三維測量內(nèi)窺鏡在管道焊縫檢測中的應(yīng)用
管道是很多行業(yè)的重要設(shè)施，例如：火力電站鍋爐的過熱器和再熱器管道、集箱和蒸汽管道等，這些管道的橫截面形狀、直徑、壁厚，以及內(nèi)部輸送材料各有不同，但是它們往往有一個(gè)共同點(diǎn)：內(nèi)部都有焊接部分。本文以韋林工業(yè)內(nèi)窺鏡為例，介紹三維測量內(nèi)窺鏡在管道焊縫檢測中的應(yīng)用。
搭載了單物鏡相位掃描三維立體測量技術(shù)的工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡 XLG4-MViQ（Everest Mentor Visual iQ）是韋林三維測量內(nèi)窺鏡的代表產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品旨在為航空航天、汽車和制造業(yè)等各行各業(yè)的重要資產(chǎn)提供高質(zhì)量的視覺檢測，XLG4-MViQ 不僅具有直觀的觸摸屏界面、無線連接、高分辨率成像和人工智能輔助缺陷自動識別等先進(jìn)功能，而且其相位掃描三維立體測量技術(shù)在內(nèi)窺測量方面優(yōu)勢顯著，本文介紹的管道焊縫檢測應(yīng)用就是其中之一。
應(yīng)用背景：無論是石油和天然氣市場的立管，還是制藥或其他加工行業(yè)的不銹鋼管道，在完成管道焊接后，制造商通常要檢查管道焊縫，觀察是否有焊接質(zhì)量問題，其中的重要內(nèi)容之一是：驗(yàn)證焊縫是否完全穿透基底金屬（焊透），并且焊縫高度是否不超過預(yù)設(shè)的最大值。他們往往采用能夠直觀探查的內(nèi)窺檢測技術(shù)，如果發(fā)現(xiàn)焊縫比母材低很多，那么這根管子可能面臨報(bào)廢的結(jié)果；反之，如果焊縫太高，會限制材料在管道內(nèi)的流動，也會做報(bào)廢處理。
技術(shù)難點(diǎn)：使用內(nèi)窺鏡可以直觀觀察各種焊接缺陷，然而焊縫測量并非易事，而造成這種困難的原因是：管道的曲率。大部分視頻內(nèi)窺鏡內(nèi)置的傳統(tǒng)深度測量方法在單一參考平面上工作，并測量相對于該單一平面的深度或高度。對于有曲率的管道表面來說，這樣的單一平面僅針對管道表面的某一個(gè)點(diǎn)有效，難以得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
解決方案：韋林三維測量內(nèi)窺鏡搭載了一種創(chuàng)新的測量模式（測量方法）—— 區(qū)域深度剖面測量。使用這種測量模式，可以在焊縫的一側(cè)放置兩個(gè)光標(biāo)，在另一側(cè)放置第三個(gè)光標(biāo)。系統(tǒng)將根據(jù)管壁曲率確定表面走向，然后在檢測區(qū)域范圍內(nèi)查看橫跨焊縫的剖面切片集合，并自動識別相對于基材的最深點(diǎn)或最高點(diǎn)。也就是說，針對未焊透缺陷，該測量方法將找到最深點(diǎn)，如果想了解焊縫的最大高度，系統(tǒng)同樣會自動識別相應(yīng)的最高點(diǎn)。在顯示最深點(diǎn)的深度值或最高點(diǎn)的高度值后，系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶需求提供測量位置所在處的焊縫橫截面的視圖。
應(yīng)用優(yōu)勢：三維測量內(nèi)窺鏡在管道焊縫檢測中的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。一方面，實(shí)現(xiàn)了在有曲率的管道表面自動識別最深點(diǎn)或最高點(diǎn)，并輸出相應(yīng)的數(shù)值，非常高效；另一方面，一旦通過區(qū)域深度剖面測量確定了最深點(diǎn)或最高點(diǎn)，檢查員隨后可以查看該區(qū)域焊縫的可視化3D點(diǎn)云圖像，進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)識別的最高點(diǎn)或最深點(diǎn)的正確性，以確信該區(qū)域的3D數(shù)據(jù)質(zhì)量，而對于只顯示2D圖像的傳統(tǒng)測量技術(shù)，是沒有技術(shù)手段或信息來幫助檢查員確信他們已經(jīng)對焊縫進(jìn)行了準(zhǔn)確的評估。
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