WO2021180698A1 - Vorrichtung und verfahren für die boroskopinspektion von technischen geräten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für die boroskopinspektion von technischen geräten Download PDF

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WO2021180698A1
WO2021180698A1 PCT/EP2021/055882 EP2021055882W WO2021180698A1 WO 2021180698 A1 WO2021180698 A1 WO 2021180698A1 EP 2021055882 W EP2021055882 W EP 2021055882W WO 2021180698 A1 WO2021180698 A1 WO 2021180698A1
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WO
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borescope
carrier element
guide
actuator
actuator element
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PCT/EP2021/055882
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Jan Oke Peters
Michael Thies
Thomas SCHÜPPSTUHL
Lukas BATH
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Lufthansa Technik Ag
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    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
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    • G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
    • G01N2021/9542—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores using a probe

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the borescope inspection of technical devices.
  • boroscopes In the prior art it is known to use boroscopes to inspect technical equipment in areas that are not directly visible.
  • the borescopes can be inserted into the areas in question through small openings and provide insight into otherwise inaccessible areas either directly via optics or by displaying a video image recorded by suitable sensors on the tip of the borescope.
  • Boroscopy is used, for example, for the inspection of aircraft engines, in order to gain an insight into the interior of the engine without having to take it apart in a laborious manner. At least for individual areas of the aircraft engine, such as the combustion chamber, for example, it is necessary or at least desirable to find and document the area in full.
  • a video borescope with a flexible shaft is used for boroscopy of the interior of the combustion chamber, which is manually guided through the combustion chamber.
  • the flexible borescope is guided along the entire inner circumference of the combustion chamber and then slowly pulled out.
  • the images captured by the borescope are recorded while it is being pulled out.
  • An attempt is made to ensure that the entire circumference of the usually ring-shaped combustion chamber is covered. If a possible problem point is identified in the combustion chamber, a manual 3-D recording of the corresponding point can then be carried out with specially designed 3-D borescopes.
  • the manual guidance of the boroscope with flexible shaft complete and reproducible documentation of the condition of a combustion chamber is hardly possible.
  • the subsequent 3-D recording of possible problem areas in particular is very complex and time-consuming.
  • the object of the present invention is to create a device and a method with which the borescope inspection of technical devices can be improved.
  • the invention relates to a device for boroscopic inspection of technical devices
  • a device for boroscopic inspection of technical devices comprising a repeatedly plastically deformable and elongated carrier element guided in a deformation unit, the deformation unit being a fixed-position guide element for the axial Füh tion of the carrier element at an output end and one for the axial Guide of the carrier element comprises formed actuator element, which stood in at least one direction perpendicular to the Ab between the guide element and the actuator element can be moved in order to selectively apply a bending moment to the carrier element guided by the guide element and the actuator element, and on which from the output end of the Verfor A boroscopic head is arranged at the end of the carrier element protruding from the unit.
  • the invention also relates to a method for boroscopic inspection of technical devices, preferably using a device according to the invention, wherein a re-formed plastically deformable and elongated carrier element with a borescope head on his in the technical device to be inserted end is optionally pre-deformed during insertion into the technical device in the area before entry into the technical device in order to follow a predetermined path of the borescope head within the technical device.
  • An elongated carrier element is "repeatedly plastically deformable” if the carrier element shows little or no signs of fatigue when deformed and a shape achieved by deformation essentially remains - that is, in particular minus elastic components of the deformation several cycles, for example at least for at least 20 cycles, more preferably for at least 50 cycles within the scope of the deformations to be expected when using the device according to the invention, without any noticeable signs of fatigue.
  • a plastically deformable "carrier element” is a carrier element which, when properly used, is not only self-supporting, but can also carry those loads for which it is intended, without moving independently, at least plastically, due to gravity. to deform.
  • Axial guide is a guide - in the present case - of the long-range support element, which allows movement of the support element in its axial direction, but prevents movement in the radial direction of the support element.
  • the angular position of the axis of the support element within the guide and / or a rotational movement of the Trä gerides about its own axis is basically not or only over wide angular ranges due to the axial guidance limited. Depending on the application of the device according to the invention or the design of the axial guide, individual or all such angular changes can also be prevented.
  • the "borescope head” is that part of a borescope that ultimately determines the recording area of the borescope. In a purely optical borescope, this corresponds, for example, to the borescope lens or the entry surface of a light guide which defines the final recording cone In a video borescope, this is the recording area of the image recording sensors provided for this purpose
  • the Boroksop head can in principle be arranged on a rigid or flexible shaft. It is also possible, however, to arrange the Boroksop head without its own structural shaft on another element, such as the carrier element.
  • the invention has recognized that the boroscopy of technical devices, such as gas turbines or aircraft engines, in particular of complex structures, can be improved and, in particular, is reproducible if the path that the borescope head follows during insertion is controlled and at least within a certain framework / or can be influenced in a regulated manner.
  • the borescope head is arranged at the end of a repeatedly plastically deformable, elongated carrier element that is ultimately to be inserted into the technical device to be boroscopic, and a deformation unit is provided for its controlled deformation when it is inserted into a technical device.
  • the deformation unit comprises a guide element for axially guiding the carrier element.
  • the carrier element basically emerges at a defined point of the deformation unit.
  • the device according to the invention can thus be arranged in a simple manner opposite a technical device to be boroscoped in such a way that the carrier element can be pushed into an opening on the technical device that is suitable for introducing a boroscope.
  • the deformation unit comprises an actuator element through which the carrier element is also guided axially. Since the actuator element can be moved in at least one direction, preferably in any direction perpendicular to the distance between the guide element and the actuator element, a bending moment can optionally be exerted on the carrier element in order to deform it.
  • the actuator element can also be moved in a direction parallel to this distance or whether corresponding movements are coupled radially and axially to the named axis (For example, because the actuator element can be moved along a circular path or a spherical shell).
  • a deformation and thus the shape of the part of the carrier element protruding from the guide element can be influenced and determined when the carrier element is pushed through the deformation device.
  • the actuator element is designed to optionally apply a torsional moment to the carrier element.
  • a torsional moment can be achieved, for example, in the case of a rotationally fixed axial guide of the carrier element or by corresponding optional fixation (see below) by rotating the guide about the axis of the carrier element.
  • additional deformation modes can be achieved through the optional application of torsion moments.
  • the actuator element and / or the positionally fixed guide element preferably comprises a controllable locking device for optionally fixing the position and / or the angular position of the carrier element in the actuator element and / or guide element.
  • fixation - depending on the design of the fixation, for example by creating a temporary fixed restraint - additional deformation modes can be achieved.
  • suitable locking on the guide element it can also be prevented that at times movements of the actuator element, for example to deform the carrier element, unintentionally affect the end of the carrier element protruding from the device.
  • the lock can be designed, for example, as a two-finger gripper for the carrier element.
  • the actuator element can be moved in the direction of the distance between the fixed-position guide element and the actuator element.
  • the guide element and / or the actuator element comprise guide rollers for the carrier element, some of the guide rollers of which are preferably driven.
  • the roller drive (s) By suitable control of the roller drive (s), an advance of the carrier element out of the output end can be achieved - possibly also continuously.
  • a guide tube protruding from the deformation unit can be attached to the guide element to guide the carrier element, the guide tube preferably being detachable and thus basically from is exchangeable.
  • the final shape of the part of the carrier element protruding from the guide tube can still be influenced significantly by the deformation device, since the elastic part follows the deformation through the guide tube Exit from the guide tube to the shape of the carrier element achieved by the Verformungsein direction.
  • the angular position of the carrier element in the guide tube can also have an influence on the final shape.
  • a feed device is provided with which the carrier element is fed to the actuator element in a defined manner on the side facing away from the guide element, the feed device being stationary relative to the guide element or moved with the actuator element.
  • the carrier element can comprise a probe unit in the area of the borescope head for determining the position and / or orientation of the borescope head.
  • a corresponding probe unit can be used to check whether the guide tube is following a predetermined path.
  • the probe unit can be designed to determine the position using any known measuring principle, for example time-of-flight analysis from the probe unit transmitted and / or received radio or light signals. A position determination on the basis of image evaluation is also possible, for which purpose the probe unit comprises suitable image acquisition sensors.
  • the probe unit can also be formed integrally with the borescope head.
  • the device preferably comprises a control device for controlling. It is preferred here if the control takes place taking into account the position and / or orientation information of the borescope head obtained via a probe unit or the borescope head.
  • the corresponding position and / or orientation information which can be determined either by a probe unit or via the borescope head (e.g. 3-D data obtained by image recognition or evaluation), enables the actual position and / or orientation to be compared take place with the given path and, if a discrepancy is detected, appropriate countermeasures can be initiated.
  • the borescope head can be firmly connected to the free end of the support element, so that a separate borescope shaft can be dispensed with.
  • the "fixed connection" can include an optional releasability for maintenance purposes.
  • the borescope head can, however, also be part of a flexible borescope, which is guided through a suitable channel in the carrier element. In the case of a fixed connection to the carrier element, it is preferred when the connection has a degree of freedom of rotation about the axis of the carrier element and the rotation of the borescope head about this axis can be controlled.
  • the rotatable connection 360 ° all-round recordings are possible.
  • a corresponding rotation can be achieved with a flexible len boroscope pushed through the carrier element by rotating the borescope shaft.
  • the boroscopic head it is preferably possible for the boroscopic head to be designed to capture a 360 ° all-round view. This can be achieved, for example, by a suitable number of radially distributed image acquisition sensors.
  • the actuator element can comprise a, preferably six-axis, articulated arm robot and / or a hexapod robot (Stewart platform), the position and / or location of the axial guidance of the actuator element being changeable by the robot. All typically required deformations of the carrier element can be achieved by appropriate robots.
  • the guide tube is a material composite tube.
  • the guide tube can comprise a core made of wound metal strip, the metal strip preferably being an aluminum strip and / or longitudinally wound.
  • a sheathing of the core made of plastic, preferably polyethylene, is also preferably provided.
  • a protective coating preferably a protective film
  • a protective film can be provided on the side of the core opposite the cladding, so that in this case the core is completely surrounded by the cladding and protective covering.
  • a smooth surface of the guide tube on the outside and inside can be achieved regularly.
  • the risk of damage to a component of the technical device to be boroscopic is reduced in the event of (unintentional) contact with the guide tube.
  • Suitable pipes are available at the priority date, for example, under the trade name "Dekabon” or under the brand “Synflex” from Eaton Corporation, USA, and are described in more detail, for example, in US Pat. No. 4,216,802.
  • the borescope head can comprise an image acquisition unit as part of a video borescope. It can also be designed to acquire 3-D surface data, for example by triangulation on the basis of image data from two image acquisition units arranged adjacent to one another.
  • the technical device to be boroscoped can preferably be gas turbines and / or aircraft engines.
  • the invention has turned out to be particularly suitable for the borescope inspection of such technical devices.
  • FIG. 1 a schematic representation of the use of a device according to the invention for borescope inspection of a combustion chamber of an aircraft engine
  • FIG. 2 a schematic sectional view of FIG. 1;
  • FIG. 3 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention
  • FIGS. 4a, b schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 5a, b schematic representation of alternative embodiments of boroscope heads firmly connected to the carrier element.
  • the device according to the invention can, however, be used in particular when the combustion chamber 21 is installed in an aircraft engine.
  • the device 1 comprises a repeatedly plastic, deformable, elongated carrier element 2 with a borescope head 3 at that end 2 'which is inserted into the combustion chamber 21.
  • the carrier element 2 is a material composite tube comprising a core made of longitudinally wound aluminum tape, an outer jacket made of polyethylene, and a protective film as a protective coating on the inside.
  • the guide tube 3 is self-supporting or also supports the borescope head 3, so that it basically retains its shape achieved after plastic deformation without external influences.
  • the carrier element 2 is guided by a deformation unit 10, the exact configuration of which is described in more detail below in various embodiments with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the deformation unit 10 the Trä gerelement 2 is controlled bending and torsion deformed by a control device 11 before it is led out at the output end 12 of the deformation unit 10 and introduced into the combustion chamber 21.
  • the carrier element 2 is inserted in a curved guide tube 4 detachably attached to the output end 12 through an inspection opening 22 into the combustion chamber 21 and is actually self-supporting from the point defined by the free end 4 'of the guide tube 4 and reproducibly accessible again.
  • the reproducibility is in particular also achieved by the fastening device 6 with which the device 1 is fastened to the technical device 20 in a clearly defined position and location opposite the inspection opening 22.
  • the borescope head 3 is firmly connected to the carrier element 2 and comprises image acquisition sensors for acquiring digital 2-D images, so that ultimately a video borescope is obtained.
  • a probe unit 5 with which the position and orientation of the borescope head 3 can be determined.
  • the information obtained by the probe unit 5 is made available to the control device 11 and flows into the control of the deformation unit 10, so that it can be ensured that the borescope head 3 is basically along a predetermined line when the carrier element 2 is pushed into the combustion chamber 21 Path 90 moves. If deviations from this path 90 are determined, the control device 11 can counteract this by suitably controlling the deformation unit 10.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a device 1, as it can be used, for example, in FIGS. 1 and 2, the deformation device 10 in particular also being shown in detail.
  • the deformation unit 10 comprises a fixed-position guide element 13, which among other things.
  • the output end 12 forms, at which a guide tube 4 is also arranged in this embodiment.
  • the carrier element 2 is guided axially along a defined axis.
  • the carrier element 2 is designed as a tube through which a separate flexible boroscope (not shown) can be guided.
  • An actuator element 14 is also provided, which is arranged on the boom of a six-axis articulated arm robot 15.
  • the actuator element 14 is also designed for axial guidance of the carrier element 2 and has a locking device in the form of a two-finger gripper 16 with which the position and location of the carrier element 2 relative to the actuator element 14 can be fixed in a controllable manner.
  • a feed device 17 Immediately adjacent to the actuator element 14 and also on the boom of the articulated arm robot 15 is a feed device 17 with which the carrier element 2 is fed to the actuator element 14 on the side facing away from the guide element 13 in a defined manner.
  • the actuator element 14 is almost arbitrary with respect to the guide element 13 - in particular in and across the direction of the distance between the fixed-position guide element 13 and the actuator element
  • the carrier element 2 can step-by-step out of the output end 12 of the deformation unit 10 and thus into the technical device 20 to be boroscopic (cf. Figure 1 and 2) are pushed in.
  • the articulated arm robot 15 can be controlled by the control device
  • FIG 4a, b a second embodiment of a device 1, as it can be used, for example.
  • Figures 1 and 2 shown in a side view and a perspective view. The representation of the carrier element 2 has been omitted.
  • the deformation unit 10 shown in Figure 4a, b comprises a fixed position guide element 13, which the output end
  • the actuator element 14 is for the axial guidance of the Sinele Mentes 2 and with a lock in the form of a two-finger gripper 16 on a controllable by the control device 11 hexapod robot 15 'so that the position and location of the actuator element 14 in particular can be changed with respect to the guide element 13, so that, inter alia, bending deformations of a carrier element 2 (not shown) guided by the guide element 13 and the actuator element 14 can be achieved.
  • a locking device in the form of a two-finger gripper 16 ' is also provided on the guide element 13. If a carrier element 2 is locked both in the guide element 13 and in the actuator element 14 by both locking devices 16, 16 ', torsional moments can be introduced into the carrier element 2 by suitable control of the hexapod robot 15'. In the event of mutual locking in the locking devices 16, 16 ', a carrier element 2 can be pushed out step-by-step out of the outlet opening 12 of the deformation unit 10.
  • the embodiment of the deformation unit 10 according to FIGS. 4a, b is sufficiently light to be carried by a person and has handles 18 for easy handling
  • Technical device 20 to be boroscopic such as, for example, an aircraft engine, is fastened, as is shown, for example, in FIG. 1.
  • the connection in question can have a degree of freedom of rotation about the axis of the carrier element 2, so as not to be restricted with regard to the alignment of the receiving cone of the borescope head 3, wherein the rotation of the borescope head 3 about this axis by egg NEN suitable drive.
  • FIG. 5a A corresponding embodiment with a driven swivel joint 30 and image acquisition sensors as a borescope lens is shown in FIG. 5a.
  • a large number of image acquisition sensors can also be provided as a borescope head 3, which are arranged in a radially distributed manner in order to acquire a 360 ° all-round view.
  • a swivel joint 30 can be dispensed with (see FIG. 5b).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren für die Boroskopinspektion von technischen Geräten (20). Die Vorrichtung (1) umfasst ein in einer Verformungseinheit (10) geführtes, wiederholt plastisch verformbares und lang gestrecktes Trägerelement (2), wobei die Verformungseinheit (10) ein positionsfestes Führungselement (13) zur axialen Führung des Trägerelements (2) an einem Ausgangsende (12) und ein zur axialen Führung des Trägerelements (2) ausgebildetes Aktuatorelement (14) umfasst, welches in wenigstens eine Richtung senkrecht zum Abstand zwischen Führungselement (13) und Aktuatorelement (14) bewegbar ist, um wahlweise ein Biegemoment auf das durch das Führungselement (13) und das Aktuatorelement (14) geführte Trägerelement (2) aufzubringen, und wobei an dem aus dem Ausgangsende (13) der Verformungseinheit (10) herausragende Ende des Trägerelementes (3) ein Boroskopkopf (5) angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird ein wiederholt plastisch verformbares und lang gestrecktes Trägerelement (2) mit einem Boroskopkopf (3) an seinem in das technische Gerät (20) einzuführende Ende während des Einführens in das technische Gerät (20) im Bereich vor dem Eintritt in das technische Gerät (20) wahlweise vorverformt, um so einer vorgegebenen Bahn des Boroskopkopfes (3) innerhalb des technischen Geräts (20) zu folgen.

Description

Vorrichtung und Verfahren für die Boroskopinspek- tion von technischen Geräten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Boroskopinspektion von technischen Geräten.
Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Inspektion von tech nischen Geräten in Bereichen, die nicht unmittelbar einsehbar sind, auf Boroskope zurückzugreifen. Die Boroskope können durch kleine Öffnungen in die fraglichen Bereiche eingeführt werden und bieten entweder unmittelbar über eine Optik oder aber durch Anzeige eines durch geeignete Sensorik an der Boro- skopspitze aufgenommenen Videobildes - auch Video-Boroskop ge nannt - Einblick in ansonsten nicht einsehbare Bereiche.
Die Boroskopie wird bspw. bei der Inspektion von Flugzeug triebwerken eingesetzt, um einen Einblick in das Innere des Triebwerks zu erlangen, ohne es dafür aufwendig auseinander nehmen zu müssen. Dabei ist es zumindest für einzelne Bereiche des Flugzeugtriebwerks, wie bspw. die Brennkammer, erforder lich oder zumindest wünschenswert, den Bereich vollständig zu befunden und zu dokumentieren.
Derzeit wird für die Boroskopie des Innenraums der Brennkammer auf ein Video-Boroskop mit flexiblem Schaft zurückgegriffen, welches manuell durch die Brennkammer geführt wird. Dazu wird das flexible Boroskop entlang des kompletten Innenumfangs der Brennkammer geführt und anschließend langsam herausgezogen. Während des Herausziehens werden die vom Boroskop erfassten Bilder aufgezeichnet. Es wird dabei versucht sicherzustellen, dass der komplette Umfang der üblicherweise ringförmigen Brennkammer erfasst wird. Wird dabei eine mögliche Problem stelle in der Brennkammer identifiziert, kann anschließend eine manuelle 3-D-Erfassung der entsprechenden Stelle mit ge sonderten dafür geeigneten 3-D-Boroskopen durchgeführt werden. Aufgrund der manuellen Führung des Boroskops mit flexiblem Schaft ist eine vollständige und reproduzierbare Dokumentation des Zustands einer Brennkammer jedoch kaum möglich. Außerdem ist insbesondere die nachträgliche 3-D-Erfassung von möglichen Problemstellen sehr aufwendig und zeitintensiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit der die Boroskopinspektion von technischen Geräten verbessert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch, sowie ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche.
Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung für die Boro skopinspektion von technischen Geräten umfassend ein in einer Verformungseinheit geführtes, wiederholt plastisch verformba res und lang gestrecktes Trägerelement, wobei die Verformungs einheit ein positionsfestes Führungselement zur axialen Füh rung des Trägerelements an einem Ausgangsende und ein zur axi alen Führung des Trägerelements ausgebildetes Aktuatorelement umfasst, welches in wenigstens eine Richtung senkrecht zum Ab stand zwischen Führungselement und Aktuatorelement bewegbar ist, um wahlweise ein Biegemoment auf das durch das Führungs element und das Aktuatorelement geführte Trägerelement aufzu bringen, und wobei an dem aus dem Ausgangsende der Verfor mungseinheit herausragende Ende des Trägerelementes ein Boro- skopkopf angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren für die Boro skopinspektion von technischen Geräten, vorzugsweise unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein wie derholt plastisch verformbares und lang gestrecktes Trägerele ment mit einem Boroskopkopf an seinem in das technische Gerät einzuführende Ende während des Einführens in das technische Gerät im Bereich vor dem Eintritt in das technische Gerät wahlweise vorverformt wird, um so einer vorgegebenen Bahn des Boroskopkopfes innerhalb des technischen Geräts zu folgen.
Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung ver wendete Begriffe erläutert.
Ein lang gestrecktes Trägerelement ist „wiederholt plastisch verformbar", wenn das Trägerelement bei Verformung keine oder nur kaum Ermüdungserscheinungen aufweist und eine durch Ver formung erreichte Formgebung im Wesentlichen - also insbeson dere abzüglich elastischer Anteile an der Verformung - beibe hält. Vorzugsweise ist das Trägerelement für mehrere Zyklen, bspw. wenigstens für wenigstens 20 Zyklen, weiter vorzugweise für wenigstens 50 Zyklen im Rahmen der bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erwartenden Verformungen ver formbar, ohne dass es zu merklichen Ermüdungserscheinungen kommt.
Bei einem plastisch verformbaren „Trägerelement" handelt es sich um ein Trägerelement, welches bei ordnungsgemäßer Verwen dung nicht nur selbsttragend ist, sondern auch diejenigen Las ten, für die es vorgesehen ist, tragen kann, ohne sich auf grund der Schwerkraft selbstständig, zumindest plastisch, zu verformen .
Mit „axialer Führung" ist eine Führung - in vorliegenden Fall - des Langestrecken Trägerelements bezeichnet, die eine Bewe gung des Trägerelementes in dessen axialer Richtung zulässt, eine Bewegung in radialer Richtung des Trägerelementes aber unterbindet. Die Winkellage der Achse des Trägerelements in nerhalb der Führung und/oder eine Rotationsbewegung des Trä gerelementes um die eigene Achse sind dabei durch die axiale Führung grundsätzlich nicht oder nur auf breite Winkelbereiche beschränkt. Je nach Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Vor richtung oder Ausführung der axialen Führung können aber auch einzelne oder alle solcher Winkelveränderungen unterbunden werden.
Bei dem „Boroskopkopf" handelt es sich um denjenigen Teil ei nes Boroskops, der letztendlich den Aufnahmebereich des Boro- skops bestimmt. Bei einem rein optischen Boroskop entspricht dies bspw. dem Boroskopobjektiv oder die Eintrittsfläche eines Lichtleiters, welcher den letztendlichen Aufnahmekegel defi niert; bei einem Video-Boroskop ist dies der Aufnahmebereich der dafür vorgesehenen Bilderfassungssensoren. Dabei ist uner heblich, ob über den Boroskopkopf eine 2D-Bilderfassung im sichtbaren Bereich, Aufnahmen im nicht-sichtbaren Bereich (bspw. Infrarotbereich) und/oder die Erfassung von 3-D-Daten, bspw. per Triangulation, erfolgen. Der Boroksopkopf kann grundsätzlich auf einem starren oder flexiblen Schaft angeord net ist. Es ist aber auch möglich, den Borokopkopf ohne eige nen strukturellen Schaft auf einem anderen Element, wie bspw. dem Trägerelement, anzuordnen.
Die Erfindung hat erkannt, dass die Boroskopie von technischen Geräten, wie bspw. Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken, ins besondere komplizierter Strukturen verbessert werden kann und insbesondere reproduzierbar möglich wird, wenn der Pfad, den der Boroskopkopf beim Einschieben folgt, zumindest in einem gewissen Rahmen gesteuert und/oder geregelt beeinflussbar ist. Erfindungsgemäß ist hierfür vorgesehen, dass der Boroskopkopf an dem letztendlich in das zu boroskopierende technische Gerät einzuführende Ende eines wiederholt plastisch verformbaren, lang gestreckten Trägerelementes angeordnet ist, für dessen kontrollierte Verformung beim Einschieben in ein technisches Gerät eine Verformungseinheit vorgesehen ist. Die Verformungseinheit umfasst dabei ein Führungselement zur axialen Führung des Trägerelementes. Aufgrund der Eigenschaf ten einer axialen Führung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist sicherstellt, dass das Trägerelement grundsätzlich an ei ner definierten Stelle der Verformungseinheit austritt. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach derart gegenüber einem zu boroskopierenden technischen Gerät angeordnet werden, dass das Trägerelement in eine zur Einführung eines Boroskops geeignete Öffnung am technischen Gerät eingeschoben werden kann.
Um eine Verformung des Trägerelementes zu erreichen, umfasst die Verformungseinheit ein Aktuatorelement, durch den das Trä gerelement ebenfalls axial geführt ist. Da das Aktuatorelement in wenigstens eine Richtung, vorzugsweise in beliebige Rich tungen senkrecht zum Abstand zwischen Führungselement und Ak tuatorelement bewegbar ist, kann wahlweise ein Biegemoment auf das Trägerelement ausgeübt werden, um es so zu verformen. Für die zur Aufbringung eines Biegemomentes erforderliche Beweg- barkeit des Aktuatorelements in eine Richtung senkrecht zum Abstand zwischen Führungselement und Aktuatorelement ist es unerheblich, ob das Aktuatorelement auch in Richtung parallel zu diesem Abstand bewegbar ist oder entsprechende Bewegungen radial und axial zur genannten Achse miteinander gekoppelt sind (bspw. weil das Aktuatorelement entlang einer Kreisbahn oder einer Kugelschale bewegbar ist).
Durch das Aufbringen eines Biegemomentes auf das Trägerelement durch die Verformungseinheit kann eine Verformung und somit bei entsprechendem Durchschieben des Trägerelementes durch die Verformungseinrichtung die Formgebung des aus dem Führungsele ment herausstehenden Teils des Trägerelementes beeinflusst und festgelegt werden. Es lässt sich so die Bahn, die der Boro- skopkopf am Ende des Trägerelements bspw. innerhalb eines technischen Geräts beim Einschieben bzw. Durchschieben durch die Verformungseinheit nimmt, vorgeben.
Es ist bevorzugt, wenn zusätzlich zum wahlweisen Aufbringen eines Biegemomentes auf das Trägerelement das Aktuatorelement zum wahlweisen Aufbringen eines Torsionsmoments auf das Trä gerelement ausgebildet ist. Entsprechendes kann bspw. bei ei ner rotationsfesten axialen Führung des Trägerelementes oder durch entsprechende wahlweise Fixierung (siehe unten) durch Drehen der Führung um die Achse des Trägerelementes erreicht werden. Insbesondere bei nicht-rotationssymmetrischen Trä gerelementen können durch das wahlweise Aufbringen von Torsi onsmomenten zusätzliche Verformungsmodi erreicht werden.
Vorzugsweise umfasst das Aktuatorelement und/oder das positi onsfeste Führungselement eine steuerbare Arretierung zum wahl weisen Fixieren der Position und/oder der Winkellage des Trä gerelementes im Aktuatorelement und/oder Führungselement.
Durch entsprechende wahlweise Fixierung können - je nach Aus gestaltung der Fixierung bspw. durch Schaffung einer temporä ren festen Einspannung - zusätzliche Verformungsmodi erreicht werden. Bei geeigneter Arretierung am Führungselement kann auch verhindert werden, dass sich zeitweise Bewegungen des Ak tuatorelements, bspw. zur Verformung des Trägerelementes, un gewollt auf das aus der Vorrichtung hervorstehende Ende des Trägerelementes auswirken. Die Arretierung kann bspw. als Zwei-Finger-Greifer für das Trägerelement ausgebildet sein.
Es ist besonders bevorzugt, wenn das Aktuatorelement in Rich tung des Abstands zwischen positionsfestem Führungselement und Aktuatorelement bewegbar ist. Neben der Schaffung weiterer Verformungsmodi ist es insbesondere bei Vorhandensein von Ar retierungen sowohl am Führungselement als auch am Aktuatorele ment möglich, die Bewegbarkeit in Richtung des Abstands zwi schen positionsfestem Führungselement und Aktuatorelement bei wechselseitiger Arretierung an Führungselement und Aktuatorel ement zum segmentweisen Vorschub des Trägerelementes aus dem Ausgangsende der Vorrichtung heraus zu nutzen.
Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dass das Füh rungselement und/oder das Aktuatorelement Führungsrollen für das Trägerelement umfassen, von denen vorzugsweise ein Teil der Führungsrollen angetrieben ist. Durch geeignete Ansteue rung des oder der Rollenantriebe kann ein - ggf. auch kontinu ierlicher - Vorschub des Trägerelementes aus dem Ausgangsende heraus erreicht werden.
Um eine zusätzliche Verformung zu erreichen und/oder das Trä gerelement in einer definierten Bahn in das zu boroskopierende technische Gerät einzuführen, kann am Führungselement ein aus der Verformungseinheit herausragendes Führungsrohr zur Durch führung des Trägerelementes befestigt sein, wobei das Füh rungsrohr vorzugsweise lösbar und somit grundsätzlich aus tauschbar ist. Durch ein für ein zu boroskopierendes techni sches Gerät ggf. besonders ausgestaltetes Führungsrohr kann eine vorgegebene Einführung des Trägerelementes in das Innere des zu untersuchenden technischen Geräts reproduzierbar er reicht werden. Auch wenn, je nach Ausgestaltung des Führungs rohrs, dabei eine weitergehende Verformung des Trägerelementes erfolgt, ist die letztendliche Formgebung des aus dem Füh rungsrohr ragenden Teils des Trägerelementes weiterhin maßgeb lich durch die Verformungseinrichtung beeinflussbar, da sich der elastische Teil der Verformung durch das Führungsrohr nach Austritt aus dem Führungsrohr zur durch die Verformungsein richtung erreichten Form des Trägerelements zurückbildet. Bei nicht-rotationssymmetrischen Trägerelementen kann auch die Winkellage des Trägerelements im Führungsrohr Einfluss auf die letztendliche Formgebung haben. Es ist bevorzugt, wenn eine Zuführungseinrichtung vorgesehen ist, mit der das Trägerelement dem Aktuatorelement auf der von dem Führungselement abgewandten Seite definiert zugeführt wird, wobei die Zuführungseinrichtung ortsfest gegenüber dem Führungselement oder mit dem Aktuatorelement mitbewegt ist. Durch eine entsprechende Zuführungseinrichtung kann regelmäßig eine erhöhte Genauigkeit in der Verformung des Trägerelements durch Bewegung des Aktuatorelements erreicht werden, da mögli che Einflüsse einer Undefinierten Zuführung auf die letztend liche Verformung ausgeschlossen sind.
Das Trägerelement kann eine Sondeneinheit im Bereich der Boro- skopkopf zur Bestimmung der Position und/oder Orientierung des Boroskopkopf umfassen. Über eine entsprechende Sondeneinheit kann überprüft werden, ob das Führungsrohr einer vorgegebenen Bahn folgt. Die Sondeneinheit kann zur Positionsbestimmung über ein beliebiges bekanntes Messprinzip ausgebildet sein, bspw. Time-Of-Flight-Analyse von der Sondeneinheit ausgesende ten und/oder empfangenen Funk- oder Lichtsignalen. Auch eine Positionsbestimmung auf Basis von Bildauswertung ist möglich, wozu die Sondeneinheit geeignete Bilderfassungssensoren um fasst. Die Sondeneinheit kann auch integral mit dem Boroskop kopf ausgebildet sein.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Steuerungsvorrich tung zur Steuerung. Dabei ist bevorzugt, wenn die Steuerung unter Berücksichtigung der über eine Sondeneinheit oder den Boroskopkopf gewonnenen Positions- und/oder Orientierungsin formationen des Boroskopkopfs erfolgt. Durch die entsprechen den Positions- und/oder Orientierungsinformationen, die entwe der durch eine Sondeneinheit oder auch über den Boroskopkopf (bspw. per Bilderkennung oder Auswertung gewonnener 3-D-Daten) ermittelt werden können, kann ein Abgleich der tatsächlichen Lage und/oder Orientierung mit der vorgegebenen Bahn erfolgen und, bei festgestellter Abweichung, ein geeignetes Gegensteu ern initiiert werden.
Der Boroskopkopf kann fest mit dem freien Ende des Trägerele ments verbunden sein, womit auf einen gesonderten Boro- skopschaft verzichtet werden kann. Die „feste Verbindung" kann dabei eine wahlweise Lösbarkeit zu Wartungszwecken umfassen. Der Boroskopkopf kann aber auch Teil eines flexiblen Boro- skops, welches durch einen geeigneten Kanal im Trägerelement geführt ist, sein. Im Fall der festen Verbindung mit dem Trä gerelement ist es bevorzugt, wenn die Verbindung einen Rotati onsfreiheitsgrad um die Achse des Trägerelementes aufweist und die Drehung des Boroskopkopfs um diese Achse steuerbar ist.
Bei geeigneter Ausgestaltung der drehbaren Verbindung sind 360°-Rundumaufnahmen möglich. Eine entsprechende Rotation kann bei einem durch das Trägerelement hindurchgeschobenen flexib len Boroskops durch Drehung des Boroskopschafts erreicht wer den. Alternativ dazu ist es bevorzugt möglich, dass der Boro skopkopf zur Erfassung einer 360°-Rundumsicht ausgebildet ist. Das kann bspw. durch eine geeignete Anzahl von radial verteilt angeordneten Bilderfassungssensoren erreicht werden.
Das Aktuatorelement kann einen, vorzugsweise sechsachsigen, Gelenkarmroboter und/oder einen Hexapod-Roboter (Stewart- Plattform) umfassen, wobei die Position und/oder Lage der axi alen Führung des Aktuatorelements durch den Roboter veränder bar ist. Durch entsprechende Roboter lassen sich sämtliche ty pischerweise erforderlichen Verformungen des Trägerelementes erreichen.
Vorteilhaft und daher bevorzugt ist es, wenn das Führungsrohr ein Materialverbundrohr ist. Das Führungsrohr kann dabei einen Kern aus gewickelten Metallband umfassen, wobei das Metallband vorzugsweise ein Aluminiumband und/oder längsgewickelt ist. Um die Formstabilität des Führungsrohrs nach einer Verformung zu erhalten, ist weiterhin vorzugsweise eine Ummantelung des Kerns aus Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, vorgesehen.
Auf der von der Ummantelung gegenüberliegenden Seite des Kerns kann ein Schutzüberzug, vorzugsweise eine Schutzfolie vorgese hen sein, sodass in diesem Fall der Kern vollständig von Um mantelung und Schutzüberzug umgeben ist. Dadurch kann regelmä ßig eine glatte Oberfläche des Führungsrohrs auf dessen Außen- und Innenseite erreicht werden. Darüber hinaus wird das Risiko der Beschädigung eines Bauteils des zu boroskopierenden tech nischen Geräts bei (unbeabsichtigten) Kontakt mit dem Füh rungsrohr verringert. Geeignete Rohre werden zum Prioritäts zeitpunkt bspw. unter den Handelsnamen „Dekabon" oder unter der Marke „Synflex" der Firma Eaton Corporation, USA, erhält lich, und sind bspw. im Patent US 4,216,802 näher beschrieben.
Der Boroskopkopf kann eine Bilderfassungseinheit als Teil ei nes Video-Boroskops umfassen. Er kann auch zur Erfassung von 3-D-Oberflächendaten, bspw. durch Triangulation auf Basis von Bilddaten zweier benachbart voneinander angeordneter Bilder fassungseinheiten, ausgebildet sein.
Bei dem zu boroskopierenden technischen Gerät kann es sich vorzugsweise um Gasturbinen und/oder Flugzeugtriebwerke han deln. Die Erfindung hat sich als besonders geeignet für die Boroskopinspektion eben solcher technischen Geräte herausge stellt.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen betreffend eine zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildeten Vorrichtung verwiesen. Die be schriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Vorrichtung er geben unmittelbar auch vorteilhafte Weiterbildungen des Ver fahrens . Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung der Verwendung ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Boroskopin- spektion einer Brennkammer eines Flugzeugtrieb werks;
Figur 2: eine schematische Schnittansicht zu Figur 1;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer ersten Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 4a, b: schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Figur 5a, b: schematische Darstellung von Ausführungsalterna tiven von mit dem Trägerelement fest verbunden Boroskopkopfen.
In Figuren 1 und 2 ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Boroskopinspektion eines technischen Geräts 20, nämlich der Brennkammer 21 eines Flugzeugtriebwerks, skiz ziert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dabei ausschließ lich die Brennkammer 21 des Flugzeugtriebwerks dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich aber insbesondere im in ein Flugzeugtriebwerk eingebauten Zustand der Brennkam mer 21 verwenden.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein wiederholt plastische verformba res, lang gestrecktes Trägerelement 2 mit einem Boroskopkopf 3 an demjenigen Ende 2', welches in die Brennkammer 21 einge führt wird. Das Trägerelement 2 ist dabei ein Materialverbun drohr umfassend einen Kern aus längsgewickelten Aluminiumband, eine äußere Ummantelung aus Polyethylen, und einer Schutzfolie als Schutzüberzug auf der Innenseite. Das Führungsrohr 3 ist dabei selbsttragend bzw. auch den Boroskopkopf 3 tragend, so- dass es seine nach einer plastischen Verformung erreichte Formgebung ohne äußere Einflüsse grundsätzlich beibehält.
Das Trägerelement 2 wird durch eine Verformungseinheit 10 ge führt, deren genaue Ausgestaltung nachfolgend in verschiedenen Ausführungsformen anhand der Figuren 3 und 4 noch näher be schrieben wird. In der Verformungseinheit 10 wird das Trä gerelement 2 durch eine Steuerungsvorrichtung 11 gesteuert biege- und torsionsverformt, bevor es am Ausgangsende 12 der Verformungseinheit 10 herausgeführt und in die Brennkammer 21 eingeführt wird. Dazu wird das Trägerelement 2 in einem an dem Ausgangsende 12 lösbar befestigten gebogenen Führungsrohr 4 durch eine Inspektionsöffnung 22 in die Brennkammer 21 einge führt und ist ab dem durch das freie Ende 4' des Führungsrohrs 4 definierten und reproduzierbar wieder erreichbaren Punkt tatsächlich selbsttragend. Die Reproduzierbarkeit wird dabei insbesondere auch durch die Befestigungseinrichtung 6 er reicht, mit der die Vorrichtung 1 in einer eindeutig definier ten Position und Lage gegenüber der Inspektionsöffnung 22 am technischen Gerät 20 befestigt wird.
Der Boroskopkopf 3 ist fest mit dem Trägerelement 2 verbunden und umfasst Bilderfassungssensoren zur Erfassung von digitalen 2-D-Bildern, sodass sich letztendlich ein Video-Boroskop ergibt. In die Boroskopkopf 3 integriert ist eine Sondenein heit 5, mit der sich die Position und Orientierung der Boro skopkopf 3 ermitteln lässt. Die durch die Sondeneinheit 5 ge wonnenen Informationen werden der Steuerungsvorrichtung 11 zur Verfügung gestellt und fließen in die Steuerung der Verfor mungseinheit 10 ein, sodass sichergestellt werden kann, dass sich die Boroskopkopf 3 beim Einschieben des Trägerelements 2 in die Brennkammer 21 grundsätzlich entlang einer vorgegebenen Bahn 90 bewegt. Werden Abweichungen von dieser Bahn 90 festge stellt, kann die Steuerungsvorrichtung 11 dem durch geeignete Ansteuerung der Verformungseinheit 10 entgegensteuern.
In Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrich- tung 1, wie sie bspw. in Figur 1 und 2 verwendet werden kann, dargestellt, wobei insbesondere auch die Verformungsvorrich tung 10 detailliert gezeigt ist.
Die Verformungseinheit 10 umfasst ein positionsfestes Füh rungselement 13, welches u. a. das Ausgangsende 12 bildet, an dem auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Führungsrohr 4 an geordnet ist. In dem Führungselement 13 ist das Trägerelement 2 axial entlang einer definierten Achse geführt. Dabei ist das Trägerelement 2 als Rohr ausgeführt, durch welches ein separa tes flexibles Boroskop (nicht dargestellt) geführt werden kann.
Es ist weiterhin ein Aktuatorelement 14 vorgesehen, welches am Ausleger eines sechsachsigen Gelenkarmroboters 15 angeordnet ist. Das Aktuatorelement 14 ist ebenfalls zur axialen Führung des Trägerelementes 2 ausgebildet und verfügt über eine Arre- tierung in Form eines Zwei-Finger-Greifers 16, mit der die Po sition und Lage des Trägerelementes 2 gegenüber dem Aktuato relement 14 steuerbar fixiert werden kann.
Unmittelbar benachbart zum Aktuatorelement 14 und ebenfalls am Ausleger des Gelenkarmroboters 15 ist eine Zuführungseinrich- tung 17, mit dem das Trägerelement 2 dem Aktuatorelement 14 auf der von dem Führungselement 13 abgewandten Seite definiert zugeführt wird.
Aufgrund des sechsachsigen Gelenkarmroboters 15 ist das Aktua torelement 14 nahezu beliebig gegenüber dem Führungselement 13 - insbesondere in und quer zur Richtung des Abstands zwi schen positionsfestem Führungselement 13 und Aktuatorelement
14 - bewegbar, um sowohl Biegemomente und Torsionsmomente auf das Trägerelement 2 im Bereich zwischen Führungselement 13 und Aktuatorelement 14 aufbringen zu können. Durch geeignetes zeitweises Arretieren mit dem Zwei-Finger-Greifer 16 und ent sprechendes Bewegen des Aktuatorelements 14 durch den Gelenk armroboter 15 kann das Trägerelement 2 schrittweise aus dem Ausgangsende 12 der Verformungseinheit 10 heraus- und somit in das zu boroskopierende technische Gerät 20 (vgl. Figur 1 und 2) hineingeschoben werden.
Der Gelenkarmroboter 15 kann durch die Steuerungseinrichtung
11 - ggf. unter Berücksichtigung der Position- und Lageinfor mationen einer Sondeneinheit 5 (vgl. Figur 1) - so gesteuert werden, dass das Trägerelement 2 nach und nach aus der Verfor mungsvorrichtung 10 herausgeschoben wird und sich dabei die in Figur 3 beispielhaft gezeigte Formgebung des Trägerelementes 2 ergibt.
In Figur 4a, b ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vor richtung 1, wie sie bspw. in Figur 1 und 2 verwendet werden kann, in einer Seitenansicht und einer perspektivischen An sicht dargestellt. Auf die Darstellung des Trägerelementes 2 wurde dabei verzichtet.
Trotz der auf den ersten Blick großen Unterschiede zum Ausfüh rungsbeispiel gemäß Figur 3 fußen die beiden Ausführungsbei spiele auf demselben erfinderischen Konzept, weshalb ergänzend auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Die in Figur 4a, b gezeigte Verformungseinheit 10 umfasst ein positionsfestes Führungselement 13, welches das Ausgangsende
12 der Verformungseinheit 10 bildet und die lösbare Befesti gung eines Führungsrohrs 4 daran ermöglicht. Das Aktuatorelement 14 ist zur axialen Führung des Trägerele mentes 2 und mit einer Arretierung in Form eines Zwei-Finger- Greifers 16 auf einem durch die Steuerungsvorrichtung 11 steu erbaren Hexapod-Roboter 15' angeordnet, sodass sich die Posi tion und Lage des Aktuatorelements 14 insbesondere gegenüber des Führungselements 13 verändern lässt, sodass sich u. a. Biegeverformungen eines durch das Führungselement 13 und das Aktuatorelement 14 geführten Trägerelements 2 (nicht darge stellt) erreichen lassen.
Bei der Verformungseinrichtung 10 aus Figur 4 ist auch am Füh rungselement 13 eine Arretierungsvorrichtung in Form eines Zwei-Finger-Greifers 16' vorgesehen. Ist ein Trägerelement 2 durch beide Arretierungsvorrichtung 16, 16' sowohl im Füh rungselement 13 als auch im Aktuatorelement 14 arretiert, las sen sich durch geeignete Ansteuerung des Hexapod-Roboters 15' Torsionsmomente in das Trägerelement 2 einbringen. Bei wech selseitiger Arretierung in den Arretierungsvorrichtungen 16, 16' kann ein Trägerelement 2 schrittweise aus der Ausgangsöff nung 12 der Verformungseinheit 10 herausgeschoben werden.
Die Ausführungsform der Verformungseinheit 10 gemäß Figur 4a, b ist ausreichend leicht, um von einer Person getragen zu wer den, und verfügt zur einfachen Handhabung über Handgriffe 18. Auch aufgrund des geringen Gewichts lässt sich die Verfor mungseinheit 10 problemlos in einer beliebigen Lage an einem zu boroskopierenden technischen Gerät 20, wie bspw. einem Flugzeugtriebwerk, befestigen, wie es bspw. in Figur 1 skiz ziert ist.
Ist das Boroskopobjektiv 5, wie in Figur 1 skizziert, fest an dem Trägerelement 3 angeordnet, kann - um hinsichtlich der Ausrichtung des Aufnahmekegels der Boroskopkopf 3 nicht be schränkt zu sein - die fragliche Verbindung einen Rotations- freiheitsgrad um die Achse des Trägerelementes 2 aufweisen, wobei die Drehung der Boroskopkopf 3 um diese Achse durch ei nen geeigneten Antrieb. Eine entsprechende Ausführung mit ei nem angetriebenen Drehgelenk 30 und Bilderfassungssensoren als Boroskopobjektiv ist in Figur 5a dargestellt. Alternativ dazu kann auch eine Vielzahl von Bilderfassungs sensoren als Boroskopkopf 3 vorgesehen sein, die zur Erfassung einer 360°-Rundumsicht radial verteilt angeordnet sind. In diesem Fall kann auf ein Drehgelenk 30 verzichtet werden (vgl. Figur 5b).

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) für die Boroskopinspektion von technischen Geräten (20) umfassend ein in einer Verformungseinheit (10) geführtes, wiederholt plastisch verformbares und lang ge strecktes Trägerelement (2), wobei die Verformungseinheit (10) ein positionsfestes Führungselement (13) zur axialen Führung des Trägerelements (2) an einem Ausgangsende (12) und ein zur axialen Führung des Trägerelements (2) ausge bildetes Aktuatorelement (14) umfasst, welches in wenigs tens eine Richtung senkrecht zum Abstand zwischen Führungs element (13) und Aktuatorelement (14) bewegbar ist, um wahlweise ein Biegemoment auf das durch das Führungselement (13) und das Aktuatorelement (14) geführte Trägerelement (2) aufzubringen, und wobei an dem aus dem Ausgangsende (12) der Verformungseinheit (10) herausragende Ende des Trägerelementes (2) ein Boroskopkopf (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (14) zum wahlweisen Aufbringen eines Torsionsmoments auf das Trägerelement (2) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (14) und/oder das positionsfeste Füh rungselement (13) eine steuerbare Arretierung (16, 16') zum wahlweisen Fixieren der Position und/oder der Winkellage des Trägerelementes (2) im Aktuatorelement (14) und/oder Führungselement (13) umfasst, wobei die Arretierung (16,
16') vorzugsweise als Zweifinger-Greifer ausgeführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (14) in Richtung des Abstands zwischen positionsfestem Führungselement (13) und Aktuatorelement
(14) bewegbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (13) und/oder das Aktuatorelement (14) Führungsrollen für das Trägerelement (2) umfasst, wobei ein Teil der Führungsrollen vorzugsweise angetrieben ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Führungselement (13) ein aus der Verformungseinheit (10) herausragendes Führungsrohr (4) zur Durchführung des Trä gerelementes (2), vorzugsweise lösbar, befestigt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführungseinrichtung (17) vorgesehen ist, mit der das Trägerelement (2) dem Aktuatorelement (14) auf der von dem Führungselement (13) abgewandten Seite definiert zugeführt wird, wobei die Zuführungseinrichtung (17) ortsfest gegen über dem Führungselement (13) oder mit dem Aktuatorelement
(15) mitbewegt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) eine Sondeneinheit (5) im Bereich des Boroskopkopfs (3) zur Bestimmung der Position und/oder Ori entierung des Boroskopkopfes (3) umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung (11) zur Steuerung der Komponen ten (15, 16, 16') der Verformungseinheit (10), vorzugsweise unter Berücksichtigung der über eine Sondeneinheit (5) oder durch den Boroskopkopf (3) gewonnenen Positions- und/oder Orientierungsinformationen des Boroskopkopfes (3), vorgese hen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boroskopkopf (3) fest mit dem Trägerelement (2) verbun den oder Teil eines flexiblen Boroskops, welches durch ei nen geeigneten Kanal im Trägerelement (2) geführt ist, ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (14) einen, vorzugsweise sechsachsigen, Gelenkarmroboter (15) und/oder einen Hexapod-Roboter (15') umfasst, wobei die Position und/oder Lage der axialen Füh rung des Aktuatorelements (14) durch den Roboter (15, 15') veränderbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) ein Materialverbundrohr ist, vorzugs weise umfassend einem Kern aus gewickelten Metallband, vor- zugsweise Aluminiumband und/oder längsgewickelt, mit einer
Ummantelung aus Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, und/oder einem Schutzüberzug, vorzugsweise eine Schutzfo lie, auf der Innenseite.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boroskopkopf (3) eine Bilderfassungseinheit als Teil eines Video-Boroskops umfasst und/oder das technische Gerät (20) eine Gasturbine oder ein Flug zeugtriebwerk ist.
14. Verfahren für die Boroskopinspektion von technischen Gerä ten (20), vorzugsweise unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem vorhergehenden Ansprüche, wobei ein wiederholt plastisch verformbares und lang gestrecktes Trägerelement (2) mit einem Boroskopkopf (3) an seinem in das technische
Gerät (20) einzuführende Ende während des Einführens in das technische Gerät (20) im Bereich vor dem Eintritt in das technische Gerät (20) wahlweise vorverformt wird, um so ei ner vorgegebenen Bahn des Boroskopkopfes (3) innerhalb des technischen Geräts (20) zu folgen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorverformen eine Biege- und/oder Torsionsvorverformung umfasst.
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Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180034131.XA CN115552310A (zh) 2020-03-10 2021-03-09 用于使用管道镜来检查技术设备的装置和方法
US17/910,356 US20230121496A1 (en) 2020-03-10 2021-03-09 Apparatus and method for inspecting technical devices using a borescope
EP21711522.9A EP4118481A1 (de) 2020-03-10 2021-03-09 Vorrichtung und verfahren für die boroskopinspektion von technischen geräten

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DE (1) DE102020106509B3 (de)
WO (1) WO2021180698A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020106508A1 (de) * 2020-03-10 2021-09-16 Lufthansa Technik Aktiengesellschaft Vorrichtung für die Boroskopinspektion von technischen Geräten
DE102022100441A1 (de) * 2022-01-11 2023-07-13 Lufthansa Technik Aktiengesellschaft Vorrichtung und Anordnung zur Führung eines Boroskops

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216802A (en) 1978-10-18 1980-08-12 Eaton Corporation Composite tubing product
US4790624A (en) * 1986-10-31 1988-12-13 Identechs Corporation Method and apparatus for spatially orienting movable members using shape memory effect alloy actuator
US7271894B2 (en) * 2003-10-01 2007-09-18 General Electric Company Imaging system for robotically inspecting gas turbine combustion components
US20170072557A1 (en) * 2013-01-25 2017-03-16 The Boeing Company Tracking-Enabled Extended Reach Tool System and Method
US20190145905A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-16 General Electric Company Automated borescope insertion system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778170A (en) * 1972-11-02 1973-12-11 Gen Electric Borescope guide tube
US4298312A (en) * 1979-07-24 1981-11-03 Purex Corporation Damaged vane locating method and apparatus
US5096292A (en) * 1987-09-08 1992-03-17 Olympus Optical Co., Ltd. Borescope apparatus
US5644394A (en) * 1994-10-19 1997-07-01 United Technologies Corporation System for repairing damaged gas turbine engine airfoils
DE20003207U1 (de) * 1999-08-26 2000-05-31 Storz Karl Gmbh & Co Kg Endoskop
US9089258B2 (en) * 2004-04-21 2015-07-28 Acclarent, Inc. Endoscopic methods and devices for transnasal procedures
GB2470327B (en) * 2008-03-07 2012-03-21 Milwaukee Electric Tool Corp Visual inspection device
US10274718B2 (en) * 2012-01-31 2019-04-30 Siemens Energy, Inc. Single-axis inspection scope with anti-rotation extension and method for internal inspection of power generation machinery
DE102016110536A1 (de) * 2015-07-20 2017-01-26 Siemens Energy, Inc. Optisches Inspektionsendoskop mit verformbarer, selbsttragender Bereitstellungsanbindung
DE102017218426B3 (de) * 2017-10-16 2019-01-17 Lufthansa Technik Ag Vorrichtung und Verfahren zur Boroskopinspektion von Strahltriebwerken
JP7059396B2 (ja) * 2018-10-31 2022-04-25 三菱重工業株式会社 検査用チューブの駆動制御装置、検査装置、検査方法、及び検査装置のプログラム
TWI744037B (zh) * 2019-11-12 2021-10-21 國立臺灣大學 機器人導航系統以及機器人導航方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216802A (en) 1978-10-18 1980-08-12 Eaton Corporation Composite tubing product
US4790624A (en) * 1986-10-31 1988-12-13 Identechs Corporation Method and apparatus for spatially orienting movable members using shape memory effect alloy actuator
US7271894B2 (en) * 2003-10-01 2007-09-18 General Electric Company Imaging system for robotically inspecting gas turbine combustion components
US20170072557A1 (en) * 2013-01-25 2017-03-16 The Boeing Company Tracking-Enabled Extended Reach Tool System and Method
US20190145905A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-16 General Electric Company Automated borescope insertion system

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