JP2015526642A - Optical inspection system and method for off-line industrial gas turbines and other generators in rotating gear mode - Google Patents

Optical inspection system and method for off-line industrial gas turbines and other generators in rotating gear mode Download PDF

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Abstract

ガスおよび蒸気タービンの内部部品は、光学カメラ検査システムによって検査される、該システムは、カメラ視野（ＦＯＶ）をタービン内の関心のある領域に自動および／または手動で予め指定されたナビゲーション経路に沿って配置すること、および人間介入あり、またはなしで画像を取得することが可能である。カメラ配置および画像取得は、自動的に、または操作員の許可を受けた後で開始することができる。検査システムは、光学カメラを有する関節式多軸検査スコープを含み、該スコープは、燃焼器ノズルアクセスポート、燃焼器、および移行部を通り挿入され、前記ローターが最大１０００ＲＰＭで回転する間カメラＦＯＶは、列１回転タービンブレードの前縁を撮像する。照明システムストロボライト、およびカメラ画像取得は、ブレード回転速度に同期するため、単一の検査スコープ挿入ポイントから多数のまたは全てのブレードの画像を得ることができる。The internal components of the gas and steam turbine are inspected by an optical camera inspection system, which automatically and / or manually follows a pre-designated navigation path to the area of interest within the turbine with a camera field of view (FOV). And images can be acquired with or without human intervention. Camera placement and image acquisition can be initiated automatically or after obtaining operator permission. The inspection system includes an articulated multi-axis inspection scope having an optical camera that is inserted through a combustor nozzle access port, a combustor, and a transition, and the camera FOV is rotated while the rotor rotates at a maximum of 1000 RPM. Image the leading edge of the row 1 rotating turbine blade. Since the illumination system strobe light and camera image acquisition are synchronized to the blade rotation speed, images of multiple or all blades can be obtained from a single inspection scope insertion point.

Description

同時係属出願の参照
本願は、「System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Articulated Multi-Axis Inspection Scope」と題する２０１２年１月３１日出願、出願番号第１３／３６２，３５２号の米国特許出願の一部継続出願である。 Reference to co-pending application This application is filed January 31, 2012, entitled “System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Articulated Multi-Axis Inspection Scope”, application number 13/362. This is a continuation-in-part of the US Patent Application No.

本願は、参照により本明細書に組み込まれる「Hybrid Scope - Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1-1000rpm)」と題する２０１２年８月２３日出願、出願番号第６１／６９２，３９３号の同時係属中の米国特許仮出願の利益を主張する。   This application is entitled "Hybrid Scope-Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1-1000rpm)", which is incorporated herein by reference. Claims the benefit of co-pending U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 692,393, filed on Jan. 23.

また本願は、以下の同時係属米国出願の利益を主張する：「System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery」と題する２０１２年１月３１日出願、出願番号第１３／３６２，４１７号の米国特許出願、「System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope」と題する２０１２年１月３１日出願、出願番号第１３／３６２，３８７号の同時係属米国特許出願、「System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery」と題する本願と同時出願の、出願番号未定、シーメンス整理番号２０１３Ｐ０９３８１ＵＳの同時係属中の米国特許出願（これは、「Vision Scope - 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement」と題する２０１２年８月２３日出願、出願番号第６１／６９２，４０９号の同時係属米国仮出願の利益を主張するものである）。引用された前記係属出願は、参照により本明細書に組み込まれる。   This application also claims the benefit of the following co-pending US application: “System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery”, filed January 31, 2012, application number 13/362. 417, filed January 31, 2012, entitled “System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope”, application number 13 / 362,387. No. copending U.S. patent application, "System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery" Co-pending U.S. Patent Application (This is the "Vision Scope-3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measureme and claims the benefit of a co-pending US provisional application filed August 23, 2012, application number 61 / 692,409). The above cited pending applications are hereby incorporated by reference.

技術分野
本発明は、産業用ガスタービンおよび非限定的な例として蒸気タービンおよび発電機を含む他の発電機械の非破壊内部検査のための光学カメラシステムに関連する。より具体的には、本発明の態様は、ガスタービン燃焼器および移行部を通りカメラ視野（ＦＯＶ）を配置することができ、かつ人間の介入有りまたは無しで、タービンエンジンが回転ギアモード（turning gear mode）の間、列１回転タービンブレードの画像を取得することができる光学カメラ検査システムに関連する。いくつかの実施形態では、カメラの配置および撮像は、自動的に、または操作員の許可を受けた後に開始することが可能である。他の実施形態においては、カメラの配置は、手動で行うことができる。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical camera system for non-destructive internal inspection of industrial gas turbines and other generator machines including, as non-limiting examples, steam turbines and generators. More specifically, aspects of the present invention can place a camera field of view (FOV) through the gas turbine combustor and transition, and with or without human intervention, the turbine engine can be in rotating gear mode (turning). related to an optical camera inspection system capable of acquiring images of a single row turbine blade during a gear mode). In some embodiments, camera placement and imaging can begin automatically or after obtaining operator permission. In other embodiments, camera placement can be done manually.

蒸気またはガスタービンなどの発電機械は、定期検査およびメンテナンス周期を伴って連続的に運転されることが多く、その際にはタービンは、オフラインにされ、停止される。一例として、ガスタービンエンジンは約４０００時間連続的に発電するよう運転されることが多く、そのうえで、定期メンテナンス、検査、および検査中に特定された任意の部品の修理のためにオフラインにされる。定期整備のためにガスタービンをオフラインにし、かつ最終的には完全に停止させることは、数日間にわたるプロジェクトである。タービンローター部などのいくつかのタービン部品は、１０００°Ｃ（１８３２°Ｆ）を超える温度で運用されている。タービンは、部品のゆがみまたは他の変形の可能性を低減するために完全な停止の前に周囲温度に到達するために４８〜７２時間の冷却時間が必要である。停止段階の間、タービンローター回転速度は、約３６００ＲＰＭの運転速度から「回転ギアモード」における約１２０ＲＰＭ以下の速度にスプールダウンされる。「回転ギアモード」においては、ローターがゆがむ可能性を低減するために、ローターが補助駆動モーターによって外部駆動される。タービンハウジングなどの他のタービン部品もまた周囲温度にゆっくり冷却される。   Power generation machines such as steam or gas turbines are often operated continuously with periodic inspection and maintenance cycles, in which case the turbine is taken offline and shut down. As an example, gas turbine engines are often operated to generate electricity continuously for about 4000 hours, and then taken offline for periodic maintenance, inspection, and repair of any parts identified during inspection. Taking a gas turbine offline for routine maintenance and eventually shutting it down is a multi-day project. Some turbine components, such as the turbine rotor section, are operated at temperatures in excess of 1000 ° C. (1832 ° F.). The turbine requires a cooling time of 48-72 hours to reach ambient temperature before complete shutdown to reduce the possibility of component distortion or other deformation. During the stop phase, the turbine rotor rotational speed is spooled down from an operating speed of about 3600 RPM to a speed of about 120 RPM or less in “Rotating Gear Mode”. In the “rotary gear mode”, the rotor is driven externally by an auxiliary drive motor in order to reduce the possibility of the rotor being distorted. Other turbine components, such as the turbine housing, are also slowly cooled to ambient temperature.

約７２時間までかけて一旦タービンが周囲温度まで冷却されると、今は静的タービンの内部部品を既知の光学カメラ検査システムによって検査することができる。既知の光学カメラ検査システムは、タービン周辺に位置する検査ポートに挿入される硬い、または柔軟な光学ボアスコープを利用する。視野がタービン内の１または複数のベーン、またはブレード、燃焼器バスケット等などの関心のある領域を囲むように、ボアスコープは手動で配置される。ボアスコープに光学的に接続されたカメラは、検査員によるリモート視認、および（必要に応じて）アーカイブのために、視野内の関心のある物体の画像を取得する。   Once the turbine has cooled to ambient temperature over about 72 hours, the internal components of the static turbine can now be inspected by known optical camera inspection systems. Known optical camera inspection systems utilize rigid or flexible optical borescopes that are inserted into inspection ports located around the turbine. The borescope is manually placed so that the field of view surrounds one or more vanes in the turbine or an area of interest such as a blade, combustor basket, or the like. A camera optically connected to the borescope obtains an image of the object of interest in the field of view for remote viewing by the inspector and (if necessary) archiving.

所与のタービン検査ポート内の関心のある異なる領域の一連の異なる画像が必要である場合、関心のある内部領域と視野の間の所望の相対的な位置合わせを達成するために、操作員は、カメラ検査システムボアスコープを手動で再配置しなければならない。相対的な位置合わせは、関心のある物体の静的領域の近くにビューイングポートが配置されるようにボアスコープを物理的に動かすことによって達成されることができる。このようなボアスコープおよび静的タービン部品の相対移動の例は、静的燃焼器内でボアスコープを異なる向きに挿入するか、またはタービン部内のベーンおよびブレード列の間の空間に半径方向に出し入れすることである。相対的な位置合わせはまた、ボアスコープビューイングポートを静的位置に維持することによって、かつ関心のあるタービン内部部品を静的視野内に移動させることによって達成されることができる。タービン内部部品および静的ボアスコープの相対移動の一例は、タービンローターを順次手動で数度回転させて、ブレードの画像を取得することによるブレード列内の異なるブレードの検査である。カメラ視野内に列の各所望の個々のブレードを位置合わせるために、ローターを順次回転させる。   If a series of different images of different regions of interest within a given turbine inspection port is required, the operator will be able to achieve the desired relative alignment between the inner region of interest and the field of view. The camera inspection system borescope must be manually repositioned. Relative alignment can be achieved by physically moving the borescope so that the viewing port is positioned near the static area of the object of interest. Examples of such relative movement of borescopes and static turbine parts are the insertion of borescopes in different directions in a static combustor or radial entry and exit into the space between vanes and blade rows in the turbine section. It is to be. Relative alignment can also be achieved by maintaining the borescope viewing port in a static position and by moving the turbine internal component of interest within a static field of view. One example of relative movement of turbine internal components and static borescope is the inspection of different blades in a blade row by sequentially rotating the turbine rotor several times in sequence and acquiring images of the blades. The rotor is rotated sequentially to align each desired individual blade in the row within the camera field of view.

完全なタービン検査は、人間の検査員によるカメラ検査システムビューイングポートおよびタービン内の関心のある領域の間の多数の手動での相対的な再配置シーケンスが必要となる。検査の質および生産性は、検査員および検査チームの検査および操作技術に依存する。検査装置の配置は、ガスタービン内の部品の間の複雑な操作経路によりチャレンジングなものである。例えば、第１列ベーンの前縁、または関連する支持部を検査するために、燃焼器検査ポートを通りボアスコープを挿入することは、複合的な操作が必要である。タービン内における検査装置の不適切な配置は、タービン内部部品を損傷する可能性がある、多数の操作員の検査チームは、既知の検査方法および装置を用いて手動検査を行う必要が多い。要約すると、既知の手動カメラ検査手順および検査システム操作は、時間がかかり、事実上繰り返しが必要であり、かつ検査チームの多くの人の助けが必要となる場合が多い。既知の手動カメラ検査手順および検査システム操作が必要とする「人的要因」は、人間の技術レベルの差異に基づく望ましくない検査プロセス変動を招く。人的技術変動により、いくつかの検査チームは、他のチームより少ない時間で、より良い画像の質を達成し、かつ損傷リスクが少なく、検査を完了させることが可能である。理想的には、高性能検査チームのスキルはすべてのチームが使用するために捕捉されるべきである。   A complete turbine inspection requires a number of manual relative relocation sequences between the camera inspection system viewing port by the human inspector and the area of interest in the turbine. Inspection quality and productivity depend on the inspection and operation skills of the inspector and inspection team. The arrangement of the inspection device is challenging due to the complicated operating path between the parts in the gas turbine. For example, inserting a borescope through a combustor inspection port to inspect the leading edge of a first row vane, or associated support, is a complex operation. Improper placement of inspection equipment in the turbine can damage turbine internal components, and many operator inspection teams often require manual inspection using known inspection methods and apparatus. In summary, known manual camera inspection procedures and inspection system operations are time consuming, in fact require repetition, and often require the assistance of many people on the inspection team. The “human factors” required by known manual camera inspection procedures and inspection system operations result in undesirable inspection process variations based on differences in human skill levels. Due to human technology variations, some inspection teams can achieve better image quality, less damage risk, and complete inspections in less time than others. Ideally, the skills of a high performance inspection team should be captured for use by all teams.

運転の熱的損傷および／または機械的な損傷の影響を最も受けやすいことが多いため、ガスまたは蒸気タービンどちらかの列１のブレードの前縁の検査画像を得ることが望ましい。冷却サイクルのできるだけ早い段階で−例えば、冷却サイクルの長い回転ギアモード部分の前のローターが１０００ＲＰＭ以下で回転しているとき−列１のブレードの前縁の画像が早く容易に得られる場合、タービンローターが完全に停止する数日前に、修理が必要なブレードは、優先的に交換、改修および／または他の修理をすることができる。既知のボアスコープ検査システムは、スコープ視野（ＦＯＶ）およびカメラの対物レンズの間の光ファイバースコープ内で光学的な品質劣化が起こり、検査手順の間一定の照度を維持する。これら既知のボアスコープの物理的な制約は、静的部品（言い換えればローターが完全に停止している場合）の画像を得るための有用性を効果的に制限する。それ以外の場合は、スコープカメラは、回転ブレードの不鮮明な画像を取得する。   Because it is often the most susceptible to operational thermal and / or mechanical damage, it is desirable to obtain an inspection image of the leading edge of either gas or steam turbine row 1 blades. If the rotor in front of the long rotating gear mode part of the cooling cycle is rotating at 1000 RPM or less as early as possible in the cooling cycle- A few days before the rotor is completely shut down, blades in need of repair can be preferentially replaced, modified and / or otherwise repaired. Known borescope inspection systems experience optical quality degradation within the fiber optic scope between the scope field of view (FOV) and the camera objective, maintaining a constant illumination during the inspection procedure. These known borescope physical constraints effectively limit the usefulness of obtaining images of static parts (in other words, when the rotor is completely stopped). Otherwise, the scope camera acquires a blurred image of the rotating blade.

光学カメラ検査システムおよび方法の分野において、タービンローターが最大１０００ＲＰＭで回転している際に、単一の、容易にアクセスできる検査ポイントからの全ての列１のブレードの視覚検査を可能にするニーズがある。   There is a need in the field of optical camera inspection systems and methods to allow visual inspection of all row 1 blades from a single, easily accessible inspection point when the turbine rotor is rotating at up to 1000 RPM. is there.

光学カメラ検査システムおよび方法の分野における追加的なニーズは、非限定的な例による蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む発電機械の非破壊内部検査を行うのに必要な全ての時間を、既知の検査装置および方法によって達成できる時間よりも低減させることであり、その結果機械は、整備サイクル中により迅速に発電を再開するためにオンラインに戻ることができる。   An additional need in the field of optical camera inspection systems and methods is that all the time required to perform a non-destructive internal inspection of a power generation machine, including a steam or gas turbine and a generator by non-limiting example, is known. Less than the time achievable by the inspection apparatus and method, so that the machine can be brought back online to resume power generation more quickly during the maintenance cycle.

光学カメラ検査システムおよび方法の分野における他のニーズは、非限定的な例による蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む発電機械内に検査装置を個々の機械の検査サイクル内で、または多数の異なる機械の検査サイクル内で一貫して、繰り返し配置することができ、機械の内部部品への損傷のリスクを最小限にして、画質が高く、かつ既知の手動の検査装置および方法によって達成されるより迅速な検査サイクル時間を可能にすることである。   Other needs in the field of optical camera inspection systems and methods include inspecting devices within a generator machine, including steam or gas turbines and generators according to non-limiting examples, or within a number of different machines Can be placed consistently and repeatedly within the inspection cycle, minimizing the risk of damage to internal parts of the machine, high image quality, and faster than achieved by known manual inspection devices and methods Is to enable a good inspection cycle time.

光学カメラ検査システムおよび方法の分野におけるさらに別のニーズは、異なる検査チーム間における検査技術レベルおよび生産性を均一にするのに役立つことである。   Yet another need in the field of optical camera inspection systems and methods is to help uniform inspection skill levels and productivity across different inspection teams.

したがって、これらを一緒に、または別々にした本発明の潜在的な目的は、なかでも発電機械（非限定的な例では蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む）のための光学カメラ検査システムおよび方法を作成することであり、これは、既知の検査装置および方法を比較して：計画された整備時間全体および個々の検査サイクル時間を低減する；機械内部部品への損傷のリスクを最小限にし、かつ高い画質で、個々の機械の検査サイクル内、または多数の異なる機械の検査サイクル内において一貫して繰り返し検査装置を配置する；および異なる検査チームにおいても検査技術レベルおよび生産性を均一にするのに役立つ。   Accordingly, the potential objectives of the present invention, taken together or separately, are optical camera inspection systems and methods for, among other things, power generation machines (including steam or gas turbines and generators in a non-limiting example). Which compares known inspection equipment and methods: reduces overall planned maintenance time and individual inspection cycle time; minimizes the risk of damage to machine internal parts, And with high image quality, deploy inspection equipment consistently within individual machine inspection cycles or within many different machine inspection cycles; and equalize inspection technology level and productivity across different inspection teams To help.

本発明の光学検査システムの別の目的は、タービンローターが最大で１０００ＲＰＭで回転する間、全ての列１ブレードを単一の、容易にアクセスできる検査ポイントから視覚検査することを可能にすることである。   Another object of the optical inspection system of the present invention is to allow visual inspection of all row 1 blades from a single, easily accessible inspection point while the turbine rotor rotates at up to 1000 RPM. is there.

これらの、および他の目的は、本発明によるガスまたは蒸気タービンの内部検査のためのシステムによって達成される。システムは、タービン検査ポートに固定するための基部を含む。システムはまた、基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部を有する、中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有する検査スコープを含む。検査スコープは、近位端部および遠位端部の中間の延長部分と、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントであって、第１ジョイント端部は、検査スコープの遠位端部に連結された関節ジョイントとを有する。視野を有するカメラヘッドは、関節ジョイントの第２ジョイント端部に連結される。グロス回転駆動部は、検査スコープに連結され、検査スコープをその中心軸回りに回転させる。スコープ伸縮駆動部は、延長部分に連結されて、延長部分を移動させる。関節駆動部は、カメラヘッドに連結され、カメラヘッドの視野を検査スコープの中心軸に対して曲げる。カメラは、カメラヘッドに連結されて、視野内の画像を取得する。照明システムは、カメラの視野を選択的に照らす。システムはまた、制御システムを有し、該システムは、グロス回転駆動部、スコープ伸縮駆動部、関節駆動部、カメラおよび照明システムに連結され、検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置し、カメラの視野を照明システムによって選択的に照らし、かつタービンローター回転速度に対応する速度でカメラ画像を取得する。いくつかの実施形態では、照明システムは、列１固定ベーンを撮像する場合など、カメラ視野を常に照らす第１モードで作動し、オフラインタービンローターが回転すると列１タービンブレードの画像を取得するストロボ照明第２モードに切り替わる。   These and other objects are achieved by a system for internal inspection of a gas or steam turbine according to the present invention. The system includes a base for securing to the turbine inspection port. The system also includes an inspection scope having a telescoping elongate body defining a central axis having a proximal end rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into the turbine inspection port. . The inspection scope is an articulated joint having an intermediate extension between a proximal end and a distal end and opposing first and second joint ends, the first joint end being a distal portion of the inspection scope. And an articulated joint connected to the end. A camera head having a field of view is coupled to the second joint end of the joint joint. The gloss rotation drive unit is connected to the inspection scope and rotates the inspection scope around its central axis. The scope extension / contraction drive unit is connected to the extension part and moves the extension part. The joint drive unit is connected to the camera head and bends the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope. The camera is connected to the camera head to acquire an image in the field of view. The illumination system selectively illuminates the field of view of the camera. The system also includes a control system that is coupled to a gross rotation drive, a scope telescopic drive, a joint drive, a camera and a lighting system to view the inspection scope and field of view along the navigation path in the turbine. In a certain interior area, the field of view of the camera is selectively illuminated by an illumination system, and camera images are acquired at a speed corresponding to the turbine rotor rotational speed. In some embodiments, the lighting system operates in a first mode that always illuminates the camera field of view, such as when imaging a row 1 fixed vane, and obtains an image of a row 1 turbine blade as the offline turbine rotor rotates. Switch to the second mode.

検査スコープの本発明の実施形態において、基部は、オフラインガスタービン燃焼部分に取り付けられ、検査スコープが燃焼器パイロットノズルポートを通り、移行部を通り挿入されて、列１ベーンおよびブレードの画像を取得するようにカメラ視野が配向される。照明システムは、ローターＲＰＭに対応するストロボ速度でパルス化されるため、複数の回転ブレードの画像は、単一の検査スコープ挿入ポイントから撮像され得る。   In an embodiment of the present invention of the inspection scope, the base is attached to the off-line gas turbine combustion section, and the inspection scope is inserted through the combustor pilot nozzle port and through the transition to obtain an image of row 1 vanes and blades. The camera field of view is oriented. Since the illumination system is pulsed at the strobe speed corresponding to the rotor RPM, images of multiple rotating blades can be taken from a single inspection scope insertion point.

本発明はまた、蒸気またはガスタービンの内部検査のための、ガスタービン検査ポートに固定するための基部を含むシステムを特徴とする。システムはまた、基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部を有する、中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有する検査スコープを含む。延長部分は、近位端部および遠位端部の中間部分である。検査スコープは、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントを有し、第１ジョイント端部は検査スコープの遠位端部に連結される。カメラヘッド延長部は、関節ジョイントの第２端部に連結される。この延長部は、カメラヘッド入れ子式部分および関節ジョイントの第２端部にまた連結されたカメラヘッド回転／パンジョイントを有する。検査スコープは、視野を有するカメラヘッドを有し、カメラヘッド延長部およびカメラヘッド回転／パンジョイントに連結される。検査スコープは、動作軸のための駆動部を有する。グロス回転駆動部は、検査スコープをその中心軸回りに回転させる。スコープ伸縮駆動部は、延長部分を移動させ、関節駆動部は、カメラヘッドの視野を検査スコープの中心軸に対して曲げる。カメラヘッド伸縮駆動部は、カメラヘッド入れ子式部分を移動させ、カメラヘッド回転／パン駆動部は、カメラヘッドを回転させる。カメラは、カメラヘッドに連結され、視野内の画像を取得する。検査システムは、カメラの視野を選択的に照らす照明システムを有する。制御システムは、グロス回転駆動部、スコープ伸縮駆動部、関節駆動部、カメラヘッド伸縮およびカメラヘッド回転／パン駆動部、およびカメラに連結され、検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置し、カメラの視野を照明システムによって選択的に照らし、かつタービンローター回転速度に対応する速度でカメラ画像を取得する。いくつかの実施形態においては、カメラは、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラであり、取得された画像は、列１ブレードの画像である。   The invention also features a system that includes a base for securing to a gas turbine inspection port for internal inspection of a steam or gas turbine. The system also includes an inspection scope having a telescoping elongate body defining a central axis having a proximal end rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into the turbine inspection port. . The extension is the middle part of the proximal and distal ends. The inspection scope has an articulated joint having opposing first and second joint ends, the first joint end being coupled to the distal end of the inspection scope. The camera head extension is coupled to the second end of the joint joint. This extension has a camera head rotation / pan joint also coupled to the camera head telescoping portion and the second end of the articulation joint. The inspection scope has a camera head with a field of view and is coupled to the camera head extension and the camera head rotation / pan joint. The inspection scope has a drive for the movement axis. The gloss rotation drive unit rotates the inspection scope around its central axis. The scope expansion / contraction drive unit moves the extension part, and the joint drive unit bends the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope. The camera head telescopic drive unit moves the camera head telescopic part, and the camera head rotation / pan drive unit rotates the camera head. The camera is connected to the camera head and acquires an image in the field of view. The inspection system has an illumination system that selectively illuminates the field of view of the camera. The control system is coupled to the gross rotation drive, scope telescopic drive, joint drive, camera head telescopic and camera head rotation / pan drive, and camera to interest the inspection scope and field of view along the navigation path in the turbine. In a certain interior area, the field of view of the camera is selectively illuminated by an illumination system, and camera images are acquired at a speed corresponding to the turbine rotor rotational speed. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously, and the acquired image is a row 1 blade image.

本発明はまた、蒸気またはガスタービンの内部検査方法を特徴とし、内部検査システムを提供するステップを含む。検査システムは、ガスタービン検査ポートに固定するための基部および、基部に連結された検査スコープを有する。より具体的には、検査スコープは、中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有し、基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部を有する。検査スコープは、近位端部および遠位端部の中間の延長部分と、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントであって、第１ジョイント端部は、検査スコープの遠位端部に連結された関節ジョイントとを有する。視野を有するカメラヘッドは、関節ジョイントの第２ジョイント端部に連結される。検査スコープは、選択的動作をスコープに与えるための複数の駆動部を有する。グロス回転駆動部は、検査スコープをその中心軸回りに回転させる。スコープ伸縮駆動部は、延長部分を移動させる。関節駆動部は、カメラヘッドの視野を検査スコープの中心軸に対して曲げる。カメラは、カメラヘッドに連結され、検査スコープの視野内の画像を取得する。システムは、制御システムを含み、該制御システムは、グロス回転駆動部、スコープ伸縮駆動部、関節駆動部、およびカメラに連結され、検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置し、かつ内部領域の画像を取得する。そのように設けられた検査スコープは、制御システムに連結されたカメラの視野を選択的に照らすための照明システムを有する。検査方法は、オフラインタービンローターを回転速度で回転させ、基部を燃焼器ノズルポートなどのタービン検査ポートに固定することによりさらに実行される。タービンは、制御システムによって検査スコープおよびカメラヘッド視野をナビゲーション経路に沿って配置することにより検査される。照明システムは、タービンローターの回転速度に対応する速度のストロボ速度でカメラの視野を選択的に照らす。カメラ画像は、タービンローターの回転速度に対応する速度で取得される。いくつかの実施形態においては、カメラは、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラであり、取得された画像は、列１ブレードの画像である。   The invention also features a method for internal inspection of a steam or gas turbine and includes the step of providing an internal inspection system. The inspection system has a base for securing to the gas turbine inspection port and an inspection scope coupled to the base. More specifically, the inspection scope has a stretchable elongate body defining a central axis, a proximal end rotatably coupled to the base, and a distal end for insertion into the turbine inspection port Part. The inspection scope is an articulated joint having an intermediate extension between a proximal end and a distal end and opposing first and second joint ends, the first joint end being a distal portion of the inspection scope. And an articulated joint connected to the end. A camera head having a field of view is coupled to the second joint end of the joint joint. The inspection scope has a plurality of drives for providing selective operation to the scope. The gloss rotation drive unit rotates the inspection scope around its central axis. The scope extension / contraction drive unit moves the extension portion. The joint drive unit bends the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope. The camera is connected to the camera head and acquires an image in the field of view of the inspection scope. The system includes a control system that is coupled to a gross rotation drive, a scope telescoping drive, a joint drive, and a camera, with an inspection scope and field of view along the navigation path in the turbine of interest. Arrange in the area and get an image of the inner area. The inspection scope so provided has an illumination system for selectively illuminating the field of view of the camera coupled to the control system. The inspection method is further performed by rotating the off-line turbine rotor at a rotational speed and fixing the base to a turbine inspection port, such as a combustor nozzle port. The turbine is inspected by the control system by placing an inspection scope and camera head field of view along the navigation path. The illumination system selectively illuminates the camera field of view at a strobe speed that corresponds to the rotational speed of the turbine rotor. The camera image is acquired at a speed corresponding to the rotational speed of the turbine rotor. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously, and the acquired image is a row 1 blade image.

好都合に、いくつかの方法によってナビゲーション経路を予め定めることができ、かつ検査ステップにおいて使用される実際の検査スコープの制御システムによって将来の繰り返しのために順次記録することができる。ナビゲーション経路前決定方法は、以下を含むことができる：選択されたナビゲーション経路に沿った、実際に検査されるガスタービン内で（または、実際に検査されるガスタービンと同じ内部構造を有する別のガスタービン内で）の検査ステップにおいて使用されるタイプの検査システムの事前人間制御配置；選択されたナビゲーション経路に沿った、検査されているタイプの仮想発電機械内での検査ステップにおいて使用されるタイプの仮想検査スコープの人間制御模擬配置；人間が介入しない、選択された模擬ナビゲーション経路に沿った、検査ステップにおいて使用されるタイプの仮想検査スコープおよび仮想発電機械の模擬配置。   Advantageously, the navigation path can be pre-determined by several methods and recorded sequentially for future iterations by the actual inspection scope control system used in the inspection step. The navigation path pre-determination method can include: within the gas turbine that is actually inspected (or another having the same internal structure as the gas turbine that is actually inspected) along the selected navigation path. A pre-human controlled arrangement of the type of inspection system used in the inspection step (within the gas turbine); the type used in the inspection step within the type of virtual generator being inspected along the selected navigation path Human controlled simulated placement of virtual inspection scopes; simulated placement of virtual inspection scopes and virtual generators of the type used in inspection steps along selected simulated navigation paths without human intervention.

本発明の方法を実施する他の実施形態において、提供された検査システムは、ガスタービンの列１ベーンおよび列１ブレード部品の画像を取得するために使用され、基部をガスタービン燃焼器パイロットノズルポートに連結するステップと、ガスタービン燃焼器パイロットノズルポートを通り検査スコープを挿入するステップと、燃焼器および列１ブレードおよびベーン部品の上流の隣接する燃焼器移行部を通りナビゲーション経路に沿ってカメラをナビゲートする間、タービンローター回転速度とは独立してカメラ視野を照らすステップを備える。列１ベーン部品の少なくとも１つの第１カメラ画像は、提供された検査システムの関節ジョイントが第１位置にある状態で取得される。カメラ視野は、照明システムによってタービンローター回転速度に対応するストロボ速度で選択的に照らされる。関節ジョイントは、第２位置へ曲げられ、カメラは、複数の回転列１ブレード部品のそれぞれの第２カメラ画像を取得する。いくつかの実施形態では、カメラは、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラであり、取得された画像は、列１ブレードの画像である。   In another embodiment of implementing the method of the present invention, the provided inspection system is used to acquire images of gas turbine row 1 vanes and row 1 blade components, with the base at the gas turbine combustor pilot nozzle port. , A gas turbine combustor pilot nozzle port through which the inspection scope is inserted, and a camera along the navigation path through the combustor and adjacent combustor transition upstream of the row 1 blade and vane component. While navigating, it comprises illuminating the camera field of view independent of the turbine rotor rotational speed. At least one first camera image of the row 1 vane component is acquired with the joint system of the provided inspection system in the first position. The camera field is selectively illuminated by the illumination system at a strobe speed corresponding to the turbine rotor rotational speed. The joint joint is bent to the second position, and the camera acquires a second camera image of each of the plurality of rotating train 1 blade components. In some embodiments, the camera is a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously, and the acquired image is a row 1 blade image.

本発明の目的および特徴は、以前に特定されたニーズの必ずしも全てではないが、少なくとも一部を満たすために、様々な実施形態において、当業者によって任意の組合せ、または部分的な組合せで一緒に、または別々に適用することができる。   The objectives and features of the present invention are not necessarily all of the previously identified needs, but in various embodiments can be combined together in any combination or partial combination in various embodiments to meet at least some of the needs. Or can be applied separately.

本発明の教示は、添付図面と関連する以下の詳細な説明を考慮することにより容易に理解されるだろう。
理解を促進するために、可能な場合は同一の参照符号を図に共通の同一の要素を示すために使用している。 The teachings of the present invention will be readily understood by considering the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which:
To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures.

既知のガスタービン部分断面概略図である。1 is a schematic partial sectional view of a known gas turbine. 本明細書に記載された光学カメラ検査システムの実施形態が燃焼器検査ポートに部分的に挿入されていることを示す既知のガスタービン部分断面概略図である。1 is a known gas turbine partial cross-sectional schematic showing that an embodiment of the optical camera inspection system described herein is partially inserted into a combustor inspection port. FIG. 図２の光学カメラ検査システムによって燃焼器の内部部品の検査を行っている、既知のガスタービンの部分断面概略図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional schematic view of a known gas turbine that is inspecting internal components of a combustor with the optical camera inspection system of FIG. 2. 本発明の光学カメラ検査システムによって列１のタービンブレードの前縁の検査を行っている、既知のガスタービンの部分断面概略図である。1 is a partial cross-sectional schematic view of a known gas turbine inspecting the leading edge of a row 1 turbine blade with the optical camera inspection system of the present invention. 利用可能な可動度Ω，Ｔ，Φ，ＥおよびΘを示す、図２の実施形態の光学カメラ検査システムの斜視概略図である。FIG. 3 is a perspective schematic view of the optical camera inspection system of the embodiment of FIG. 2 showing the available mobilities Ω, T, Φ, E, and Θ. 図２の折畳み挿入位置における、図５の光学カメラ検査システムの斜視概略図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of the optical camera inspection system of FIG. 5 at the folding insertion position of FIG. 2. 図３のロックされた検査位置における、図５の光学カメラ検査システムの斜視概略図である。FIG. 6 is a perspective schematic view of the optical camera inspection system of FIG. 5 in the locked inspection position of FIG. 3. 可動度ΩおよびＴを示す、図５の光学カメラ検査システムの延長チューブ機構部分の斜視概略図である。FIG. 6 is a perspective schematic view of an extension tube mechanism portion of the optical camera inspection system of FIG. 5 showing mobilities Ω and T. タービン検査ポートに取り付けられる本発明のアダプタリングの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the adapter ring of this invention attached to a turbine inspection port. 可動度ΦおよびΘを示す、図５の光学カメラ検査システムのカメラヘッド関節および回転（パン）機構の概略正面図である。FIG. 6 is a schematic front view of the camera head joint and rotation (pan) mechanism of the optical camera inspection system of FIG. 5 showing mobilities Φ and Θ. 図１０のカメラヘッド関節および回転（パン）機構の概略平面図である。It is a schematic plan view of the camera head joint and rotation (pan) mechanism of FIG. 可動度Ｅを示す、図５の光学カメラ検査システムのカメラヘッド延長機構の概略正面図である。It is a schematic front view of the camera head extension mechanism of the optical camera inspection system of FIG. 図５の光学カメラ検査システムのカメラヘッドの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the camera head of the optical camera inspection system of FIG. 図５の光学カメラ検査システムのカメラヘッドの概略分解斜視図である。FIG. 6 is a schematic exploded perspective view of a camera head of the optical camera inspection system of FIG. 5. 図１４のカメラヘッドの概略部分組立斜視図である。It is a general | schematic partial assembly perspective view of the camera head of FIG. 図５の光学カメラ検査システムの制御ボックスおよび制御システムのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a control box and a control system of the optical camera inspection system of FIG. 5. 本発明の光学カメラ検査システムを遠隔監視および制御する操作員のためのタブレットコンピュータヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）の実施形態の斜視概略図である。1 is a schematic perspective view of an embodiment of a tablet computer human machine interface (HMI) for an operator who remotely monitors and controls the optical camera inspection system of the present invention. FIG. ２つの個別のタービン部分列のそれぞれの検査ポートに本明細書に記載された別の光学カメラ検査システム実施形態が挿入されていることを示す既知のガスタービンの部分断面概略図である。1 is a partial cross-sectional schematic diagram of a known gas turbine showing that another optical camera inspection system embodiment described herein is inserted into each inspection port of two individual turbine sub-rows. FIG. 利用可能な可動度Ｔ，ΘおよびΦを示す、図１８の光学カメラ検査システム実施形態の立面斜視図である。FIG. 19 is an elevational perspective view of the optical camera inspection system embodiment of FIG. 18 showing the available mobilities T, Θ, and Φ. 図１８の光学カメラ検査システム実施形態の可動度Φのための搖動プリズム関節機構の正面図である。FIG. 19 is a front view of a peristaltic prism joint mechanism for mobility Φ in the optical camera inspection system embodiment of FIG. 18. タービンが回転ギアモードの際に列１タービンブレードの画像を取得することが可能なカメラヘッドを有する本発明の光学カメラ検査システム実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of an optical camera inspection system embodiment of the present invention having a camera head capable of acquiring an image of a row 1 turbine blade when the turbine is in a rotating gear mode. FIG. 図２１のカメラ検査システム実施形態のカメラヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the camera head of the camera inspection system embodiment of FIG. 図２１の光学カメラ検査システムの制御ボックスおよび制御システムのブロック図である。FIG. 22 is a block diagram of a control box and a control system of the optical camera inspection system of FIG. 21.

以下の説明を考慮した後で、当業者は、非限定的な例によれば蒸気またはガスタービンおよび発電機を含む発電機械の非破壊内部検査のための光学カメラシステムのために本発明の教示を容易に利用できることを明確に理解するだろう。発電機械ローターが最大１０００ＲＰＭで回転する間に画像を得ることができる。いくつかの実施形態では、ガスおよび蒸気タービンの内部部品は、光学カメラ検査システムによって検査され、該光学カメラ検査システムは、予め指定されたナビゲーション経路に沿ってタービン内の関心のある領域にカメラ視野（ＦＯＶ）を自動的にまたは手動で配置し、かつ人間の介入有り、または無しで画像を取得することが可能である。いくつかの実施形態では、カメラの配置、および画像取得は、自動的に、または操作員の許可を受けた後で開始することができる。他の実施形態において、ジョイスティックまたは他のヒューマンマシンインターフェース装置などによって人間の制御の下カメラを手動で配置することができる。検査システムは、光学カメラを有する関節式多軸検査スコープを含み、該光学カメラは、燃焼器ノズルアクセスポート、燃焼器および移行部を通り好都合に挿入することが可能であり、ローターが最大１０００ＲＰＭで回転する間、カメラＦＯＶは、列１回転タービンブレードの前縁を取得する。照明システムストロボおよびカメラ画像取得は、ブレード回転速度に同期するため、多数のまたは全てのブレードの画像は、単一の検査スコープ挿入ポイントから得ることができる。全てのカメラ画素の画像を実質的に同時に取得する、典型的ないわゆる「フルフレーム」または「グローバルシャッター」カメラを用いることにより、カメラ解像度および画像取得速度は、回転ブレードの不鮮明な画像を回避するように選択される。   After considering the following description, those skilled in the art will teach the present invention for an optical camera system for non-destructive internal inspection of a power generation machine including a steam or gas turbine and a generator according to non-limiting examples. You will clearly understand that is easily available. Images can be acquired while the generator rotor rotates at up to 1000 RPM. In some embodiments, the internal components of the gas and steam turbine are inspected by an optical camera inspection system, which is in a camera field of view in a region of interest within the turbine along a pre-specified navigation path. (FOV) can be placed automatically or manually and images can be acquired with or without human intervention. In some embodiments, camera placement and image acquisition can begin automatically or after obtaining operator permission. In other embodiments, the camera can be manually placed under human control, such as with a joystick or other human machine interface device. The inspection system includes an articulated multi-axis inspection scope with an optical camera that can be conveniently inserted through the combustor nozzle access port, combustor and transition, with a rotor up to 1000 RPM. While rotating, the camera FOV acquires the leading edge of the row 1 rotating turbine blade. Since the illumination system strobe and camera image acquisition is synchronized to the blade rotation speed, images of multiple or all blades can be obtained from a single inspection scope insertion point. By using a typical so-called “full frame” or “global shutter” camera that acquires images of all camera pixels substantially simultaneously, camera resolution and image acquisition speed avoid blurry images of the rotating blades. Selected as

いくつかの実施形態では、光学カメラ検査システムは、カメラ視野（ＦＯＶ）を機械内の関心のある領域に自動的に位置決めし、かつ人間の介入なしで画像を取得することが可能である。自動カメラ配置および画像取得は、自動的にまたは操作員の許可を受けた後で開始することができる。あるいは、システムは、「手動」モードで人間が操作することができる。   In some embodiments, the optical camera inspection system is capable of automatically positioning the camera field of view (FOV) in a region of interest within the machine and acquiring images without human intervention. Automatic camera placement and image acquisition can be initiated automatically or after obtaining operator permission. Alternatively, the system can be operated by a human in “manual” mode.

カメラ検査システム概要
図１、図４および図１８を参照する。本明細書に記載されるカメラ検査システムの実施形態は、燃焼部の燃焼器および移行部３４、タービン部の列１および列２固定ベーン４２，４６；先端の列１および列２回転ブレード４４，４８；および環状セグメントを含むガスタービン３０の内部部品の自動オフライン遠隔目視検査を容易にする。図２〜図４および図１８に示すように、本明細書に記載された検査システム実施形態は、ガスタービン３０タービン部内の燃焼器ノズルポート３６または他のポート５０および５２などのタービン検査ポートに遠隔作動光学カメラ検査スコーププローブ６０または２２０を取り付けることによって、周囲温度まで完全に冷却されていないオフラインタービンの検査可能にする。取り付けの際には、検査スコーププローブ６０または２２０は、動作制御システムの指揮下にある内部の動作制御サーボモーターを介して選択的に配置される（いくつかの実施形態では操作員によって手動で、または他の実施形態においては操作員なしで自動的に）。画像データが得られ、取得され、かつ必要に応じてさらなる分析のためにアーカイブされる。 Camera Inspection System Overview Referring to FIGS. 1, 4 and 18. FIG. Embodiments of the camera inspection system described herein include a combustor and transition 34 in a combustion section, row 1 and row 2 fixed vanes 42, 46 in a turbine portion; row 1 and row 2 rotating blades 44 in a tip, 48; and facilitates automatic off-line remote visual inspection of internal components of the gas turbine 30 including annular segments. As shown in FIGS. 2-4 and 18, the inspection system embodiments described herein can be applied to a turbine inspection port such as the combustor nozzle port 36 or other ports 50 and 52 in the turbine section of the gas turbine 30. Mounting a remotely actuated optical camera inspection scope probe 60 or 220 allows inspection of off-line turbines that are not completely cooled to ambient temperature. Upon installation, the inspection scope probe 60 or 220 is selectively placed via an internal motion control servomotor under the direction of the motion control system (in some embodiments, manually by an operator, Or automatically in other embodiments without an operator). Image data is obtained, acquired, and archived for further analysis as needed.

関節式検査スコープ
図２〜図４は、関節式検査スコープ６０の２つの代替実施形態のうちの１つを検査ポートとして機能する燃焼器ノズルポート３６に挿入（図２）することによる、オフラインガスタービンの検査を示す。ガスタービン設備の境界まわりのスコープ６０のクリアランスを操作するために、検査スコープ６０は、折り畳みナックルを有し、細長いスコープの約半分の略Ｌ形形状にスコープを折り畳むことができる。一旦スコープ６０を検査ポート３６内に配置すると、ナックルは図３に示すようにまっすぐにされる。検査スコープ６０を検査ポート３６に取り付けた後、そのカメラヘッドを回転および伸ばすことによって燃焼器および移行部の内部部品を検査するために利用することができる。図４のスコープ実施形態において、スコープ６０は、さらに伸ばされ、そのカメラヘッドは関節式であるため、列１ベーンおよび列１ブレードの前縁の画像を得ることができる。図２１〜図２３を参照してより詳細に議論されるように、タービンローターが回転モードの場合、カメラヘッド視野を回転して通過する際に全ての列１ブレードの画像を取得することができる。 Articulated Inspection Scope FIGS. 2-4 show off-line gas by inserting (FIG. 2) one of two alternative embodiments of articulating inspection scope 60 into combustor nozzle port 36 that functions as an inspection port. Turbine inspection is shown. To manipulate the clearance of the scope 60 around the boundary of the gas turbine facility, the inspection scope 60 has a folding knuckle and can fold the scope into a generally L-shaped shape about half of the elongated scope. Once the scope 60 is in the inspection port 36, the knuckle is straightened as shown in FIG. After the inspection scope 60 is attached to the inspection port 36, it can be utilized to inspect the internal components of the combustor and transition by rotating and extending its camera head. In the scope embodiment of FIG. 4, the scope 60 is further extended and its camera head is articulated so that images of the leading edges of the row 1 vanes and row 1 blades can be obtained. As discussed in more detail with reference to FIGS. 21-23, when the turbine rotor is in rotation mode, images of all row 1 blades can be acquired as they pass through the camera head field of view. .

図５を参照する。ここに示される検査スコープ６０実施形態は、３つの主要部品部分：延長チューブ部分６２（図５〜図９参照）；モーター缶６４（図５、図１０〜図１２）；およびカメラ先端部６６またはヘッド（図５、図１２〜図１５および図２１〜図２２）を有し、それらは、以下の５動作自由度を実行することが可能である：
Ω−グロス回転；
Ｔ−入れ子式伸縮；
Φ−カメラヘッド関節；
Ｅ−カメラヘッド先端部伸縮；および
Θ−カメラヘッド回転／パン Please refer to FIG. The inspection scope 60 embodiment shown here has three main parts: an extension tube 62 (see FIGS. 5-9); a motor can 64 (FIGS. 5, 10-12); and a camera tip 66 or With heads (FIGS. 5, 12-15 and 21-22), they can perform the following five degrees of freedom of motion:
Ω-gross rotation;
T-nesting expansion and contraction;
Φ-camera head joint;
E-camera head tip telescopic; and Θ-camera head rotation / panning

延長チューブ部分６２は、取付チューブ７０および取付カラー７２を有し、それらは、燃焼器検査ポート３６などの検査ポートに取り付けられる。モーターハウジング７４は、取付チューブ７０の遠位の取付カラー７２とは逆端部に取り付けられ、可動度ΩおよびＴを実行するのに必要なサーボモーターを収容する。３つの入れ子式チューブ７５〜７７は、Ｔ方向の動きを提供するように取付チューブ７０内に畳まれる。   The extension tube portion 62 has a mounting tube 70 and a mounting collar 72 that are attached to an inspection port, such as the combustor inspection port 36. The motor housing 74 is mounted at the opposite end of the mounting tube 70 from the distal mounting collar 72 and houses the servo motors necessary to perform the mobility Ω and T. Three telescoping tubes 75-77 are folded into the mounting tube 70 to provide movement in the T direction.

図６および図７に示すように、バネ仕掛けのロッキングナックル８０は、図２および上記に示すように、タービン３０まわりで操作するために検査スコープ６０全体をコンパクトに折り畳むことを可能にする。ロッキングスリーブ７７Ａは、入れ子式チューブ７７上で摺動し、検査スコープ６０が図７に示すようなロック検査位置にある場合は、ナックル８０を抑制する。   As shown in FIGS. 6 and 7, a spring-loaded locking knuckle 80 allows the entire inspection scope 60 to be compactly folded for operation around the turbine 30 as shown in FIG. 2 and above. The locking sleeve 77A slides on the telescoping tube 77 and suppresses the knuckle 80 when the inspection scope 60 is in the lock inspection position as shown in FIG.

図５に示すように、モーター缶６４は、モーター式関節ジョイント８２を配置するのに必要なサーボモーターを収容し、該ジョイントは、可動度Φ、カメラヘッド入れ子式延長部８４，８６を介したカメラヘッド６６ヘッドの伸縮動作Ｅおよびカメラヘッド８８の回転／パン可動度Θを提供する。カメラヘッド８８は、軸方向および横方向それぞれの視野（ＦＯＶ）のためのカメラポート９０，９２を含む。   As shown in FIG. 5, the motor can 64 houses the servo motor necessary to place the motor type joint joint 82, the joint via the mobility Φ and the camera head telescopic extensions 84 and 86. The camera head 66 is provided with an expansion / contraction operation E of the head 66 and a rotation / panning mobility θ of the camera head 88. Camera head 88 includes camera ports 90 and 92 for axial and lateral views (FOV), respectively.

図８は、回転ハブ１００において２つの同軸上に入れ子になった、独立駆動の大直径ギアおよび小直径ギアを示す、モーターハウジング７４の詳細図である。回転駆動ギア１０２は、回転サーボモーター１０４によって駆動され、回転ハブ１００における大直径ギアの回転により動作Ωを実現する。入れ子式伸縮駆動ネジ１０６は、回転ハブ１００の小直径ギアに強固に連結されて、さらに伸縮駆動ギア１０８に係合する。伸縮サーボモーター１１０は、回転ハブ１００の小直径を回転することにより、動作Ｔを実現する役目を果たす。取付カラー７２は、アダプタリング１１２に取り付けられ、アダプタリングは、燃焼器ノズル検査ポート３６などの検査ポートに取り付けられる。図９に示すように、アダプタリングは、カラー７２内の嵌合雌ネジに係合される複数の周縁ネジ山１１４を含む。アダプタリング１１２は、テーパーヘッド機械ネジ１１８を受け入れる取付孔１１６を有する。ネジ１１８は、アダプタリング１１２内に閉じ込められるように取り付けられることができる。アダプタリング１１２の代わりにアダプタリングの他の構成、またはスコープを検査ポートに取り付ける基部の他の形を使用することができる。   FIG. 8 is a detailed view of the motor housing 74 showing independently driven large and small diameter gears nested two coaxially in the rotating hub 100. The rotary drive gear 102 is driven by a rotary servo motor 104 and realizes an operation Ω by rotation of a large diameter gear in the rotary hub 100. The telescopic drive screw 106 is firmly connected to the small-diameter gear of the rotary hub 100 and further engages with the telescopic drive gear 108. The telescopic servo motor 110 serves to realize the operation T by rotating the small diameter of the rotary hub 100. A mounting collar 72 is attached to the adapter ring 112, which is attached to an inspection port, such as the combustor nozzle inspection port 36. As shown in FIG. 9, the adapter ring includes a plurality of peripheral threads 114 that are engaged with mating female threads in the collar 72. The adapter ring 112 has a mounting hole 116 that receives the taper head machine screw 118. The screw 118 can be attached to be confined within the adapter ring 112. Other configurations of the adapter ring may be used in place of the adapter ring 112, or other forms of base that attach the scope to the inspection port.

図１０を参照する。モーター缶６４は、一対の離間した耳状モーター缶枢動部１２２を有するモーター缶ハウジング１２０を有する。関節動作サーボモーター１２４は、駆動ネジ１２６を回転して、カメラ枢動ハブ１２８を傾けることによって関節動作Φを提供する。傾斜動作軸１３２は、モーター缶枢動部１２２に回転連結されたカメラハブ枢動部１３０の間に設置されている。オフセットリンク１３３は、駆動ネジ１２６に連結され、直線運動を傾斜動作軸１３２まわりの回転運動に変換する。   Please refer to FIG. The motor can 64 has a motor can housing 120 having a pair of spaced ear-shaped motor can pivots 122. Articulation servomotor 124 provides articulation Φ by rotating drive screw 126 and tilting camera pivot hub 128. The tilting operation shaft 132 is installed between the camera hub pivot 130 that is rotationally connected to the motor can pivot 122. The offset link 133 is connected to the drive screw 126 and converts linear motion into rotational motion about the tilting motion axis 132.

モーター缶ハウジング１２０はまた、図１１に示すようにカメラヘッド６６に可動度Θを与えるカメラパン／回転サーボモーター１３４を収容する。サーボモーター１３４は、べベルギア列１３６を駆動し、べベルギア列は、回転ハブ１２９を回転するためのカメラ枢動ハブ１２８内に回転可能に捕捉された被駆動べベルギアを含む。回転ハブ１２９は、カメラヘッド入れ子式延長部８４に強固に連結される。カメラ先端部入れ子式延長部８４および８６は、直線駆動ネジ１４２に係合する伸縮サーボモーター１４０によって可動度Ｅで伸長および後退する。駆動ネジ１４２は、張力ケーブル１４６がその上にかかっている駆動プーリ１４４を含む。副プーリ１４８は、カメラヘッド８８に取り付けられ、かつまたケーブル１４６に連結される。コイルバネ１５０は、カメラヘッド８８および回転ハブ１２９の間に介在し、それらを互いから離れるように付勢し、それにより張力ケーブル１４６を付勢する。伸縮サーボモーター１４０による駆動ネジ１４２の選択的な移動は、カメラヘッド８８を図において左右（動作Ｅ）に移動することになる。   The motor can housing 120 also houses a camera pan / rotation servomotor 134 that provides the mobility Θ to the camera head 66 as shown in FIG. Servo motor 134 drives bevel gear train 136, which includes a driven bevel gear that is rotatably captured within camera pivot hub 128 for rotating rotating hub 129. The rotating hub 129 is firmly connected to the camera head telescopic extension 84. The camera tip telescopic extensions 84 and 86 are extended and retracted with a degree of mobility E by the telescopic servomotor 140 engaged with the linear drive screw 142. The drive screw 142 includes a drive pulley 144 on which a tension cable 146 rests. The secondary pulley 148 is attached to the camera head 88 and is also connected to the cable 146. Coil spring 150 is interposed between camera head 88 and rotating hub 129 and biases them away from each other, thereby biasing tension cable 146. The selective movement of the drive screw 142 by the telescopic servomotor 140 moves the camera head 88 left and right (operation E) in the drawing.

図１３〜図１５は、カメラヘッドハウジング１５２および選択的に取外し可能なカバー１５を有する、クラムシェル構造のカメラヘッド８８の実施形態を示す。カメラ１５６は、「カメラ１」ポート９０を通り、カメラヘッド８８の中心軸に沿って延在する視野（ＦＯＶ）を有する。カメラ１５８は、「カメラ２」ポート９２を通り、横方向、またはカメラヘッド８８の中心軸に垂直に延在する視野（ＦＯＶ）を有する。カメラ１５６は、プリズム１６０を通りその画像を生成する。カメラ１５６，１５８は、日常的にパソコンで使用される既知の自動焦点ＵＳＢカメラのタイプである。発光ダイオード（ＬＥＤ）１６２および１６４は、発電機械の内部検査の間カメラ１５６，１５８のための照明を提供する。異なる解像度および焦点特性を有する１または２つのカメラを自動焦点ＵＳＢカメラの代わりに使用することができる。同様に、カメラヘッド照明システムは、所望の出力強度または他の特性のＬＥＤまたは他の照明源を利用することができ、それは非限定的な例によって（ｉ）定常点灯またはパルス状ストロボ照明；または（ｉｉ）可変または調光式強度出力を含む。   13-15 illustrate an embodiment of a clamshell structured camera head 88 having a camera head housing 152 and a selectively removable cover 15. The camera 156 has a field of view (FOV) that passes through the “camera 1” port 90 and extends along the central axis of the camera head 88. The camera 158 has a field of view (FOV) that passes through the “camera 2” port 92 and extends laterally or perpendicular to the central axis of the camera head 88. The camera 156 passes through the prism 160 and generates the image. Cameras 156 and 158 are known autofocus USB camera types that are routinely used on personal computers. Light emitting diodes (LEDs) 162 and 164 provide illumination for cameras 156 and 158 during internal inspection of the power machine. One or two cameras with different resolution and focus characteristics can be used in place of the autofocus USB camera. Similarly, a camera head lighting system can utilize LEDs or other illumination sources of desired output intensity or other characteristics, which by way of non-limiting example are (i) steady lighting or pulsed strobe lighting; or (Ii) Includes variable or dimmable intensity output.

代替の実施形態カメラ先端部またはヘッド６６’が図２１および図２２に示されており、前の図に示された先端部またはヘッド６６の代わりに利用することができる。カメラヘッド６６’は、カメラ枢動ハブ１２８に連結され、関節ジョイント８２の遠位端部を形成する。前に示された検査スコープシステムの残りのチューブ部分６２および関節ジョイント８２を含むモーター缶６４部品を代替の実施形態カメラヘッド６６’と共に利用することができる。   An alternative embodiment camera tip or head 66 'is shown in FIGS. 21 and 22 and can be used in place of the tip or head 66 shown in the previous figure. Camera head 66 ′ is coupled to camera pivot hub 128 and forms the distal end of articulation joint 82. The motor can 64 component, including the remaining tube portion 62 and articulation joint 82 of the previously shown inspection scope system, can be utilized with an alternative embodiment camera head 66 '.

カメラ１５６’は、好ましくは「フルフレーム」また「グローバルシャッター」とも呼ばれるカメラであり、該カメラは、全てのカメラ画素の画像を同時に、または事実上同時に取得する。カメラ１５６’は、好ましくは、２メガ画素以上の解像度、および像ブレを起こすことなくローターが最大１０００ＲＰＭで回転する間に回転する列１ローターブレードの個々の画像を取得するのに十分な高いフレームレートを有する。適切なカメラは、TeledyneDALSA, BiUerica，米国マサチューセッツ州から入手可能なGenie familyカメラである。カメラ１５６’は、自動または手動で倍率を調整することができるズームフォーカス駆動部１５７’を含む。好ましくは、回転するブレードの取得された像ブレを少なくするために、より多くの光子を取得するように、検査システム６０は、カメラ対物レンズ１５７”およびＦＯＶ内の対象物の間に光ファイバーパイプまたは視界窓などの光学的ハードウェアを有さない。カメラ１５６’の視野（ＦＯＶ）は、カメラヘッド６６’中心軸に平行に配向される。あるいは、例えばプリズムを用いることにより、または好ましくは、カメラおよびその対物レンズ１５７”を物理的に再配向することにより、ＦＯＶをカメラヘッド６６’中心軸に対して任意の所望の位置に再配向することができる。単一のカメラが図２１および図２２に示されているが、図１３〜図１５のカメラヘッド６６に示すように多数のカメラをカメラヘッド６６’に取り付けることができる。   Camera 156 'is preferably a camera, also referred to as "full frame" or "global shutter", which acquires images of all camera pixels simultaneously or virtually simultaneously. The camera 156 'preferably has a resolution of 2 megapixels or higher and a high enough frame to acquire individual images of a row 1 rotor blade rotating while the rotor rotates at up to 1000 RPM without image blurring. Have a rate. A suitable camera is the Genie family camera available from TeledyneDALSA, BiUerica, Massachusetts, USA. The camera 156 'includes a zoom focus driving unit 157' that can automatically or manually adjust the magnification. Preferably, to reduce the acquired image blur of the rotating blades, the inspection system 60 is configured with a fiber optic pipe or between the camera objective 157 "and the object in the FOV so as to acquire more photons. No optical hardware, such as a viewing window, the field of view (FOV) of the camera 156 ′ is oriented parallel to the central axis of the camera head 66 ′, or, for example, by using a prism or, preferably, the camera And by physically reorienting its objective lens 157 ", the FOV can be reorientated to any desired position with respect to the central axis of the camera head 66 '. Although a single camera is shown in FIGS. 21 and 22, multiple cameras can be attached to the camera head 66 'as shown in the camera head 66 of FIGS.

図２１および図２２の検査スコープ６０の実施形態は、照明システムを有し、タービンへのスコープ挿入中および／または検査手順の間カメラ１５６’のＦＯＶを照らすためのカメラヘッド６６’中心軸と同軸に取り付けられたＬＥＤライト１６２’および１６４’の対を備えることが示されている。図１３〜図１５に示すように、カメラヘッド６６’中心軸に対して横方向を含む任意の所望の位置にＬＥＤライト１６２’および１６４’を配向することができる。   The inspection scope 60 embodiment of FIGS. 21 and 22 has an illumination system and is coaxial with the central axis of the camera head 66 ′ for illuminating the FOV of the camera 156 ′ during scope insertion into the turbine and / or during the inspection procedure. It is shown to comprise a pair of LED lights 162 'and 164' attached to the. As shown in FIGS. 13-15, the LED lights 162 'and 164' can be oriented at any desired position, including transverse to the camera head 66 'central axis.

カメラヘッドの実施形態６６または６６’のいずれかを用いた検査スコープ６０は、好ましくは、図１５に図式的に示される冷却空気ライン１７０および加圧冷却空気源１７２（例えば圧縮空気）によって外側が冷却される。冷却空気は、熱を器具から離すように、スコープ６０を通過し、カメラポート９０，９２、プリズム１６０、カメラ１５６，１５８の周囲、およびＬＥＤ１６２，１６４スコープ外面内の間隙を通り排気する。これらの間隙は、冷却空気排出ポートとして効果的に機能する。様々な冷却ポートから排出される冷却空気は、スコープ６０の外へ熱を移動させるのに役立ち、かつおよび完全に冷却されていないタービン３０の内部温度よりも比較的冷たいカメラヘッド８８の周囲に熱バリアを作るのに役立つ。この方法により、周囲空気温度まで冷却されるよりも数時間前になおも熱い停止タービンに検査スコープ６０を挿入することができる。この方法において、既知の検査システムによって可能な時期よりも数時間前−および場合によっては数日前−に検査を開始することができる。この方法において、タービン使用期間において従来可能であった時期よりも検査工程をより早く開始および完了することができ、場合によっては累計整備サイクル時間を低減することができる。   Inspection scope 60 using either camera head embodiment 66 or 66 'is preferably externally driven by a cooling air line 170 and a pressurized cooling air source 172 (eg, compressed air) schematically shown in FIG. To be cooled. Cooling air passes through the scope 60 to remove heat from the instrument and exhausts through the camera ports 90, 92, the prism 160, the surroundings of the cameras 156, 158, and the gaps in the LED 162, 164 outer surface. These gaps effectively function as cooling air discharge ports. The cooling air exhausted from the various cooling ports helps to transfer heat out of the scope 60 and heats around the camera head 88 that is relatively cooler than the internal temperature of the turbine 30 that is not fully cooled. Helps to create a barrier. In this way, the inspection scope 60 can be inserted into a still hot turbine several hours before being cooled to ambient air temperature. In this way, the test can be started hours before and possibly even days before the time possible with known inspection systems. In this manner, the inspection process can be started and completed earlier than previously possible during the turbine usage period, and in some cases the cumulative maintenance cycle time can be reduced.

カメラ検査スコープ制御および操作
５可動度に沿った検査スコープ６０の位置決めは、５つの前述した精密動作制御サーボモーター１０４（Ω），１１０（Ｔ），１２４（Θ），１２４（Φ），および１４０（Ｅ）に通電することによって達成される。サーボモーターは、既知の動作制御システムのコントローラが使用するためのモーター位置情報フィードバックを提供する関連するエンコーダを有する。図１６は、図１３〜図１５のカメラヘッド６６によって利用される例示的な動作制御システムのブロック図である。図２１および図２２のカメラヘッド６６’に対応するブロック図は、図２３に示される。図１６および図２３の両方において、共通の部品および機能は、同一符号によって示され、以下の共通の操作説明を含む。前述の検査スコープ６０ハードウェアは、鎖線６０によって示され、かつ多経路ケーブル１９２およびそれぞれのカメラケーブルなどの既知の通信経路によって、鎖線によって示される制御ボックス１８０と連通する。 Camera Inspection Scope Control and Operation Positioning of the inspection scope 60 along the five degrees of mobility is the five previously described precision motion control servo motors 104 (Ω), 110 (T), 124 (Θ), 124 (Φ), and 140. This is achieved by energizing (E). Servo motors have an associated encoder that provides motor position information feedback for use by controllers of known motion control systems. FIG. 16 is a block diagram of an exemplary motion control system utilized by the camera head 66 of FIGS. A block diagram corresponding to the camera head 66 ′ of FIGS. 21 and 22 is shown in FIG. In both FIG. 16 and FIG. 23, common parts and functions are indicated by the same reference numerals and include the following common operational explanations. The aforementioned inspection scope 60 hardware is in communication with a control box 180 indicated by the dashed line 60 and by a known communication path such as the multi-path cable 192 and the respective camera cable.

図１６および図２３の実施形態において、制御ボックス１８０は、動作コントローラ１８６に電力供給する第１および第２電力供給部１８２，１８４、および動作コントローラモーター駆動部１８８を含む。全ての構成要素１８２〜１８８は、産業用動作制御システムに利用される既知の設計である。動作コントローラ１８６は、動作コントローラモーター駆動部１８８にコマンドを出して、検査スコープ６０のサーボモーター１０４（Ω），１１０（Ｔ），１３４（Θ），１２４（Φ），および１４０（Ｅ）に通電し、かつ逆転させる。簡潔にするために、全てのこのようなモーターをまとめて「サーボモーター」と呼ぶ。それぞれのサーボモーターは、関連するエンコーダを有し、それは、それぞれの動作範囲内のスコープ位置を示すエンコーダ信号を生成する。例えば、サーボモーター１０４に関連したエンコーダは、延長チューブ部分６２のグロス回転位置（Ω）を示す回転位置信号を生成する。各エンコーダからの位置信号情報は、動作コントローラ１８６からアクセスされる。動作コントローラ１８６は、それぞれのモーターエンコーダ信号と検査スコープ６０空間位置を関連付ける。デジタル光コントローラ１９０は、ＬＥＤ１６２，１６４または１６２’，１６４’、照度出力およびオン／オフ（適用できる場合はストロボ機能を含む）を制御し、かつ動作コントローラ１８６およびホストコントローラ２００と通信する。動作コントローラ１８６はまた、検査スコープ６０の中の冷却気流、または検査スコープ６０を通る冷却気流、例えば冷却ポート１７４を出る流速を制御する。   In the embodiment of FIGS. 16 and 23, the control box 180 includes first and second power supplies 182 and 184 that supply power to the motion controller 186 and a motion controller motor drive 188. All components 182-188 are known designs utilized in industrial motion control systems. The motion controller 186 issues a command to the motion controller motor drive unit 188 to energize the servo motors 104 (Ω), 110 (T), 134 (Θ), 124 (Φ), and 140 (E) of the inspection scope 60. And reverse. For the sake of brevity, all such motors are collectively referred to as “servo motors”. Each servomotor has an associated encoder, which generates an encoder signal that indicates the scope position within the respective operating range. For example, the encoder associated with the servo motor 104 generates a rotational position signal that indicates the gross rotational position (Ω) of the extension tube portion 62. Position signal information from each encoder is accessed from the motion controller 186. The motion controller 186 associates each motor encoder signal with the inspection scope 60 spatial position. The digital light controller 190 controls the LEDs 162, 164 or 162 ', 164', illumination output and on / off (including the strobe function if applicable), and communicates with the motion controller 186 and the host controller 200. The motion controller 186 also controls the cooling airflow in the inspection scope 60 or the cooling airflow through the inspection scope 60, such as the flow rate exiting the cooling port 174.

図１６および図２３の実施形態において、動作コントローラ１８６は、選択的な無線通信機能１９４を有する。例えばイーサネット（登録商標）プロトコルに従うケーブル伝送通信信号などのハードワイヤードデータ経路１９８は、ホストコントローラ２００と通信する。例示的なホストコントローラ２００は、内部メモリ容量および必要に応じて外部メモリ２０２を有するパーソナルコンピュータである。図１６および図２３の実施形態において、ホストコントローラコンピュータ２００は、カメラ１５６（ＵＳＢカメラ１）、カメラ１５８（ＵＳＢカメラ２）およびカメラ１５６’からの画像データ／処理され得るフォーカス１５７’を受信し、処理する。ホストコントローラ２００はまた、カメラの動作を制御する。   In the embodiment of FIGS. 16 and 23, the motion controller 186 has a selective wireless communication function 194. A hard-wired data path 198, such as a cable transmission communication signal according to the Ethernet protocol, for example, communicates with the host controller 200. The exemplary host controller 200 is a personal computer having an internal memory capacity and optionally an external memory 202. In the embodiment of FIGS. 16 and 23, the host controller computer 200 receives image data / processable focus 157 ′ from the camera 156 (USB camera 1), camera 158 (USB camera 2) and camera 156 ′, Process. The host controller 200 also controls the operation of the camera.

フルフレーム、またはグローバルシャッター１５６’カメラに関しては、ホストコンピュータはまた、ガスタービン３０速度検知システムからタービンＲＰＭ回転速度情報γを受信するため、単一の検査ＦＯＶから著しい像ブレを起こすことなく複数の列１タービンブレードの画像を得るために、カメラ画像取得速度およびＬＥＤライト１６２’または１６４’は、タービン回転速度と連携してパルス駆動する／発光することができる。より好都合にはフルフレームグローバルシャッターカメラとともに、かつ光学に遮られない状態で、回転ブレード検査中のストロボ照明シーケンスを利用することにより、カメラ１５６’対物レンズ１５７’およびＦＯＶ内の検査対象物の間の直接視野は、ストロボ照明シーケンスなしで可能なものより速いタービンＲＰＭ画像取得（例えば最大約１０００ＲＰＭ）を容易にする。照明システムはまた、タービンローター回転速度とは独立して、照明強度および継続時間を変化させることによりカメラ視野を選択的に照らす。ホストコントローラコンピュータ２００は、生画像データまたは処理済画像データをメモリ２０２にアーカイブ、または記憶することができる。ＨＭＩジョイスティック２０４および／またはＨＭＩ表示／タッチスクリーン２０６などを介して人間の指令および制御により検査スコープ６０を配置することができる。カメラ１５６，１５６’，および１５８からの画像は、ＨＭＩ表示スクリーン２０６によって見ることができる。   For a full frame or global shutter 156 ′ camera, the host computer also receives turbine RPM rotational speed information γ from the gas turbine 30 speed sensing system, so that multiple images without significant image blur from a single inspection FOV. To obtain an image of the row 1 turbine blade, the camera image acquisition speed and the LED light 162 ′ or 164 ′ can be pulsed / lighted in conjunction with the turbine rotational speed. More conveniently with a full-frame global shutter camera and unobstructed by optics, using a strobe illumination sequence during rotating blade inspection, between the camera 156 ′ objective 157 ′ and the object to be inspected in the FOV The direct field of view facilitates faster turbine RPM image acquisition (eg, up to about 1000 RPM) than is possible without a strobe illumination sequence. The illumination system also selectively illuminates the camera field of view by varying the illumination intensity and duration, independent of the turbine rotor rotation speed. The host controller computer 200 can archive or store raw image data or processed image data in the memory 202. The inspection scope 60 can be arranged by human command and control via the HMI joystick 204 and / or the HMI display / touch screen 206 or the like. Images from cameras 156, 156 ′, and 158 can be viewed by HMI display screen 206.

任意にコンピュータ２００は、例えばＨＭＩを有するタブレットコンピュータ２１０を含む他のコンピュータと通信するための無線通信機能を有することができる。図１７は、カメラ１画像ディスプレイ２１２、カメラ２画像ディスプレイ２１４、プローブ位置情報ディスプレイ２１６および検査スコープ６０位置を操作するためのＨＭＩ制御インターフェース２１８を含む例示的なタブレットコンピュータＨＭＩ表示スクリーンを示す。タブレットコンピュータ２１０は、ホストコントローラコンピュータ２００を介して通信する必要のない、動作コントローラ１８６との直接通信機能を有する。タブレットコンピュータＨＭＩ２１０はまた、図２３に示すような検査スコープ実施形態６０で利用され得る。   Optionally, the computer 200 can have a wireless communication function for communicating with other computers including, for example, a tablet computer 210 having an HMI. FIG. 17 illustrates an exemplary tablet computer HMI display screen that includes a camera 1 image display 212, a camera 2 image display 214, a probe position information display 216, and an HMI control interface 218 for manipulating the inspection scope 60 position. The tablet computer 210 has a direct communication function with the operation controller 186 that does not need to communicate via the host controller computer 200. The tablet computer HMI 210 may also be utilized in an inspection scope embodiment 60 as shown in FIG.

ブレード／ベーン検査スコープ
ブレード／ベーン検査スコープ２２０の実施形態が図１８〜図２０に示される。この実施形態は、回転ブレードおよび固定ベーンの列間のガスタービン３０のタービン部分３８の境界内の検査に特に適している。図１８は、各列１検査ポート５０および列２検査ポート５２にそれぞれ取り付けられた一対の検査スコープ２２０を示す。しかし、検査チームの裁量により、単一の検査スコープ２２０を選択された検査ポートに取り付けることができる、または検査手順の間２つ以上の検査スコープ２２０を同時にタービン３０に取り付けることができる。同様に、検査チームはまた、その裁量により、任意の検査手順で検査スコープ２２０の実施形態を用いて、または用いずに、１または複数の検査スコープ６０の実施形態を同時に操作することができる。 Blade / Vane Inspection Scope Embodiments of the blade / vane inspection scope 220 are shown in FIGS. This embodiment is particularly suitable for inspection within the boundary of the turbine portion 38 of the gas turbine 30 between a row of rotating blades and stationary vanes. FIG. 18 shows a pair of inspection scopes 220 attached to each row 1 inspection port 50 and row 2 inspection port 52, respectively. However, at the discretion of the inspection team, a single inspection scope 220 can be attached to a selected inspection port, or more than one inspection scope 220 can be attached to the turbine 30 simultaneously during an inspection procedure. Similarly, the inspection team can also operate one or more inspection scope 60 embodiments at the same time with or without the use of the inspection scope 220 embodiment in any inspection procedure at its discretion.

図１９および図２０に示すように、検査スコープ２２０の実施形態は、取付フランジ２２２によってガスタービン検査ポート（ここでは列１検査ポート５０）に取り付けられる。関連サーボモーターおよびエンコーダを有するリニアドライブ２２４は、入れ子延長位置可動度Ｔで検査スコープを移動させる。関連サーボモーターおよびエンコーダを有する回転駆動部２２６は、カメラ回転／パン可動度Θで検査スコープを回転させる。ボアスコープ２２８は、リニアドライブ２２４および回転駆動部２２６に機械的に連結され、かつその視野（ＦＯＶ）内で取得するカメラヘッド２３０を有する。カメラヘッド２３０は、枢動プリズム２３２を含み、その関節における動きのΦ可動度は、関連サーボモーターおよびエンコーダによって与えられる。ボアスコープ２２８は、既知の構造であり、かつカメラヘッド視野内の画像を照らし、カメラ２３６に伝送する光ファイバーレンズ２３４および補助外部照明（図示せず）を含む。カメラ２３６は、図１６に示すように動作制御システムに連結された自動焦点ＵＳＢカメラとすることができる。その可動度Φ，ΘおよびＴに沿った検査スコープ２２０の一般的な動作制御および位置決め、およびカメラ画像の取得は、検査スコープ実施形態５０に関して前述されたように実行される。   As shown in FIGS. 19 and 20, an embodiment of inspection scope 220 is attached to a gas turbine inspection port (here, row 1 inspection port 50) by a mounting flange 222. A linear drive 224 having an associated servomotor and encoder moves the inspection scope with telescopic extension position mobility T. A rotary drive 226 having an associated servomotor and encoder rotates the inspection scope with camera rotation / panning mobility Θ. The borescope 228 has a camera head 230 that is mechanically coupled to the linear drive 224 and the rotary drive 226 and acquires within its field of view (FOV). The camera head 230 includes a pivoting prism 232, and the Φ mobility of movement at the joint is provided by the associated servo motor and encoder. The borescope 228 is a known structure and includes a fiber optic lens 234 and auxiliary external illumination (not shown) that illuminates and transmits the image in the camera head field of view to the camera 236. The camera 236 can be an autofocus USB camera coupled to an operation control system as shown in FIG. General motion control and positioning of the inspection scope 220 along its mobilities Φ, Θ, and T, and camera image acquisition are performed as described above with respect to the inspection scope embodiment 50.

検査スコープ２２０は、タービン部分３０がなおも約１５０°Ｃまでの高い温度を有する場合に、タービン３０の冷却段階において検査するための外部冷却システムを含む。検査スコープ実施形態５０に関して説明されたように、冷却システムは、ボアスコープ２２８に平行に、またはボアスコープ２２８内を通る空気ライン１７０を含み、カメラヘッド２３０周囲などの１または複数の機能的冷却空気排出ポートを通り冷却空気源から得られる冷却空気を排出する。   Inspection scope 220 includes an external cooling system for inspection during the cooling phase of turbine 30 when turbine portion 30 still has a high temperature up to about 150 ° C. As described with respect to inspection scope embodiment 50, the cooling system includes an air line 170 parallel to or passing through borescope 228 and includes one or more functional cooling air, such as around camera head 230. The cooling air obtained from the cooling air source is discharged through the discharge port.

ブレード／ベーン検査スコープ２２０実施形態における３可動度Φ，ΘおよびＴは、タービンローターが回転ギアモードで回転している間に、所定の列内の全ての回転タービンブレードの前側または後側の完全な画像を得るのに十分である。例えば、図１８において各列１タービンブレード４４の前側は、検査ポート５０に配置された検査スコープ２２０によって検査されることができる。カメラヘッド２３０視野内で各個々のブレードが回転すると、その画像は、関連する制御システムによって取得される。タービン３０が回転ギアモードの間、１回のローター４０の回転でブレード画像の部分的、または全てのシリーズが得られる。単一のカメラヘッド２３０視野は、タービンブレードにおける関心領域の全半径方向の長さを取得しない場合がある。カメラヘッドの傾き角度Φを再配置することにより、またはボアスコープ２２８をＴ自由度に沿って挿入／後退することにより、カメラ視野をブレードまたはベーン長さに沿って半径方向に再配置することができる。異なるブレード／ベーン半径方向位置において取得された画像を合わせて全体ブレードの統合画像を作成することができる。同様に、前縁に対して行ったように検査スコープ２２０をタービン検査ポート５２内に配置することによって、列１の各ブレード４４の後縁画像を取得することができる。   The three mobilities Φ, Θ, and T in the blade / vane inspection scope 220 embodiment are the completeness of the front or rear of all rotating turbine blades in a given row while the turbine rotor rotates in the rotating gear mode. Enough to get a good image. For example, in FIG. 18, the front side of each row 1 turbine blade 44 can be inspected by an inspection scope 220 disposed at the inspection port 50. As each individual blade rotates within the field of view of the camera head 230, its image is acquired by the associated control system. While the turbine 30 is in the rotating gear mode, a single rotation of the rotor 40 provides a partial or complete series of blade images. A single camera head 230 field of view may not capture the entire radial length of the region of interest in the turbine blade. By rearranging the tilt angle Φ of the camera head or by inserting / retracting the borescope 228 along the T degrees of freedom, the camera field of view can be rearranged radially along the blade or vane length. it can. Images acquired at different blade / vane radial positions can be combined to create an integrated image of the entire blade. Similarly, the trailing edge image of each blade 44 in row 1 can be acquired by placing the inspection scope 220 in the turbine inspection port 52 as was done for the leading edge.

例示的なタービン検査手順
本明細書に記載されるいくつかのカメラ検査システム実施形態は、人間の介入なしでガスタービンなどのタービンの関心のある領域に対して検査カメラ視野を自動的に位置決めし、画像を取得する機能を提供する。検査スコープ位置決めシーケンスの後、情報がシステムに提供され、彼らの個人検査スコープ位置決め技術または検査速度に関わらず、異なる検査チームによって次の検査が反復可能となる。自動検査は、既知の検査手順と比較してヒューマンエラーをほとんど起こことなく、より速く完了することができる。本発明の検査方法のさらなる説明では、例示的な産業用ガスタービンの検査を参照する。 Exemplary Turbine Inspection Procedures Some camera inspection system embodiments described herein automatically position an inspection camera field of view with respect to an area of interest in a turbine, such as a gas turbine, without human intervention. Provide a function to acquire images. After the inspection scope positioning sequence, information is provided to the system so that the next inspection can be repeated by different inspection teams regardless of their personal inspection scope positioning technique or inspection speed. Automatic inspection can be completed faster with little human error compared to known inspection procedures. For further description of the inspection method of the present invention, reference is made to inspection of an exemplary industrial gas turbine.

選択された検査ポートに本明細書に記載された検査スコープ実施形態を導入し、かつ全ての制御された動作を初期または「開始」位置へ向けることによって、自動検査スコープ配置シーケンス情報を得ることができる。人間の検査員は、例えばジョイスティックまたはタッチスクリーンパッドを使用することにより、制御システムＨＭＩを介して、一方または両方の制御システムコントローラ／ホストコンピュータに記録されたタービン内のナビゲーション経路を通り検査スコープをガイドする。ナビゲーション経路は、スコープがタービン内部部品との望ましくない衝突を引き起こすことなく、関心のある領域内で検査スコープカメラヘッド視野を方向づけるよう選択される。   Obtaining automatic inspection scope placement sequence information by introducing the inspection scope embodiment described herein to a selected inspection port and directing all controlled operations to an initial or “start” position it can. The human inspector guides the inspection scope through the navigation path in the turbine recorded in one or both control system controllers / host computers via the control system HMI, for example by using a joystick or a touch screen pad. To do. The navigation path is selected to direct the inspection scope camera head field of view within the region of interest without causing the scope to cause undesirable collisions with the turbine internal components.

自動検査スコープ配置の実施形態において、制御システムは、最初の人間制御検査からのナビゲーション経路情報を保持し、その後で、同じタービンまたは同じ内部構造を有する他のタービンにおける今後の検査サイクルに対して検査スコープ配置シーケンスを自動的に繰り返すことができる。例えば、ナビゲーション経路シーケンスを単一の試験タービンで実行することができ、シーケンスは、他の遠隔サイトに配置された同じ構造のガスタービンを検査する検査チームによって使用するために他の遠隔サイトと通信することができる。現場では、検査チームは、別のガスタービンが元のガスタービンとは内部構造が変わっている場合があることを懸念するだろう。現場のチームは、検査を行うために現地据付タービンに必要な任意の経路変化に対応するように局所的に再定義しながら記憶されたナビゲーション経路を個々に１つ１つ再考することができる、または現地にあるタービン専用の新しいナビゲーション経路をプログラムすることを選択することができる。   In embodiments of automatic inspection scope placement, the control system retains navigation path information from the first human controlled inspection and then inspects for future inspection cycles in the same turbine or other turbines having the same internal structure. The scope placement sequence can be automatically repeated. For example, a navigation path sequence can be performed on a single test turbine that communicates with other remote sites for use by an inspection team that inspects the same structure of gas turbines located at other remote sites. can do. In the field, the inspection team will be concerned that another gas turbine may have a different internal structure than the original gas turbine. The on-site team can revisit the stored navigation paths one by one, redefining locally to accommodate any path changes required for the field-installed turbine to perform the inspection. Or you can choose to program a new navigation path dedicated to the turbines in the field.

あるいは人間の検査員が模擬されたタービンにおいてナビゲーション経路を模擬し、実際のタービン検査において次に使用する経路を記録することにより、仮想空間においてナビゲーション経路を決定することができる。他の代替形として、スコープ検査模擬プログラムは、人間の検査員によって再考され、かつ承認されるための提案検査ナビゲーション経路を準備することができる。   Alternatively, the navigation path can be determined in the virtual space by simulating the navigation path in the turbine simulated by a human inspector and recording the next path to be used in the actual turbine inspection. As another alternative, the scope inspection simulation program can prepare a proposed inspection navigation path to be reviewed and approved by a human inspector.

ナビゲーション経路シーケンスは、関心のある１つの位置から関心のある別の位置へカメラヘッド視野を移動させることができる。例えば、図４に示すように検査スコープは、燃焼器ノズルポート３６に取り付けられることができ、そこで検査システムは、照明システムからの定常点灯照明の支援を受けて燃焼器および移行部内の内部部品の画像を取り込み、かつ記録することができ、その後列１ベーンの前縁にそれらの画像を撮るために移動する。列１ブレードの前縁の画像が必要な場合、検査スコープ６０カメラヘッドは、これらのベーンの間を通り延在する。あるいは、列１ブレード前縁画像を取得する場合、カメラヘッドは、列１ベーンの前縁の外側の移行部に留まることができ、この場合、動作軸φに沿って関節ジョイント８２を曲げることにより、カメラＦＯＶを移動させることができる。この関節動作によりスコープ６０が再配置されたカメラＦＯＶ内で列１ブレードの前縁を検査し、かつそれらの画像を取り込むことができる。タービンが回転ギアモードにある、または最大約１０００ＲＰＭで回転している場合、カメラヘッド６６’実施形態は、照明システムライトからのストロボ照明と関連して、１回のローター回転の間、各ブレードの同じ画像を順次記録することができる。   The navigation path sequence can move the camera head field of view from one location of interest to another location of interest. For example, as shown in FIG. 4, an inspection scope may be attached to the combustor nozzle port 36, where the inspection system is assisted by steady lighting from the lighting system for internal components in the combustor and transition. Images can be captured and recorded and then moved to the leading edge of row 1 vanes to take them. If an image of the leading edge of the row 1 blade is required, the inspection scope 60 camera head extends between these vanes. Alternatively, when acquiring a row 1 blade leading edge image, the camera head can remain at the transition outside the leading edge of the row 1 vane, in this case by bending the joint joint 82 along the motion axis φ. The camera FOV can be moved. This articulation allows the front edge of row 1 blades to be inspected and their images captured in the camera FOV with the scope 60 relocated. When the turbine is in rotating gear mode, or rotating at a maximum of about 1000 RPM, the camera head 66 'embodiment is associated with strobe lighting from the lighting system lights, with each blade rotating during one rotor rotation. The same image can be recorded sequentially.

ナビゲーション経路位置において、同じ基準点とは異なるカメラ視野からの画像情報を得るためにカメラヘッド実施形態６６または６６’が再配置され得る。構造部材の複合または「ステッチ」ビューを得るために、またはタービン内部の任意のまたは全ての部分の仮想「ツアー」をするために、同じ基準点から撮られた様々な画像を結合することができる。   At the navigation path position, the camera head embodiment 66 or 66 'can be repositioned to obtain image information from a different camera field of view than the same reference point. Various images taken from the same reference point can be combined to obtain a composite or “stitch” view of structural members, or to make a virtual “tour” of any or all parts inside the turbine .

１つ位置から別の位置に検査スコープカメラヘッド視野を移動する代わりに、また固定カメラヘッドの視野内の関心のあるタービン部品領域を移動することが可能である。タービンが回転ギアモードである場合、または操作員が完全に停止したタービンローターの各ブレードを順次カメラヘッドの前に手動で移動させる場合に、例えば、ブレードおよびベーン列の間、または列１ブレードの前縁に挿入される検査スコープは、カメラ視野内の各ブレード回転の画像を取り込むことができる。   Instead of moving the inspection scope camera head field of view from one position to another, it is also possible to move the turbine part region of interest within the field of view of the fixed camera head. When the turbine is in rotating gear mode, or when each blade of the turbine rotor is manually moved sequentially in front of the camera head by the operator, for example, between the blade and vane row or the row 1 blade An inspection scope inserted at the leading edge can capture images of each blade rotation within the camera field of view.

本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態が本明細書において示され、詳細に説明されたが、当業者は、なおもこれらの教示を組み込んだ多くの他の変形実施形態を容易に考案することができるだろう。例えば、タービン内部部品の「光学画像」は、可視光スペクトルまたは赤外線スペクトルで得ることができる。検査スコープの可動度は、サーボモーター１０４（Ω），１１０（Ｔ），１３４（Θ），１２４（Φ），および１４０（Ｅ）によって可能なこれらの例示的な動きに制限される必要はない。スコープ動作は、サーボモーターによって与えられる必要はなく、既知の代替の空気式または他の動作制御システムを含むことができる。同様に、検査システムカメラは、それらの内部構造または操作にかかわらず、ローターが最大１０００ＲＰＭで回転する間に回転タービンブレードの鮮明なブレのない画像を取り込むことを容易にするために選択される。   While various embodiments incorporating the teachings of the present invention have been shown and described in detail herein, those skilled in the art will readily devise many other alternative embodiments that still incorporate these teachings. Will be able to. For example, an “optical image” of turbine internal components can be obtained in the visible or infrared spectrum. The mobility of the inspection scope need not be limited to these exemplary movements possible by servo motors 104 (Ω), 110 (T), 134 (Θ), 124 (Φ), and 140 (E). . Scope motion need not be provided by a servomotor, but can include known alternative pneumatic or other motion control systems. Similarly, inspection system cameras are selected to facilitate capturing clear, blur-free images of rotating turbine blades while the rotor rotates at up to 1000 RPM, regardless of their internal structure or operation.

３０ ガスタービン
３６ 検査ポート
３８ タービン部分
３８ タービン部分
４２，４６ 固定ベーン
４４, ４８ 回転ブレード
５０,５２ 検査ポート
６０ 検査スコープ
６２ 延長チューブ部分
６４ モーター缶
６６ カメラヘッド
７０ 取付チューブ
７２ 取付カラー
７４ モーターハウジング
７５〜７７ 入れ子式チューブ
８０ ナックル
８４，８６ カメラヘッド入れ子式延長部
９０，９２ カメラポート
１０４ 回転サーボモーター
１１０ 伸縮サーボモーター
１２４ 関節動作サーボモーター
１３４ カメラパン／回転サーボモーター
１５６，１５８ カメラ
１６２，１６４ ＬＥＤ
１７０ 冷却空気ライン
１８０ 制御ボックス
１８６ 動作コントローラ
２００ ホストコントローラ 30 Gas Turbine 36 Inspection Port 38 Turbine Portion 38 Turbine Portion 42, 46 Fixed Vane 44, 48 Rotating Blade 50,52 Inspection Port 60 Inspection Scope 62 Extension Tube Portion 64 Motor Can 66 Camera Head 70 Mounting Tube 72 Mounting Collar 74 Motor Housing 75 ˜77 Nested tube 80 Knuckle 84,86 Camera head nested extension 90,92 Camera port 104 Rotation servo motor 110 Telescopic servo motor 124 Joint motion servo motor 134 Camera pan / rotation servo motor 156, 158 Camera 162, 164 LED
170 Cooling air line 180 Control box 186 Operation controller 200 Host controller

Claims (20)

タービンの内部検査のためのシステムであって、
タービン検査ポートに固定するための基部と、
中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有する検査スコープであって、該検査スコープは、前記基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部と、前記近位端部および遠位端部の中間の延長部分と、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントであって、前記第１ジョイント端部は、前記検査スコープの遠位端部に連結された関節ジョイントとを有する、検査スコープと、
関節ジョイントの第２ジョイント端部に連結された、視野を有するカメラヘッドと、
前記検査スコープをその中心軸回りに回転させるための、該検査スコープに連結されたグロス回転駆動部と、
前記延長部分を移動させるための、該延長部分に連結されたスコープ伸縮駆動部と、
前記カメラヘッドの視野を前記検査スコープの中心軸に対して曲げるための、前記カメラヘッドに連結された関節駆動部と、
前記視野内の画像を取得するための前記カメラヘッドに連結されたカメラと、
前記カメラの視野を選択的に照らす照明システムと、
前記グロス回転駆動部、前記スコープ伸縮駆動部、前記関節駆動部、前記カメラおよび前記照明システムに連結された制御システムであって、前記検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置するため、前記カメラの視野を前記照明システムによって選択的に照らすため、およびタービンローター回転速度に対応する速度でカメラ画像を取得するための制御システムと、
を備える、システム。 A system for internal inspection of a turbine,
A base for securing to the turbine inspection port;
An inspection scope having a telescoping elongated body defining a central axis, the inspection scope being rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into a turbine inspection port An articulating joint having an extension portion intermediate the proximal end portion and the distal end portion and opposing first and second joint ends, wherein the first joint end portion of the inspection scope An inspection scope having an articulated joint coupled to the distal end;
A camera head having a field of view, coupled to the second joint end of the joint joint;
A gloss rotation driving unit connected to the inspection scope for rotating the inspection scope around its central axis;
A scope telescopic drive unit connected to the extension part for moving the extension part;
A joint drive connected to the camera head for bending the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope;
A camera coupled to the camera head for acquiring an image in the field of view;
An illumination system that selectively illuminates the field of view of the camera;
A control system coupled to the gross rotation drive, the scope telescopic drive, the joint drive, the camera and the illumination system, wherein the inspection scope and field of view are of interest along a navigation path in the turbine A control system for selectively illuminating the field of view of the camera with the illumination system for placement in an interior region and for acquiring camera images at a speed corresponding to a turbine rotor rotational speed;
A system comprising: 前記制御システムが前記視野を前記ナビゲーション経路に沿って関心のある複数の領域に自動的、かつ順次配置し、かつ前記領域のそれぞれの画像を取得する、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the control system automatically and sequentially positions the field of view along a plurality of regions of interest along the navigation path and acquires respective images of the regions. 前記照明システムが、タービンローター回転速度と独立して照明強度および継続時間を変えることにより前記カメラの視野を選択的に照らすことがさらに可能である、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the illumination system is further capable of selectively illuminating the field of view of the camera by varying illumination intensity and duration independent of turbine rotor rotation speed. 前記制御システムが、タービン回転速度検知システムにさらに連結され、かつ前記速度検知システムから得られるタービンローター回転速度情報システムに応じて照明システムを選択的に照らす、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the control system is further coupled to a turbine rotational speed sensing system and selectively illuminates a lighting system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from the speed sensing system. 前記タービンがガスタービンであり、前記基部が燃焼器パイロットノズルポートに連結され、前記カメラが、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラであり、かつ取得された画像が列１ベーンまたはブレードの画像である、請求項１に記載のシステム。   The turbine is a gas turbine, the base is connected to a combustor pilot nozzle port, the camera is a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously, and the acquired images are The system of claim 1, wherein the system is an image of one vane or blade. 前記制御システムによって実施される前記ナビゲーション経路が、以下の：
同じタイプのタービン内で選択されたナビゲーション経路に沿った検査システムの人間制御配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録；
同じタイプの仮想タービン内で選択されたナビゲーション経路に沿った仮想の検査システムの人間制御模擬配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録、または
人間が介入しない、選択された模擬ナビゲーション経路に沿った同じタイプの仮想検査スコープおよび仮想発電機械の模擬配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録、
任意の１つによって決定される、請求項１に記載のシステム。 The navigation path implemented by the control system is as follows:
A human-controlled arrangement of inspection systems along a selected navigation path in the same type of turbine, and a record of the navigation path for the next iteration by the control system;
Human-controlled simulated placement of a virtual inspection system along a selected navigation path in the same type of virtual turbine, and recording of the navigation path for the next iteration by the control system, or selected without human intervention Simulated placement of virtual inspection scopes and virtual generators of the same type along the simulated navigation path, and recording of the navigation path for the next iteration by the control system;
The system of claim 1, as determined by any one. 前記カメラヘッドの中心軸に略平行な第１視野の画像を取得することが可能な、前記カメラヘッドに連結された第１カメラと、
前記カメラヘッドの中心軸の略横方向に位置合わせされた第２視野の画像を取得することが可能な、前記カメラヘッドに連結された第２カメラと、
をさらに備える請求項１に記載のシステム。 A first camera coupled to the camera head capable of acquiring an image of a first field of view substantially parallel to a central axis of the camera head;
A second camera connected to the camera head capable of acquiring an image of a second field of view aligned in a substantially lateral direction of the central axis of the camera head;
The system of claim 1, further comprising: ガスタービンの内部検査のためのシステムであって、
ガスタービン検査ポートに固定するための基部と、
中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有する検査スコープであって、該検査スコープは、前記基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部と、前記近位端部および遠位端部の中間の延長部分と、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントであって、前記第１ジョイント端部は、前記検査スコープの遠位端部に連結された関節ジョイントと、前記関節ジョイントの第２端部に連結され、かつカメラヘッド入れ子式部分を有するカメラヘッド延長部と、前記関節ジョイントの第２端部にまた連結されたカメラヘッド回転／パンジョイントとを有する、検査スコープと、
前記カメラヘッド延長部および前記カメラヘッド回転／パンジョイントに連結された、視野を有するカメラヘッドと、
前記検査スコープをその中心軸回りに回転させるための、該検査スコープに連結されたグロス回転駆動部と、
前記延長部分を移動させるための、該延長部分に連結されたスコープ伸縮駆動部と、
前記カメラヘッドの視野を前記検査スコープの中心軸に対して曲げるための、前記カメラヘッドに連結された関節駆動部と、
前記カメラヘッド入れ子式部分を移動させるための、該カメラヘッド入れ子式部分に連結されたカメラヘッド伸縮駆動部と、
前記カメラヘッドを回転するための、該カメラヘッドに連結されたカメラヘッド回転／パン駆動部と、
前記視野内の画像を取得するための、前記カメラヘッドに連結されたカメラと、
前記カメラの視野を選択的に照らす照明システムと、
前記グロス回転駆動部、前記スコープ伸縮駆動部、前記関節駆動部、前記カメラおよび前記照明システムに連結された制御システムであって、前記検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置するため、前記カメラの視野を前記照明システムによって選択的に照らすため、およびタービンローター回転速度に対応する速度でカメラ画像を取得するための制御システムと、
を備えるシステム。 A system for internal inspection of a gas turbine,
A base for securing to the gas turbine inspection port;
An inspection scope having a telescoping elongated body defining a central axis, the inspection scope being rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into a turbine inspection port An articulating joint having an extension portion intermediate the proximal end portion and the distal end portion and opposing first and second joint ends, wherein the first joint end portion of the inspection scope A joint joint coupled to the distal end, a camera head extension coupled to the second end of the joint joint and having a camera head telescoping portion, and also coupled to the second end of the joint joint. An inspection scope having a rotating camera head rotation / pan joint;
A camera head having a field of view coupled to the camera head extension and the camera head rotation / pan joint;
A gloss rotation driving unit connected to the inspection scope for rotating the inspection scope around its central axis;
A scope telescopic drive unit connected to the extension part for moving the extension part;
A joint drive connected to the camera head for bending the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope;
A camera head telescopic drive unit connected to the camera head telescopic part for moving the camera head telescopic part;
A camera head rotation / pan drive connected to the camera head for rotating the camera head;
A camera coupled to the camera head for acquiring an image in the field of view;
An illumination system that selectively illuminates the field of view of the camera;
A control system coupled to the gross rotation drive, the scope telescopic drive, the joint drive, the camera and the illumination system, wherein the inspection scope and field of view are of interest along a navigation path in the turbine A control system for selectively illuminating the field of view of the camera with the illumination system for placement in an interior region and for acquiring camera images at a speed corresponding to a turbine rotor rotational speed;
A system comprising: 前記制御システムが、タービン回転速度検知システムにさらに連結され、かつ前記速度検知システムから得られるタービンローター回転速度情報システムに応じて照明システムを選択的に照らす、請求項８に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the control system is further coupled to a turbine rotational speed detection system and selectively illuminates an illumination system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from the speed detection system. 前記照明システムが、タービンローター回転速度と独立して照明強度および継続時間を変えることにより前記カメラの視野を選択的に照らすことがさらに可能である、請求項９に記載のシステム。   The system of claim 9, wherein the illumination system is further capable of selectively illuminating the field of view of the camera by varying illumination intensity and duration independent of turbine rotor rotation speed. 前記照明システムが、タービンローター回転速度と独立して照明強度および継続時間を変えることにより前記カメラの視野を選択的に照らすことがさらに可能である、請求項８に記載のシステム。   The system of claim 8, wherein the illumination system is further capable of selectively illuminating the field of view of the camera by varying illumination intensity and duration independent of turbine rotor rotation speed. 前記タービンがガスタービンであり、前記基部が燃焼器パイロットノズルポートに連結され、前記カメラが、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラであり、かつ取得された画像が列１ベーンまたはブレードの画像である、請求項８に記載のシステム。   The turbine is a gas turbine, the base is connected to a combustor pilot nozzle port, the camera is a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously, and the acquired images are 9. The system of claim 8, wherein the system is an image of one vane or blade. 加圧冷却ガスを前記検査スコープおよびカメラヘッドを通り送るための、前記検査スコープに連結された冷却システムと、
前記カメラヘッドに連結された前記照明システムと、
前記カメラヘッドの中心軸に略平行な第１視野の画像を取得することが可能な、前記カメラヘッドに連結された第１カメラと、
前記カメラヘッドの中心軸の略横方向に位置合わせされた第２視野の画像を取得することが可能な、前記カメラヘッドに連結された第２カメラと、さらに備える、請求項１２に記載のシステム。 A cooling system coupled to the inspection scope for passing pressurized cooling gas through the inspection scope and the camera head;
The illumination system coupled to the camera head;
A first camera coupled to the camera head capable of acquiring an image of a first field of view substantially parallel to a central axis of the camera head;
The system of claim 12, further comprising a second camera coupled to the camera head capable of acquiring an image of a second field of view that is aligned substantially transverse to a central axis of the camera head. . タービンの内部検査のための方法であって、
内部検査システムを提供するステップであって、該システムが、
ガスタービン検査ポートに固定するための基部と、
中心軸を画定する伸縮可能な細長い本体を有する検査スコープであって、該検査スコープは、前記基部に回転可能に連結された近位端部、およびタービン検査ポート内に挿入するための遠位端部と、前記近位端部および遠位端部の中間の延長部分と、対向する第１および第２ジョイント端部を有する関節ジョイントであって、前記第１ジョイント端部は、前記検査スコープの遠位端部に連結された関節ジョイントとを有する、検査スコープと、
関節ジョイントの第２ジョイント端部に連結された、視野を有するカメラヘッドと、
前記検査スコープをその中心軸回りに回転させるための、該検査スコープに連結されたグロス回転駆動部と、
前記延長部分を移動させるための、該延長部分に連結されたスコープ伸縮駆動部と、
前記カメラヘッドの視野を前記検査スコープの中心軸に対して曲げるための、前記カメラヘッドに連結された関節駆動部と、
前記視野内の画像を取得するための前記カメラヘッドに連結されたカメラと、
前記グロス回転駆動部、前記スコープ伸縮駆動部、前記関節駆動部、および前記カメラに連結された制御システムであって、前記検査スコープおよび視野をタービン内のナビゲーション経路に沿って関心のある内部領域へ配置するため、および該内部領域の画像を取得するための制御システムと、
前記制御システムに連結された前記カメラの視野を選択的に照らすための照明システムと、
を有する、ステップと、
タービンローターを回転速度で回転させるステップと、
前記基部をタービン検査ポートに固定するステップと、
前記制御システムによって前記検査スコープおよびカメラヘッド視野を前記ナビゲーション経路に沿って配置するステップと、
前記タービンローターの回転速度に対応する速度で、前記照明システムによって前記カメラの視野を選択的に照らすステップと、
前記タービンローターの回転速度に対応する速度でカメラ画像を取得するステップと、
を備える、方法。 A method for internal inspection of a turbine,
Providing an internal inspection system comprising:
A base for securing to the gas turbine inspection port;
An inspection scope having a telescoping elongated body defining a central axis, the inspection scope being rotatably coupled to the base and a distal end for insertion into a turbine inspection port An articulating joint having an extension portion intermediate the proximal end portion and the distal end portion and opposing first and second joint ends, wherein the first joint end portion of the inspection scope An inspection scope having an articulated joint coupled to the distal end;
A camera head having a field of view, coupled to the second joint end of the joint joint;
A gloss rotation driving unit connected to the inspection scope for rotating the inspection scope around its central axis;
A scope telescopic drive unit connected to the extension part for moving the extension part;
A joint drive connected to the camera head for bending the field of view of the camera head with respect to the central axis of the inspection scope;
A camera coupled to the camera head for acquiring an image in the field of view;
A control system coupled to the gross rotation drive, the scope telescopic drive, the joint drive, and the camera, the inspection scope and field of view along a navigation path in the turbine to an internal region of interest A control system for positioning and for acquiring an image of the interior region;
An illumination system for selectively illuminating the field of view of the camera coupled to the control system;
Having a step;
Rotating the turbine rotor at a rotational speed;
Securing the base to a turbine inspection port;
Positioning the inspection scope and camera head field of view along the navigation path by the control system;
Selectively illuminating the field of view of the camera with the illumination system at a speed corresponding to a rotational speed of the turbine rotor;
Acquiring a camera image at a speed corresponding to a rotational speed of the turbine rotor;
A method comprising: 前記制御システムを前記タービンのタービンローター回転速度検知システムに連結するステップと、前記速度検知システムから得られるタービンローター回転速度情報システムに応じて前記照明システムを選択的に照らすステップとをさらに備える、請求項１４に記載の方法。   Coupling the control system to a turbine rotor rotational speed sensing system of the turbine; and selectively illuminating the illumination system in response to a turbine rotor rotational speed information system obtained from the speed sensing system. Item 15. The method according to Item 14. 前記照明システムが、タービンローター回転速度と独立して照明強度および継続時間を変えることにより前記カメラの視野を選択的に照らすことがさらに可能である、請求項１５に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the illumination system is further capable of selectively illuminating the field of view of the camera by varying illumination intensity and duration independent of turbine rotor rotation speed. 全てのカメラ画素画像を略同時に取得するグローバルシャッターまたはフルフレームカメラを提供するステップと、
前記基部をガスタービン燃焼器パイロットノズルポートに連結するステップと、
ガスタービン燃焼器パイロットノズルポートを通り前記検査スコープを挿入するステップと、
前記カメラを燃焼器および列１ブレードおよびベーン部品の上流の隣接する燃焼器移行部を通りナビゲーション経路に沿ってナビゲートしている間、タービンローター回転速度と独立して前記カメラの視野を照らすステップと、
前記関節ジョイントが第１位置にある状態で、少なくとも１つの前記列１ベーン部品の第１カメラ画像を取得するステップと、
前記タービンローター回転速度に対応する速度で前記照明システムによって前記カメラの視野を選択的に照らすステップと、
前記関節ジョイントを第２位置へ曲げ、複数の回転する列１ブレード部品のそれぞれの第２カメラ画像を取得するステップと、
を備える、ガスタービンの列１ベーンおよび列１ブレード部品の画像を取得するための、請求項１６に記載の方法。 Providing a global shutter or full frame camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously;
Connecting the base to a gas turbine combustor pilot nozzle port;
Inserting the inspection scope through a gas turbine combustor pilot nozzle port;
Illuminating the field of view of the camera independent of the turbine rotor rotational speed while navigating the camera along the navigation path through the combustor and adjacent combustor transition upstream of the row 1 blade and vane component When,
Acquiring a first camera image of at least one row 1 vane component with the joint joint in a first position;
Selectively illuminating the field of view of the camera with the illumination system at a speed corresponding to the rotational speed of the turbine rotor;
Bending the joint joint to a second position and acquiring a second camera image of each of a plurality of rotating row 1 blade components;
The method of claim 16 for obtaining an image of a row 1 vane and row 1 blade part of a gas turbine comprising: 前記基部をガスタービン燃焼器パイロットノズルポートに連結するステップと、；
ガスタービン燃焼器パイロットノズルポートを通り前記検査スコープを挿入するステップと、
前記カメラを燃焼器および列１ブレードおよびベーン部品の上流の隣接する燃焼器移行部を通りナビゲーション経路に沿ってナビゲートしている間、タービンローター回転速度と独立して前記カメラの視野を照らすステップと、
前記関節ジョイントが第１位置にある状態で、少なくとも１つの前記列１ベーン部品の第１カメラ画像を取得するステップと、
前記タービンローター回転速度に対応する速度で前記照明システムによって前記カメラの視野を選択的に照らすステップと、
前記関節ジョイントを第２位置へ曲げ、全てのカメラ画素画像を略同時に取得するカメラによって、複数の回転列１ブレード部品のそれぞれの第２カメラ画像を取得するステップと、
を備える、ガスタービン列１ベーンおよび列１ブレード部品の画像を取得するための、請求項１４に記載の方法。 Connecting the base to a gas turbine combustor pilot nozzle port;
Inserting the inspection scope through a gas turbine combustor pilot nozzle port;
Illuminating the field of view of the camera independent of the turbine rotor rotational speed while navigating the camera along the navigation path through the combustor and adjacent combustor transition upstream of the row 1 blade and vane component When,
Acquiring a first camera image of at least one row 1 vane component with the joint joint in a first position;
Selectively illuminating the field of view of the camera with the illumination system at a speed corresponding to the rotational speed of the turbine rotor;
Bending each of the joint joints to a second position and acquiring a second camera image of each of the plurality of rotating row 1 blade components by a camera that acquires all camera pixel images substantially simultaneously;
15. The method of claim 14 for obtaining images of gas turbine row 1 vanes and row 1 blade components comprising: 前記制御システムによって実施される前記ナビゲーション経路が、以下の：
同じタイプのタービン内で選択されたナビゲーション経路に沿った検査システムの人間制御配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録；
同じタイプの仮想タービン内で選択されたナビゲーション経路に沿った仮想の検査システムの人間制御模擬配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録、および
人間が介入しない、選択された模擬ナビゲーション経路に沿った同じタイプの仮想検査スコープおよび仮想発電機械の模擬配置、および前記制御システムによる次の繰り返しのための前記ナビゲーション経路の記録、
任意の１つによって決定される、請求項１４に記載の方法。 The navigation path implemented by the control system is as follows:
A human-controlled arrangement of inspection systems along a selected navigation path in the same type of turbine, and a record of the navigation path for the next iteration by the control system;
Human controlled simulated placement of virtual inspection system along the selected navigation path in the same type of virtual turbine, and recording of the navigation path for the next iteration by the control system, and selected without human intervention Simulated placement of virtual inspection scopes and virtual generators of the same type along the simulated navigation path, and recording of the navigation path for the next iteration by the control system;
The method of claim 14, as determined by any one. 前記検査するステップの間、前記制御システムが自動的かつ順次：
前記照明システムを選択的に照らし、
前記検査スコープを移動させることにより、前記ナビゲーション経路に沿って前記カメラの視野を関心のある複数の領域へ配置し、かつ
全てのカメラ画素を略同時に取得するカメラによって前記領域のそれぞれの画像を取得する、請求項１４に記載の方法。 During the checking step, the control system automatically and sequentially:
Selectively illuminating the lighting system;
By moving the inspection scope, the field of view of the camera is arranged in a plurality of areas of interest along the navigation path, and each image of the area is acquired by a camera that acquires all camera pixels substantially simultaneously. The method according to claim 14.
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