann, dargeboten. 25 verdeutlicht
eine Anzeige 2500 von in Frage kommenden, graphischen Darstellungen 2504,
die z. B. eine einen Flecken wiedergebende, graphische Darstellung 2504a,
eine einen Pfeil wiedergebende, graphische Darstellung 2504b,
eine einen Kreis wiedergebende, graphische Darstellung 2504c,
eine "O.K.-NICHT
O.K." wiedergebende,
graphische Darstellung 2504d, eine "Fehlerfrei/Fehlerhaft" wiedergebende, graphische
Darstellung 2504e und eine numerische Anzeige 2504f einschließen. Bei
diesem Beispiel wählt
der Benutzer die graphische Kreis-Darstellung aus.
-
Der
Benutzer wird dann zur Eingabe von Parametern für die graphische Kreis-Darstellung
aufgefordert. Alternativ kann der Benutzer vorbestimmte Parameter
akzeptieren, anstelle eine Gruppe von Parametern einzugeben. Bei
diesem Beispiel wählt
der Benutzer vorbestimmte Parameter aus, die z. B. die Größe des Kreises
der Wirbelstromgröße zuordnen, wobei
die maximale Größe des Kreises 50 Pixel
im Durchmesser, die minimale Größe des Kreises
3 Pixel im Durchmesser, der Strom-zu-Pixel-Skalierungsfaktor 5 mA
pro Pixel beträgt,
und die Farbe des Kreises konstant ist, und die die Helligkeit des
Kreises der Phase des Wirbelstroms zuordnen, wobei die minimale
Helligkeit einem Phasenwinkel von 180 Grad und die maximale Helligkeit
einem Phasenwinkel von Null Grad entspricht. Andererseits kann der
Benutzer, wie in 26 gezeigt, passende Parameter 2604 definieren,
die in einem Parameterfenster 2602 als "fest" oder "variabel" 2606 dargeboten
sind. Falls der Parameter 2604 als "variabel" ausgewählt wird, wird ein Einstellfenster 2650 vorgesehen.
Auf der Grundlage des vom Benutzer ausgewählten Typs wird der Sensorausgang 2652,
auf dem der variable Parameter beruht, ausgewählt. Der Knopf 2654 sieht
ein Drag-down (Herunterzieh-)-Menü mit Sensorausgängen vor,
in diesem Fall die Wirbelstromgröße und die Wirbelstromphase.
Andere Parameter 2656, 2664 können (a) in den Kasten 2658, 2666 eingegeben,
(b) aus einem Drag-down-Menü 2660, 2686 ausgewählt und/oder
(c) mit Hilfe von Knöpfen 2662, 2670 inkrementiert
oder dekrementiert werden. Die Parameter/Sensorausgangs-Skalierung 2670 kann
in den Kasten 2676 eingegeben oder vom Drag-down-Menü 2674 ausgewählt werden.
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Der
Benutzer kann dann die Wirbelstromsonde durch den Arbeitskanal 442 des
Einführrohres 404 des
Videobild-Endoskops 400 einführen. Das Einführrohr 404 wird
dann über
die Inspektionsöffnung 108 des
Turbinengehäuses 102 eingeführt, bis die
Vorderkante einer Turbinenschaufel 106 in das Gesichtsfeld 456 der
Objektivlinse 450 tritt.
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Das
Bild der Vorderkante der Turbinenschaufel 106 wird mit
Hilfe der Objektivlinse 450 auf eine ladungsgekoppelte
Einrichtung 452 fokussiert. Eine der ladungsgekoppelten
Einrichtung zugehörige Schaltung
taktet die Ladungen der Elemente der ladungsgekoppelten Einrichtung
aus und führt
die sich ergebende Folge von analogen Wellenformen der Leitung 454 zu.
Gleichzeitig betätigt
der Benutzer die Wirbelstromsonde derart, daß ein interessierender Punkt,
z. B. ein in der Turbinenschaufel 106 auftretender Riß inspiziert
werden kann.
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Wie
oben erläutert,
wird die Folge von analogen Wellenformen auf der Leitung 454 dem
Eingang einer Kamerasteuereinheit 710 zugeführt. Diese
Kamerasteuereinheit 710 wandelt die Folge von analogen
Wellenformen in Videobilder um, die dem NTSC-Standard entsprechen.
Die Bildfangschaltung bzw. der Bildabtaster 712 empfängt die
NTSC-Videobilder und wandelt die Bilder in eine 1024 mal 1024 Pixelmatrix
um, wobei jedes Pixel eine von 256 Farben und einen von 256 Helligkeitspegeln
aufweist. Der Prozessor 730 (und/oder der Coprozessor 740) üben Zugriff
auf das Videobild 2200 aus.
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Bei
diesem Beispiel ist es bekannt, daß das angezeigte Gesichtsfeld 1004 800
mal 800 Pixel aufweist. Wie in 11 verdeutlicht,
unterteilt der Prozessor 730 (und/oder der Coprozessor 740)
den interessierenden Bereich von 800 mal 800 Pixel in vier Zeilen
und vier Spalten, wodurch sechzehn Teilbilder mit 200 mal 200 Pixeln
bestimmt werden. Aus der Erfahrung ist es bekannt, daß die Wahrscheinlichkeit für das Auffinden
der Sondenspitze des Wirbelstromsensors in der zweiten oder dritten
Zeile (R2 oder R3) des
unterteilten Bildes wahrscheinlicher als anderswo ist. Demzufolge
wird eine Pixel-um-Pixel-Suche bei dem Teilbild mit 200 mal 200
Pixeln, das durch die erste Spalte C1 und
die zweite Zeile R2 definiert ist, für ein dunkelblaues
Pixel (oder dunkelblaue Pixel) durchgeführt. Da die Markierung sich
nicht innerhalb des Teilbildes befindet, werden keine roten Pixel
gefunden. Demzufolge wird die Suche in dem nächsten Teilbild, das durch
die zweite Spalte C2 und die zweite Zeile
R2 bestimmt ist, durchgeführt. In
diesem Fall werden rote Pixel, die der Markierung der Sondenspitze
des Wirbelstromsensors entsprechen, erfaßt.
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Die
Pixelidentifikationsinformation 2302, die dem erfaßten ersten
roten Pixel entspricht, wird als Ankerpunkt gespeichert.
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Gleichzeitig
mit der obigen Bearbeitung erzeugt der Wirbelstromsensor ein Stromsignal,
das in ein Stromgrößen- bzw. Stromamplitudensignal
und ein Stromphasensignal umgewandelt wird. Die beiden Signale werden
dem (den) A/D-Wandler(n) 722 zugeführt. Die
Ausgangssignale des A/D-Wandlers bzw.
der A/D-Wandler 722 werden vom Prozessor 730 gelesen.
Der Prozessor bestimmt unter Verwendung einer Umwandlungstabelle
oder eines Algorithmus zum Erzeugen einer graphischen Darstellung die
Größe und die
Helligkeit der einen Kreis wiedergebenden graphischen Darstellung
auf der Grundlage der Größe bzw.
Amplitude und der Phase (wie auch Vorgabeparameterwerte oder benutzerdefinierte
Parameterwerte) der digitalisierten Wirbelstromsignale. Die sich
ergebende, einen Kreis wiedergebende, graphische Darstellung wird über die
Pixelinformation in dem Videobild 2200 um den bestimmten Ankerpunkt
geschrieben.
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Die
obige Bearbeitung wird für
jedes Videobild 2200 wiederholt. Die resultierenden Videobilder 2000' werden (a)
dem Benutzer über
eine VGA-Videoanzeige 768 oder eine NTSC-Anzeige 762 dargeboten,
(b) als Datei auf einem magnetischen oder optischen Speichermedium 750 gespeichert
und/oder auf einem Videoband 790 aufgezeichnet.
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Nachfolgend
werden Verbesserungen und spezielle Anpassungen der Erfindung dargelegt.
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Obwohl
die erfindungsgemäße Vorrichtung mit
irgendeiner Videoquelle 704d und irgendeiner Sensordatenquelle 706d verwendet
werden kann, ist diese besonders gut für die Verwendung mit flexiblen Fiberskopen 300 oder
Videobild-Endoskopen
geeignet, die mit einer Wirbelstromsonde ausgestattet sind. Die 19 bis 21 verdeutlichen Modifikationen,
die bei bekannten flexiblen Fiberskopen 300 oder Videobild-Endoskopen 400 zur
Verbesserung der Qualität
der Ausgangssignale der Wirbelstromsonde durchgeführt wurden.
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19 verdeutlicht
die Abbildung eines konventionellen flexiblen Fiberskops 300 oder
Videobild-Endoskops 400 in einer Oben/Unten- oder Links/Rechts-Ebene.
Im einzelnen verdeutlicht 19 das
distale Ende 1904 eines Einführrohres, das einen Kopfadapter 1906 einschließt. Linsen 1908 und
ein Arbeitskanal 1910 sind ebenso dargestellt (der Deutlichkeit
halber ist die Beleuchtungseinrichtung nicht gezeigt). Das Element 1904' verdeutlicht das
distale Ende des Einführrohres,
wenn es ganz nach links abgebogen ist, während das Element 1904'' das distale Ende des Einführrohres
verdeutlicht, wenn es ganz nach rechts abgebogen ist. Wie aus 19 ersichtlich,
bewegt sich das distale Ende 1904 des Einführrohres
längs eines
Bogens 1920, wenn es nach links bzw. rechts abgebogen wird.
Das gleiche gilt für
eine Abbiegung nach oben bzw. unten. Falls ein flaches Werkstück inspiziert
wird, würde
die Wirbelstromsonde näher
am Werkstück
sein, wenn sie sich in ihrer nicht-abgebogenen Stellung befindet, und
vom Werkstück
weiter weg sein, wenn sie ganz abgebogen ist (entweder nach links,
rechts, oben oder unten). In einem solchen Fall ändert sich leider die Größe bzw.
Amplitude des Wirbelstromes auf der Basis des Abstands der Sonde
vom Werkstück,
anstelle allein auf Defekten im Werkstück zu beruhen.
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20 verdeutlicht
eine Einrichtung zum Erleichtern des Sondenkontakts mit einem Werkstück über einen
vorbestimmten Biegebereich, wodurch das oben beschriebene Problem
gelöst
wird. Im einzelnen umfaßt
das distale Ende 2006 eines Einführrohres eine Linse 2008,
ein Beleuchtungsfenster 2010 und einen Arbeitskanal 2030,
durch den sich ein Wirbelstromsensor 2040 mit einer Sonde 2042 erstreckt.
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Innerhalb
des Adapterkopfes weist der Arbeitskanal 2030 vorzugsweise
einen Vorsprung (Vorsprünge) 2032,
wie z. B. einen ringförmigen
Rand bzw. Anschlag auf. Zwischen dem Vorsprung (den Vorsprüngen) 2032 und
einem Flansch 2044, der an dem Wirbelstromsensor 2040 vorgesehen
ist, ist eine Spanneinrichtung 2050, wie z. B. eine Feder
angeordnet, die die Wirbelstromsonde 2042 nach außen, d.
h. vom distalen Ende des Einführrohres
weg vorspannt. In diesem Fall wird der Wirbelstromsensor 2040 vom
distalen Ende in den Arbeitskanal 2030 eingesetzt. Das
nach außen
Vorspannen der Wirbelstromsonde 2042 hilft dabei, sicherzustellen,
daß die Wirbelstromsonde 2042 bei
einem Abbiegen nach links, rechts, oben oder unten den Kontakt mit
dem Werkstück
hält. Andere
Einrichtungen, um die Sonde 2042 nach außen vorzuspannen,
d. h. vom distalen Ende des Einführrohres
weg vorzuspannen, können ebenso
verwendet werden und können
irgendwo in der Fernsicht-Inspektionsvorrichtung angeordnet werden.
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21 verdeutlicht
das distale Ende eines Boreskops, Fiberskops oder Videobild-Endoskops mit
einem 90 Grad-Kopfadapter,
der einen speziell modifizierten Arbeitskanal aufweist. Wie aus 1a ersichtlich
war, werden Turbinenschaufeln 106 oft mit einem optischen
Instrument inspiziert, das ein sich durch eine Inspektionsöffnung 108 erstreckendes Einführrohr aufweist.
Um den interessierenden Bereich, d. h. die Oberfläche der
Turbinenschaufel zu inspizieren, ist ein Kopfadapter mit gerader
Sicht nicht brauchbar. In der Tat belegen Kopfadapter mit 90 Grad-Sicht
momentan das größte Marktsegment
für industrielle
Fernsicht-Inspektionssysteme. Wie in 21 gezeigt,
wird ein durch das Fenster 2102 tretendes Bild von einer
Linse 2104 fokussiert, von einem Spiegel 2106 reflektiert
und durch eine Linse (Linsen) 2108 z. B. auf eine ladungsgekoppelte
Einrichtung 2110 (oder auf das Ende eines Faserbündels oder
eines optischen Systems) fokussiert. Leider kann der Sensor 2114 mit
der Sonde 2116 in vielen Fällen keinen engen Biegeradius
erzielen. Demzufolge ist der Arbeitskanal 2112 mit einer
ersten Öffnung 2118,
durch die der Sensor 2114 aus dem Arbeitskanal 2112 austritt,
und einer zweiten Öffnung 2120 versehen,
durch die der Sensor 2144 wieder in den Arbeitskanal 2112 eintritt.
Alternativ kann ein 90 Grad-Kopfadapter mit einer festgelegten Sonde
ausgestattet sein.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
sieht somit eine intuitive Anzeige, die eine leichte und meist sofortige
Aufnahme und Interpretation der Daten von mehreren Quellen ermöglicht.
Die Anzeige ist im einzelnen zur Inspektion eines Werkstücks und
insbesondere zur Inspektion eines Werkstücks mit einer Fernsicht-Inspektionsvorrichtung
geeignet. Die Vorrichtung ermöglicht
eine Abtastfolge oder Matrix mit einer Vielzahl von Sensoranzeigewerten
für ein
bestimmtes Gesichtsfeld. Die Erfindung sieht ferner verschiedene
Modifikationen an bekannten visuellen Inspektionssystemen vor, um
Daten, wie z. B. Wirbelstromdaten insbesondere mit Kopfadapter mit
Seitensicht besser erfassen zu können.