РАЦИОНАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ 3D ИЗМЕРЕНИЙ: МЕТОДЫ И ОБЪЕКТИВЫ
Приведенные в статье ниже рациональные методики относятся к 3D фазовым измерениям и 3D стереоскопическим измерениям. Эти указания по рациональным методикам следует использовать для обеспечения наилучших результатов при организации измерений с помощью видеоэндоскопа.
Основные указания перед началом работы с аппаратом:
- Обеспечить наличие у эндоскописта подготовки и квалификации для проведения измерений.
- Использовать собственные процедуры или схему выбора, представленную на этой странице, для выбора подходящей технологии и типа измерений для конкретных условий.
- Обеспечить чистоту оптико-измерительного объектива и зонда, а также надежное крепление объектива. Если используется стереообъектив, то следует правильно определить серийный номер объектива при выполнении первого измерения. Объективы для 3D фазовых измерений определяются системой автоматически.
- Проверить правильность выполнения измерений системой с помощью поверочного блока, соответствующего стандартам NIST, до и после проведения измерения.
- Установить объектив как можно ближе к участку измерений (небольшое значение максимального расстояния до цели).
- Для стереоскопических и 3D измерений требуется, чтобы изображение находилось в фокусе; для 3D фазовых измерений измерения при малой глубине (менее 0,010 дюйма), как правило, обеспечивают наибольшую точность, когда при довольно малом расстоянии изображение несколько не сфокусировано. Выполнение измерений на слишком большом расстоянии – наиболее распространенная причина неточных измерений.
- Следить за предупреждениями, отображаемыми системой во время измерений, которые могут сигнализировать о неправильной настройке или несоответствующем значении максимального расстояния до цели (MTD) для выполняемых измерений.
- Проверить настройки измерений и расположение курсора с помощью окна обзора трехмерного облака точек. Многие дефекты трудно распознать только по двухмерным изображениям, но в трехмерном облаке точек они становятся очевидными.
- При выполнении измерений малой глубины или малого профиля глубины нужно использовать обзор трехмерного облака точек с включенной картой глубины, чтобы убедиться в том, что признак дефекта четко выделяется на фоне шума. В противном случае следует сделать другой снимок с меньшего расстояния или с другой ориентацией.
- При измерении глубины участка, например язвины или вмятины, использовать обзор облака точек, чтобы убедиться в том, что измерение проводится в самой глубокой точке участка и что эталонная плоскость измерения точно выровнена с эталонной поверхностью.
- При выполнении 3D фазовых измерений отражения или затенение могут приводить к появлению области данных низкого качества, которые выделяются желтым цветом. Следует по возможности исключать измерения в таких областях, особенно при измерениях глубины или профиля глубины. Выполнение другого снимка с другой ориентацией может устранить желтые области.
- Области, 3D координаты которых система не смогла определить, выделяются красным цветом. В красных областях измерения выполнить невозможно.
- Чтобы обеспечить максимальное качество данных, во время съемки следует удерживать зонд неподвижно, насколько это возможно. Это особенно важно для 3D фазовых измерений в связи с большим количеством выполняемых снимков.
- При использовании 3D стерео необходимо отрегулировать яркость изображения и ориентацию съемки, чтобы свести к минимуму блики на исследуемом участке перед съемкой изображения для измерений.
- Прямые линии или кромки на просматриваемых объектах часто выглядят изогнутыми на двухмерных изображениях вследствие перспективы съемки и оптических искажений. Так как все измерения выполняются в 3D, прямые линии в 3D измерениях прорисовываются на двухмерном изображении так, как они воспринимаются камерой, т. е. зачастую изогнутыми. За счет этого облегчается выравнивание по прямым кромкам и более точно отображается место измерения.
Различные типы измерений для конкретных условий.
В некоторых условиях можно использовать несколько типов измерений, в данной схеме приводятся рекомендации экспертов.|
1. Длина
|
2.Площадь
|
3. Точка-линия
|
4. Многосегментное измерение
|
5. Глубина
|
6. Профиль глубины
|
7. Профиль глубины участка
|
8. Плоскость измерения
|
Типы измерений
Длина
Данный тип измерений позволяет определять расстояние по прямой между двумя выбранными курсорными точками.
Примеры применения:
- простые измерения на участках или деталях;
- измерение длины признака дефекта (т. е. трещин);
- измерение изменений размеров деталей из-за расширения или эрозии/коррозии/износа;
- определение остаточного размера показателей износа;
- измерение расположения/зоны признаков дефектов на детали.
Рациональные методики, позволяющие повысить точность измерений:
- Тип измерений «Длина» предназначен для измерений на прямой. Данный тип не подходит для измерения расстояний на изогнутых поверхностях.
- Проанализировать трехмерное облако точек, чтобы убедиться в верном расположении курсоров. Диагональные или наклонные измерения приводят к ошибке.
- Переместить объектив ближе, чтобы максимально увеличить изображение исследуемого участка на экране, при этом сохраняя фокусировку участков точек курсоров.
- Следить за оранжевыми вспомогательными индикаторами, чтобы обеспечить нахождение измеряемого расстояния в доверительном интервале.
- 3D фазовые или 3D стереоскопические измерения важно начинать с обеспечения четкого изображения, чтобы курсоры можно было точно расположить на признаке дефекта.
- Использовать тип измерений «Плоскость измерения», когда красные зоны не позволяют правильно расположить курсор или когда 3D шум может повлиять на результат. Подробные сведения см. в разделе «Плоскость измерения».
Точка-линия
Данный тип измерений позволяет определять длину перпендикуляра между линией (заданной двумя точками) и выбранной точкой.
Примеры применения:
- повреждение кромок лопасти турбины;
- оценка площади недостающего угла с помощью нескольких измерений «Точка-линия»;
- ширина зазора или выработки;
- ширина сварного шва.
- Проанализировать трехмерное облако точек, чтобы убедиться в верном расположении курсоров.
- Проверить облако точек и убедиться в том, что эталонная линия не имеет наклона относительно эталонной кромки на детали.
- Это особенно важно, когда оба курсора эталонной линии находятся на одной стороне с третьим курсором и удалены от него.
- Также следует проверить облако точек, убедившись, что измеренное расстояние не находится на диагонали, что может дать завышенный результат.
- Использовать тип измерений «Плоскость измерения», когда красные зоны не позволяют правильно расположить курсор или когда 3D шум может повлиять на результат. Подробные сведения см. в разделе «Плоскость измерения».
Глубина
Данный тип измерений позволяет определять расстояние от эталонной плоскости (заданной тремя выбранными точками) до четвертой выбранной точки, расположенной выше или ниже этой плоскости.
Примеры применения:
- зазоры между торцами лопастей и кожухом;
- язвины или вмятины от коррозии, эрозии или повреждений посторонними предметами;
- внутренний диаметр труб;
- высота сварного шва;
- качание лопаток статора;
- ширина зазора.
Рациональные методики, позволяющие повысить точность измерений:
- Измерительный объектив должен располагаться как можно ближе к признаку дефекта для повышения точности измерения.
- При использовании 3D фазовых измерений неперпендикулярные виды дают наилучшие результаты для измерения глубины, особенно при измерении объектов с блестящими поверхностями.
- Зеленая Маска поверхности, отображаемая при активном курсоре эталонной плоскости, указывает точки, расположенные очень близко к эталонной плоскости. Следует скорректировать положения курсоров, чтобы увеличить количество зеленого цвета на эталонной поверхности. Обзор трехмерного облака точек можно также использовать для проверки точности выравнивания эталонной плоскости, отмеченной синимквадратом, относительно эталонной поверхности.
- После размещения третьего курсора Вспомогательная функция измерения глубины часто автоматически помещает четвертый курсор в самую глубокую, самую высокую точку или на расположенную рядом кромку лопасти. Следует проверить положение автоматически установленного курсора и при необходимости скорректировать его.
- Включить режим карты глубины в обзоре облака точек, чтобы лучше видеть контуры поверхности и убедиться в том, что измерение выполняется в нужной точке (часто в самой высокой или самой нижней точке признака дефекта), а также в том, что данный признак дефекта четко выделяется на фоне шума 3D данных.
- Линия, проецируемая из точки измерения глубины, должна заканчиваться вблизи или внутри треугольника, образованного курсорами эталонной плоскости, чтобы свести к минимуму неточность вследствие наклона плоскости.
- При необходимости выполнить измерения в точке, находящейся далеко за пределами эталонного треугольника, следует увеличить размер эталонного треугольника для компенсации (это относится только к плоским поверхностям, не к изогнутым поверхностям).
- Использовать Плоскость измерения при измерении зазоров между торцами лопастей и кожухом, а также когда красные зоны вдоль кромок лопастей не позволяют правильно расположить четвертый курсор или когда 3D шум может повлиять на результат. Подробные сведения см. в разделе «Плоскость измерения».
Профиль глубины участка
Позволяет выполнить серию срезов профиля глубины на участке, заданном тремя курсорами, и определить срез профиля с самой высокой или самой низкой точкой.
Примеры применения:
- коррозия, эрозия, точечная коррозия;
- повреждения посторонними предметами;
- максимальная высота сварного шва, включая кольцевые сварные швы;
- максимальная глубина выработки.
- Установить измерительный объектив как можно ближе к признаку дефекта.
- Использовать с неплоскими эталонными поверхностями и поверхностями, имеющими кривизну только в одном направлении, например, прямой участок трубы. Не использовать на поверхностях со сложной кривизной, например, колено трубы или основание лопасти турбины на передней или задней кромке.
- При измерениях на изогнутой поверхности расположить курсоры так, чтобы эталонные линии профиля были изогнутыми.
- В случае неуверенности в необходимой ориентации следует попрактиковаться с пробным образцом аналогичной формы.
- При правильной установке курсоров должен получиться результат, близкий к нулю, и большая часть участка должна иметь зеленый цвет. См. изображения ниже.
- Зеленая Маска поверхности, отображаемая при перемещении курсора, указывает точки, расположенные очень близко к эталонным плоскостям срезов профиля глубины. Если отображается лишь небольшая зеленая линия рядом с двумя эталонными линиями профиля, линии, вероятно, размещены на изогнутой поверхности неправильно. См. изображения ниже.
- Эталонные линии профиля повторяют кривизну поверхности и используются для определения эталонных плоскостей для срезов профиля. Следует расположить курсоры так, чтобы эталонные линии профиля полностью находились на эталонной поверхности.
- Использовать трехмерное облако точек для проверки точного выравнивания эталонной плоскости для результирующего среза, обозначенной синим квадратом, относительно эталонной поверхности в месте расположения результирующего среза.
- Первые два курсора определяют первую эталонную линию профиля. Третий курсор задает расстояние между второй и первой эталонными линиями профиля. Система определяет конечные точки второй эталонной линии профиля в соответствии с кривизной поверхности вдоль первой линии. Затруднения с получением второй эталонной линии профиля в нужном месте, вероятно, означают неверно выполненные настройки измерений относительно кривизны поверхности.
